一种低相噪恒温晶体振荡器的研制
一种低相噪恒温晶体振荡器的研制
【摘要】为了满足恒温晶体振荡器小型化的市场需求，应用低噪声电路设计原理和高精密控温技术，研制了一种小体积、低噪声、单层恒温晶体振荡器。产品的性能达到国内先进水平。
【关键词】相位噪声;热敏电阻;恒温晶体振荡器
恒温控制石英晶体振荡器（简称恒温晶振）的频率温度稳定度一般在±0.5ppm ～±0.005ppm的范围。它是各领域的中高端电子设备的频率源，它的技术水平和质量水平决定了电子设备的技术质量水平。
随着科学技术的发展，恒温晶振在民用和军用各领域的中、高端电子设备中获得了广泛应用。同时各领域的中、高端电子设备对其频率源恒温晶振的电性能和可靠性的要求越来越高，功耗和体积要求越来越小，这推动了恒温晶振设计技术的发展。恒温晶振用途不同，技术要求不同，设计也不同。该晶振难点是老化小，相噪低，主要技术指标如下：电源电压：12V，标称频率：10MHz，工作温度：-40～70℃，频率-温度稳定性：±1×10-8，老化率：≤±5×10-10/day，输出幅度：≥9dBm，单边带相位噪声：≤-150dBc/Hz@1kHz≤-160dBc/Hz@10kHz。
1.电路噪声分析
随着无线电技术的飞跃发展，雷达和通讯设备越来越先进，为了准确无误，对其核心元件晶体振荡器指标提出了更高的要求，特别是相位噪声要求更严。因此，国内外的专家在这方面做了大量工作。噪声主要有闪变噪声、白噪声和随机噪声。考虑到闪变过程依赖频率fγ，此处β限制在0>γ>-4，公式（1）给出了实际振荡器的相位噪声功率谱密度的模型为：
Sφ（f）=k-3f-3+k-2f-2+k-1f-1+k0 （1）
式中系数kγ定义不同成分的噪声水平，其值决定单边带相位噪声?（f）=10log[0.5 SΦ（f）]的斜率。γ=0，-1，-2，-3，-4分别表示白噪声调相、闪变噪声调相、白噪声调频、闪变噪声调频和随机游动噪声。随机游动噪声主要与环境条件的影响有关。通常γ值如表1所示。
表1 γ值一览表
噪声类型 γN Sφ（f） 噪声系数
闪频噪声 γ-3 k-3f-3 k-3=2α（f0/2Qe）2
白频噪声 γ-2 k-2f-2 k-2=（4FNKT/PS）（f0/2Qe）
闪相噪声 γ-1 k-1f-1 k-1=2α
白相噪声 γ0 k0 k0=4FNKT/PS
根据公式（1）可画出晶体振荡器相位噪声谱线。如图1所示。
图1 晶体振荡器的相位噪声谱线
另外根据资料放大器单位带宽内的的等效输入噪声为：
En2=4KT（rbb’+Rs）+2eIB（rbb’+Rs）2+2efLIB2 （rbb’2+Rs）/f+2eIc（rbb’+Rs）2（f/fT）2 （2）
In2=2eIB+2efLIB2/f+2eIc（f/fT）2 （3）
由上面分析可看出：降低石英谐振器的电阻，提高晶体的Q值，加大晶体的激励电流，降低工作温度，能改善晶体的噪声影响。从晶体管放大器来考虑，选择fT高。β值大，rbb’小的晶体管可降低晶振的相位噪声。
2.设计方案的确定
根据对该恒温晶振主要技术指标的分析，设计采用单层恒温槽控温结构，电源电压一路直接供给功率管对恒温槽加热，另一路经多次稳压供给振荡电路、缓冲放大电路和控温电路。控温电路采用高精密直流桥式电路，使恒温槽的温度基本保持恒定，以便达到比较稳定的频率输出。设计方案的原理方框图如图2所示：
图2 原理方框图
3.设计实例
振荡电路是恒温晶振最关键的部分，它设计的好坏，直接影响到恒温晶振的频率稳定性、功耗、输出幅度、相位噪声等参数。设计的电路原理图如图3所示。
图3 电路原理图
电路的第一级一方面接成变形的共集电极皮尔斯振荡器，另一方面又接成低Q值的调谐共射放大器。所谓“变形”是指晶体管的集电极并不是真正接地，而是通过一个LC并联谐振电路接地。由于LC并联谐振电路的谐振阻抗很高，使得振荡器难于起振，故通常将一电阻与并联谐振电路并联，以降低其谐振阻抗，电阻值以确保振荡器在各种不利条件下能顺利起振为准，通常在2kΩ以下。
晶体振荡器的噪声，主要出自晶体管的内部，因此，减少晶体管的个数或采用噪声更低的晶体管，就可以进一步减小振荡器的噪声，本振荡器仅用了两个晶体管。
除了减少晶体管的个数外，还采用了一些降噪声措施。例如，振荡级放大器原电阻减小至2kΩ;电源线中增加了多级π式LC和RC去噪声滤波器;振荡级用低噪声稳压器LP2985供电等。
晶体是振荡器的心脏，它的质量好坏直接影响晶振的性能。因此我们选用了3次泛音SC切10MHz TO-8型高精密晶体谐振器，其等效电阻小于80Ω，Q值达到了1000k以上。这种晶体是采用高真空冷压焊封装，老化率特别小，Q值高，相位噪声低，短稳好。
恒温晶振的恒温系统是由恒温槽、控温电路、感温元件和其它辅助装置所组成。控温电路采用热敏电阻电桥、低漂移运算放大器和加热功率管等组成。高精密直流桥式控温电路，使恒温槽的温度基本保持恒定，使频率温度稳定性进入10-9量级。
4.测试结果
研制的恒温晶振经用户使用效果较好，完全满足整机的性能要求。其测试结果列于表2。
