Rakon独特的用于小型电池的TCXOs

小型蜂窝市场正准备支持不◥断增长的覆盖需求和不断增加的移动〓宽带交通。关于同步要求，3GPP空中接口标准和相关的规范 根据时序架构，需要满足网络接口标准。质量同步是 对于无线接入点在各种运行条件下的运行以及的使【用寿命至关重要 设备。而小型蜂窝基站的技术要求保持不变 与宏基站相比，小小区设备的成本结构非常精简。

虽然成本是选择组↘件的关键因素，但设备的长期运行是特定的 环境条件对于电信设备来说至关重要。本文着眼于一些微妙的方面 同步设备——特别是小型蜂窝设备中使用的石英晶体振荡器，在同步元件的初步选择和基本测试。电压№控制的线性化方面 讨论了TCXO和TCXO测试中的特殊技术，并研究了它们对同步的影响。

同步要求

3GPP定义了小型小区的空中接口同步要求。随着小蜂窝开始与宏蜂窝共存小区中，减轻干扰的要求变得很重要。CoMP和eICIC是用于增强 HetNet架构■中小蜂窝和宏蜂窝之间的互操作需要 在基№站具有严格的相位精度

小型小区的传输网络接口同步要求取决于所使用的网络接口 以及相应的网络要求。例如，如果小型蜂窝设备是电信级以太网的一部分 支持同步的网络，小蜂窝设备可以兼容G.8262以太网设备 时钟规格；如果小单元终止PTP时钟，则设备可能符╱合G.8273.2 电信从时钟要求等等。

同步体系结构

小型蜂窝使用多个同步源来应对故障。GNSS、宏嗅探(网络监听)、NTP 和PTP是常用于小区同步的技术。

下图显示了小单元常用的时序流程架构。

SoC中的同步引擎驱动环♂路中的TCXO。这种建筑是自TCXO以来最常见的 输出可以直接驱动具有空中接口所需的低相位噪声的无线电接口。它还提供了 驱动PHY接口的低抖动要求，因此单个振荡器可以用于无线电接口as 以及网络接口

TCXO的线性效应

压控TCXO使用基于变容二极管的实现来改变输出频率。在内部 所产生的补偿电压与外部施加的控制电压结合用于『产生输出振荡器的频率。这种实现呈现∑　出非线性频率调节曲线

同时，需要具有确定精度的温度补偿技术来达到目标水平 晶体谐振器的温度稳定性。理想情况下，一旦补偿了温度对 频率，设备应提供符合规格的性能。一般来说，非线性在 器〓件的频率-电压特性将导致频率-温度效应 取决于TCXO的调节电压

对于压控TCXO晶体振荡器，为了改变器件的输出频率，外部控制电压为 施加在变容二极管上。这种外部电压源的应用改变了变容二极管两端的电压。 之前调整过的温度与频率校正无法保持的频率性能 设备温度，设备可能会超出①规格

Rakon基于Pluto+的VC-TCXOs应用了一项专利补偿技术来阻止这种情况的发生。A 线性化模块对信号进行预失真，以提高频率灵敏度和温度性能 在调节信号极限时，保持在规格范围内

为了说明这些效果，下面显示了一♀个示例。在图表上，蓝线显示温度与 标称牵引电压下的频率性能。红◥线是温度与频率性能的关系 当施加极限调节信号时，处于拉动范围的极限。从图表中可以清楚地看出，TCXO 额定温度为0.1 ppm时，在牵引范围的极端情况下，性能不符合规格。

应用专利补偿∴或打开线性化效果时，下图显示了 设备在标称频率和极限牵引范围下的性能。从以下可以清楚地看出 这些图表表明，线性化在整个拉伸过程中对器件的温度稳定性有很大影响 范围，现在能够在〒整个温度范围内实现100 ppm的稳定性。

线性化对小单元设计的影响

这种效应对小型小区的↓实施具有显著的影响。通常，集成了TCXOs的小电池， 根据振荡器的初始频率精度，调整到接近标称电压。温度 对于任何TCXO晶振，相对于频率曲线在标称调谐电压下表现良好。当设备到达现场¤时， TCXOs开始老化，输出频率开始偏离其初始频率。因为TCXOs在 频率同步环路，该环路通过改变调节电压将频率拉回到标称值 在TCXO的电压控制输入端

