用于光学网络要求的高频小尺寸压控晶振

用于光学网络要求的高频小尺寸压控晶振

压控晶振具备出色的相位抖动和相位噪声表现,高频的频率传输速度能够长期保持精度的稳定性,通常高频VCXO振荡器信号传输范围在100MHZ以上的信号的广泛过滤频率,其具备的物理尺寸能够满足光学数据通信网络的时钟基准要求,压控晶振的低相位抖动信号是提供高信号的关键因素宽带信号的质量处理通信系统.

UHF频段VCXO是必不可少的组成部分适用于多种应用,除了低相位抖动低相位漂移是另一个水晶提供的实质优势振荡器,它给人以方便的应用具有相位的电路中的石英晶体振荡器对齐和有效的CDR单元,该对光纤网络中VCXO的要求数据通信由波分复用(WDM)技术,为了分开不同波长信号每一个都经过在自己的频道中进行CDR操作,因此每一个通道有其独立的VCXO,其中与信号的时钟频率同步那个频道,有限的频道数量空间对VCXO尺寸提出了严格的要求.

VCXO的目标规范在SONET/SDH网络中的应用很好,这些要求允许同步CDR单元和输入数据流,让我们考虑一下这个电压控制振荡器的要求,使用以下参数:a:标称频率622.08MHz,b:供电电压+3.3V±5％,c:控制电压+1.65±1.5V,d:输出水平PECL,e:运行温度,范围-40至85°C,f:尺寸14x9x6mm,g:整体频率稳定性,±30ppm,h:拉伸能力(APR)±50ppm,i:次谐波水平-30dBmin,j:相位抖动最大16ps.

VCXO晶振原理图为622.08 MHz输出频率信号如图所示,振荡器级是Colpitts电路,带有103.68MHz基波晶体,它有一个谐波选择电路,调谐在六次谐波,它可以降低水平不必要的谐波,从而改善了相位噪声性能,第二阶段是窄带放大器,也在调整所需频率为622.08MHz,第三阶段缓冲区是ECL差分具有启用/禁用功能的接收器/驱动器.

晶体频率的选择是一种权衡在可制造性,长期稳定性之间要求,以及潜艇的可能性谐波抑制,考虑到现代高频率基本晶体处理技术和SONET/SDH长期我们选择的频率稳定性要求带电压晶振频率范围为100MHz至160MHz,有几种方法从上面提到的频率变换范围为400MHz至1200MHz范围:1.模拟倍频,2.PLL技术3.选择所需的谐波现有的主振荡频率振荡器级的谐波集.

单边带相位噪声频谱密度622.08MHzVCXO的如图所示,可以看出10Hz时的相位噪声水平载波偏移为-55dBc/Hz,-85噪声时100Hz时的dBc/Hz和-140dBc/Hz地板,在约8KHz偏移处达到,相位噪声基准水平高出约10至比传统基波电压低15dB振荡器水平,这意味着一种操作模式石英振荡器阶段更类似于倍频模式(频率乘以6会使噪音水平增加16dB)比谐波选择模式.

众所周知,有明显的约束振荡器设备的物理体积非常大难以实现高光谱纯度的输出信号使用前两种方法该设备有噪音在200KHz偏移处,-150dBc/Hz的底限来自运营商,这是典型的价值100-360MHz频段VCXO,这意味着该设备不会降低远离噪声层的能力承运人,但是,单侧的斜率频带相位噪声频谱密度等于20从100KHz到300Hz和30的dB/decadedB/decade降低300Hz,这是一个结果由于的负载晶体质量QL降级多谐波存在的影响振荡器阶段.

石英晶体振荡器的电路设计提供有高品质,低老化的稳定效应,并且尽量的减少插入技术过程所发出的噪声,压控振荡器输出频率会发生变化通过向其控制端口施加电压,从而改变电压振荡器储能电路中变容二极管的电容,称为VCO的通常是调谐带宽,电源电压变化与频率的斜率更改是传递给负载的功率量.