5.结束语
本文通过对晶振相位噪声的分析，给出了设计实例，研制出了10MHz低相噪恒温晶振，满足了工程上的应用需求，创造了一定的社会效益和经济效益。希望通过相互交流、相互学习，达到共同提高的目的。
参考文献
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[3]秦自楷.压电石英晶体[M].国防工业出版社，1980.
[4]V.E.Bottom，潘景程.石英晶体元件设计导论[M].宇航出版社，1987.
[5]张沛霖，钟维烈.压电材料与器件物理[M].山东科学技术出版社，1997.
[6]赵声衡，赵英.晶体振荡器[M].科学出版社，2008.
一种C波段小步进捷变频频率综合器的设计
一种C波段小步进捷变频频率综合器的设计
由法宝;张春荣;余铁军
【摘 要】本文介绍了一种小步进、低相噪、低杂散、捷变频锁相频率综合器的设计与实现，本设计选用超低相噪锁相环芯片，采用小数分频实现小步进，通过双锁相环“乒乓”工作实现捷变频，经过对环路参数的精心设计，较好的实现了相位噪声、杂散等技术指标。%Development and implementation of a small step,
low phase noise, low spur, agile PLL frequency syn-thesizer are presented.
Ultralow phase noise PLL chip is selected in the design, using decimal
frequency divider to implement small step, and using ping-pang operation
of double PLLs to realize frequency agile. The technical spec-ifications like
phase noise, spurious are better achieved by carefully designing loop
parameters.
【期刊名称】《火控雷达技术》
【年(卷),期】2012(000)002
【总页数】4页(P59-62)
【关键词】小步进;低相噪;低杂散;捷变频;锁相频率综合器
【作 者】由法宝;张春荣;余铁军
【作者单位】西安电子工程研究所，西安710100;西安电子工程研究所，西安710100;西安电子工程研究所，西安710100
【正文语种】中 文 【中图分类】TN74
1 引言
频率综合器作为现代电子系统的心脏，是决定电子系统性能的关键设备。随着现代军事、国防及无线通信事业的发展，雷达、电子对抗、制导武器、移动通信和电子测量仪器等电子系统对频率综合器提出了越来越高的要求。世界各国都非常重视频率综合器的研究与应用，精细步进、超低相噪、高纯频谱、快速捷变和高输出频段的频率综合器已经成为频率综合器发展的主要趋势。
中国电子科技集团研究所
成都10所
航天电子，航空电子，通信真侦查
十所主要从事电子系统工程及设备的研制和生产，各专业领域在国内同行业中处于领先和主导地位。
公司主要从事电源系列产品、数字视听系列产品、特种元器件系列产品的研制、设计、生产和服务。主要系列产品有：
·电源系列产品：特种电源；特种变压器；中、大功率稳压（稳流）电源；小功率电源模块；行波管用高压电源；逆变电源、变频电源；应急电源和应急灯等。
·数字视听系列产品：数字音频功放系列产品、数字音频功放处理芯片和模块等。
·特种元器件系列产品：高频晶体谐振器；特种晶体谐振器；SMD晶体谐振器和振荡器；高频高稳晶体振荡器；高频低相噪晶体振荡器；温度补偿晶体振荡器；压控晶体振荡器；高频晶体滤波器；卫星电子设备及无线电通信设备用各种中频、边带、窄带机械滤波器；载波通信设备用机械滤波器；特殊要求的LC滤波器；陶瓷机械滤波器；EMI滤波器；各种微波器件等。
成都29所
电子信息技术
从事专用电子设备技术研究、研制与小批量生产的研究所，专业涉及系统集成与设计、超宽带天线与微波、高密度信号处理、软件系统工程等。国家“电子信息控制重点实验室”挂靠29所。
主要设计、开发和生产多种平台的电子系统，致力将系统工程设计、宽带天线、宽带微波、信号处理、有源干扰、系统集成、软件工程等领先技术应用于国防现代化建设和国民经济建设，并根据技术发展趋势和不断变化的市场需求，在短时间内向合作伙伴和用户提供高质量的产品及实时而富有创新的解决方案。
合肥38所
预警探测
专业全面的电路设计能力和系统集成能力是38所在微波技术领域的优势。38所的接收研究部作为微波技术的专业研究部，承担雷达接收机、频率源、T/R组件等方面研制工作。 新一代可移式C波段多普勒天气雷达（CINRAD/CCJ）
主要技术特点
◆ 低副瓣、宽频带、高增益圆抛物面天线
博威集成电路 集成晶体振荡器目录 说明书
晶振电路的生产研发条件质量保证
命名规则 恒温晶体振荡器 (OCXOs)