对于非线性化的TCXOs，这种老化调整效应将在温度与 频率性能。输出频率可能会在额定温度范围内漂移，也可能不会 符合空中接口要求标准的要求。因此，在一段时间◆内 设备可能无法与网☆络正确同步，并可能变得不可用

Rakon的TCXOs配有专利的三阶补偿多项式，可预失真控制信号 以同时在控制电压和温度范围内保持线性。如中所示 第三页的图，振荡器在整个范围内的最大拉电压范围内的性能符合规格 温度范围。这是Rakon TCXO石英晶振与常见的通用产品相比的一个关键区别 TCXOs。

调整灵敏度(调谐斜率)会影响保持性能和环路性能 系统的一部分。希望具有最小的调节〗灵敏度和灵敏度变化。最小调整 灵敏度导致更好的环路控制分辨率(在数字世界中，频率的每ppb变化的比特数) 从而最小化初始保持精度，以确保特定时间段内的特定保持性能。A 以较小的调整灵敏度实现更好的粒度，调整灵敏度定义了一组数字位来控制 一定ω　的电压范围。

减小的灵敏度变化有助于环路的性能。该环可以设计有一个目标 调节灵敏度。调整灵敏度的巨大变化会导致更长的建立时间和不期望的输出 波动。

高分辨率温度测试，避免※活性下降

由于谐振器的特性，活性下降是晶体谐振器行为的急剧变化。这些可以 是由于不良的晶体〓或空白设计和制造工艺。Rakon采用ぷ高分辨率 温度测试，以识别和筛选出显示活动骤降的振荡器

由于整体频率变化以及以下因素的变化，活动骤降会导致较差的温度性能 频率变化的速率。例如，下图显示了一个正在用目标测试的振荡器 使用两个不同的测试系统，温度灵敏度为0.05 ppb/♀C，其中一个系统在整】个 温度范围，另一个有112个测试点

可以看出，由于温度50°C和70°C之间的活性下降，发生了巨大的频率摆动 在8点温度测试系〓统中不被注意。第一个测试系统将在下“通过”器件 测试假设最大斜率仅为0.02 ppm/♀C，而第二个测试系统将能够识别 活性下降期间的0.12 ppm/♀C斜率，因此“拒绝”设备。Rakon晶振开发了专有的 执行高分辨率测试的测试设备，能够筛选和排除不符合要求的振荡器 满足更高的性能要求。

小蜂】窝实现通常使用基于NTP或PTP的同步源。这些是基于数据包的 同步技术与传统的电路交换物理层完全不同 同步技术。用于触发PLL的事件是非常低频率的时间戳，并且可能具有 当通过各种网络元件时经历延迟变化。因此，一般来说，环路滤波器 与传统网络相比，基于分组的网络中PLL的带宽要低得多。

在如此低的带宽下，环路设计需要稳定的振荡器，因为振荡器具有高通特性 基于PLL环路滤波器值的PLL输出的滤波器响应。因此，要达到一︽定的水平 输出时钟性能，随着滤波带宽变低，需要稳定的振荡器。

因此，这种设计需要具有规定温■度性能的振荡器，包括 整体温度稳定性以及温度斜率性能。一般来说，常用的温度 斜坡速率为0.5°C/min或1°C/min。在这些斜坡率下，某些频率变化性能对于 达到一定的绩效水平。

Rakon为其振荡器设计、制造和维护□自己的专用试验箱。有...的历史 Rakon每周测试数百万台客户级TCXO设备，拥有大规模生产的经验和专业知识 如此高端高质量的设备。

总结

Rakon为小型蜂窝提供业界性能最佳的TCXO有源晶振。Rakon TCXOs可以实现温度稳定性 在整个温度范围内低至50 ppb(在15 ppb/℃ 具有非常低的相位噪声性能。它们设计独特，采用了专利技术 执行线性化技术，使振荡器在规格范围内工作。Rakon TCXOs的测试使用 业内最高质量的测试设备。

这确保了振荡器的性能在设备的整个使用寿命内保持不变——这是移动网络运营商的“必备条件”