Az időzités minden

Abraham Hicks - Az időzítés fontossága (Július 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Előrehaladás a nagy teljesítményű OCXO-kban

UWE SCHWEICKERT
K + F menedzser
IQD
www.iqdfrequencyproducts.com

A pontos óra-mechanizmus bármely modern rendszerterv alapvető eleme, vagy referenciaként vagy a szinkronizálás lehetővé tételéhez. A technológiai fejlődés mind a vezeték nélküli, mind a vezetékes kommunikációs ágazatban óriási nyomást gyakorol a gyártókra, hogy időmérő eszközöket hozzanak létre, amelyek képesek lépést tartani az egyre magasabb teljesítménymutatókkal. Ez a cikk megvizsgálja a kihívásokat és a kifinomult eszközök megjelenését.

1. ábra: A mai OCXO-knak magasabb frekvenciaszinteket, szigorúbb stabilitást, jobb fáziszajt és jitter jellemzőket, szélesebb üzemi hőmérsékleti tartományokat és több kompakt formájú tényezőket kell kínálniuk.

A kommunikációban és a műsorszórásban a referencia és a szinkronizálás szempontjából nagyon stabil óra használatát javasoljuk. Ezt rendszerint egy precíziós kristály oszcillátor (XO) készülék gondozza - legtöbb esetben sütővel vezérelt kristály oszcillátor (OCXO) alakjában, jellemzően 10 és 40 MHz közötti frekvenciatartományban (lásd 1. ábra).

Mivel azonban a kommunikációs infrastruktúra az új IP-alapú korszakba kerül, a Long Term Evolution (LTE) mobilhálózatok és a 10/40-Gbit Ethernet optikai vonalak telepítésével, valamint a nagyfelbontású (HD) műsorszolgáltatás egyre gyakoribbá válik nagyobb mennyiségű adat kerül átvitelre. Ez függ a hagyományos OCXO technológián túlmutató komplex modulációs technikák alkalmazásától.

Az előfizetői bázis és az egy előfizető által igényelt sávszélesség jelentős növelése miatt további átviteli csatornákra van szükség. Mivel azonban a különböző típusú technológiák rendelkezésre álló frekvenciatartománya korlátozott, a szigorúbb toleranciák elengedhetetlenek. A szűkebb tűréshatárok miatt a csatornák közötti rés csökkenthető, így az egyes csatornák sávszélessége bővíthető vagy ugyanolyan sávszélességgel, több csatorna is préselhető frekvenciatartományban.

Az adatátviteli sebesség növekedése a bit hibaarányának csökkentését is igényli. Ez azt jelenti, hogy javítani kell az óraforrás stabilitását, hogy csökkentsük a jitter hatását, és csökkentsük a fáziszaj teljesítményét. A következő generációs kommunikációs rendszereknek magasabb teljesítményű referenciaórákat kell megadniuk. Ez fázissal lezárt hurokkal (PLL) érhető el, de ennek hátránya, hogy egyszerre csökkenti a rendszer teljesítményét. Tehát a nagyobb felbontás fenntartása érdekében a fejlettebb OCXO technológia most bizonyul a legkedvezőbb megközelítésnek. Ezenkívül az összes rendelkezésre álló lemezterület teljes körű használatának szükségessége kompakt felületű csomagolások nagyobb kihasználásához vezet. Ugyanakkor az eszközökkel szemben támasztanak igényeket, hogy szélesebb üzemi hőmérsékleti tartományok legyenek.

Kristálystabilitás

Az OCXO stabilitásának megőrzését célzó legfontosabb elem a kristálynak az építésének középpontjába eső jellemzője (lásd a 2. ábrát). A kristálystabilitás meghatározása:

2. ábra: Az OCXO stabilitás biztosításának kulcsa a kristály jellemzői közé tartozik az OCXO konstrukciójának szívében.

1. Az öregedés stabilitása: Általában a 10 MHz-es OCXO stabilitását kb. 50 ppb / év körül fogja látni, míg a csúcskoncentrációjú OCXO készülékek csak kb. 20/30 ppb / év romlást mutatnak. Ez a paraméter nagyon fontos a rendszer stabilitásához viszonyítva hosszú ideig tartó működéshez.

2. Rövid távú stabilitás: 1 s és 100 s közötti időszakokra a rövid távú stabilitás kiemelt fontosságú. A jó rövid távú stabilitás érdekében jó minőségű (Q-faktor) minőségű kristály szükséges. Ez a kristály módtól, a frekvenciától, a csomagtól és a gyártáshoz kapcsolódó egyéb tényezőktől függ. A harmadik felületi kristály magasabb Q-tényezőket ér el, mint az alapmód ugyanazon a frekvencián. Ugyanazon frekvenciájú ötödik hangjelzésnél a Q-tényező is jobb, de az ellenállási szintek is növekedni fognak. Ezért nagyon nehéz feladat az alacsony frekvenciájú kristályok létrehozása ötödik hangjelzéssel. Ugyanakkor a kristály nagy ellenállása akadályozhatja az oszcillátor áramkörének stabil oszcillációját minden működési körülmények között.

A nagyteljesítményű OCXO-k esetében az SC-vágott (stressz kompenzált vágású) kristályt általában meghatározzák. Az oszcillációs módú harmadik felhangot előnyben részesítjük az alapmodellhez képest, köszönhetően annak nagyobb stabilitásának minden esetben a vakvastagság miatt. A vastagság vastagsága fordítottan arányos a kristály frekvenciájával, ezért a nagyon stabil kristálynak vastagnak kell lennie (lásd a 3. ábrát).

3. ábra: A vastagság vastagsága fordítottan arányos a kristály frekvenciájával, így a nagyon stabil kristálynak vastagnak kell lennie.

Magasabb frekvenciákon (50 MHz fölött) az ötödik csúcsú SC-vágott kristályok a legjobb választás a nagy stabilitás eléréséhez, mivel a harmadik felszíni kristályok esetében a Q-tényező csökken, és az öregedés is rosszabb lesz egy ötödik hangjelzéssel. Tehát az ötödik felszíni kristályok általában magasabb fokú optimalizálást mutatnak a magasabb frekvenciákhoz, de ehhez innovatív kristálymunka és gyártás szükséges ahhoz, hogy a kristályokat nagyon szűk tűréshatárokkal szállítsák.

A magasabb hangzások használata, mint a hetedik vagy a kilencedik, bár elméletileg lehetséges, nagyon nehéz felismerni, mivel nehéz kristályok gyártására. Ráadásul az oszcillátor kialakítása nagyon bonyolult a kristályok nagy ellenállása és alacsony pullabilitása miatt. Egy másik fontos tényező a hőmérséklet stabilitása. Az OCXO-k esetében ezt elsősorban a fűtőkör és az oszcillátor áramkörének fűtési szabályzata határozza meg. A kristályhoz nagyon fontos, hogy a forgalmi ponton szoros korrekciós tűrés álljon rendelkezésre, mivel az ötödik felszíni kristály pullabilitása kisebb, mint a harmadik hangszín.

Jelenleg az OCXO formatervezés főként egy harmadik felülete SC-cut kristályon alapul. A magasabb frekvenciákra való áttérés egy ötödik felületi SC-cut kristály használatával azt jelenti, hogy bizonyos, előre gondolkodó gyártók teljesen új áramköri koncepciókat alkalmaznak, így az oszcilláció helyzete áthelyezhető. Továbbá, a magasabb kristály ellenállása miatt a nyereséget javítani kell, hogy biztosítsák az üzembe helyezést minden körülmények között. A következő generációs tervek esetében javítani kell a fáziszaj teljesítményét is. Az IQD Frequency Products célja, hogy a vállalat jelenlegi 10 MHz-es IQOV-90 sorozatának tartományában elérje az értékeket a fülke közelében, és javítsa a zajszint értékeket (100 Hz-es távolabbi frekvenciánál). Ebben a frekvenciatartományban a fázishangot a kristály határozza meg, így egy nagyon jó, erős Q-tényezőjű kristály segít a hasonló értékek elérésében. A távolabbi fázishangot a tápfeszültség és a kimeneti fázis határozza meg, ezért itt szűrés szükséges. A hőmérséklet-stabilitás szempontjából a fő kérdés a kristály és a fűtőkör közötti hatékony hőcsatlakozás. Az OCXO esetében a belső fűtési hőmérsékletnek 10-20 ° C-kal kell magasabbnak lennie, mint a maximális környezeti hőmérséklet, hogy stabil működést biztosítson magas hőmérsékleten. Ez az oszcillátor áramkör, az áramellátás és a kimeneti fázis által okozott áramelvezetés szabályozatlan részének tudható be.

Nyilvánvaló, hogy az új generációs kommunikációs rendszerek igényeinek kielégítése érdekében az OCXO-knak fejlődniük kell. Magasabb frekvenciatartományokat, szorosabb stabilitást, jobb fáziszajt és jitter-jellemzőket, szélesebb működési hőmérsékleti tartományokat és tömörebb formai tényezőket kell kínálniuk. ■