OX253B-H-MR-V-10MOX362D-H-MR-V-10M10～200AT-140/-145
-6-9注：ppm=10，ppb＝10，*:S:Sinewave；T:TTL；H:HCMOS.型号频率范围f(MHz)频率温度稳定度相噪SΦ(dBc/Hz)(fm=1KHz/100KHz) 100MHz Typ输出选择*ppm年老化率ppm(Max)晶体切型
OX20系列10～4010～40SCAT±0.01～0.2-145/-150(10MHz)-140/-145(10MHz)0.2S/T/H
OX25x/OXM25(SMD)系列10～12010～140SCAT±0.005～0.2-140/-1450.5S/T/H
OX30x系列10～12010～140SCAT±0.005～0.20.5S/T/H
OX36系列10～120SC±0.002～0.10.5S/T/H-140/-145-140/-145-140/-145
-140/-145
OX362D-H-MR-V-10M10SC±0.0030.05-150/-155TDOX551系列(双层恒温)10～20SC±0.1ppb～5ppb0.05S/T/H-145/-150(10MHz)页码56●●
9●
12
13
15
16
1718OX12/OX14系列8～40AT±0.05～0.31S/T/H10-135/-145(10MHz)OXM15系列8～40AT±0.05～0.31T/H11-135/-145(10MHz)(SMD低功耗)
OX253B-H-MR-V-10M10SC±0.010.05TH14-150/-155(低功耗)订购表7●
OX14B-T-HU-V-10MOX12A-T-HT-V-40M
Tel:0311-7091891/18☆Fax**************☆E-mail:****************** 887,83933252 ☆
Ku波段低相噪锁相频踪源的设计
第２３卷第２期 ２００６年６月 河 北 省 科 学 院 学 报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｈｅｂｅｉ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ＶＯ１．２３ ＮＯ．２ Ｊｕｎｅ ２００６
文章编号：１００１—９３８３（２００６）０２～００５５—０３
Ｋｕ波段低相噪锁相频踪源的设计
王志勇 ，王伟东
（１．海军工程大学天津校区，天津３００４５０；２．保定职业技术学院机电工程系，河北保定０７１０００）
摘要：通过对锁相频踪源的工作原理、具体电路实现及相关问题的探讨，提出了Ｋｕ波段低相噪锁相频踪源 的一种设计方案。结合相关软件的计算机仿真，给出了可达到的具体技术指标。该设计可以广泛用于微波通 信、卫星通信及雷达和其它相关领域。 关键词：锁相环；相位噪声；微带滤波器；频率合成 中图分类号：ＴＨ１６６ 文献标识码：Ａ
Ａ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｋｕ ｂａｎｄ ｐｈａｓｅ－ｌｏｃｋｅｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｐｈａｓｅ ｎｏｉｓｅ
ＷＡＮＧ Ｚｈｉ—ｙｏｎｇ ，ＷＡＮＧ Ｗｅｉ—ｄｏｎｇ￣
（１，Ｎａｖｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｉａ ｉｎ ３００４５０，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｅｎｅｒｒｉｎｇ，Ｂａｏｄｉｎｇ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｂａｏｄｉｎｇ Ｈｅｂｅｉ ０７１０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｃｅｒｔａｉｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄ ｐｒｏｐｌｅｍｓ ｏｆ ｐｈａｓｅ—ｌｏｃｋｅｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ
ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ａ ｄｅｓｉｇｎ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈａｓｅ—ｌｏｃｋｅｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｐｈａｓｅ—ｎｏｉｓｅ ｉｎ Ｋｕ ｂａｎｄ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔＯ ｔｈｅ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ｗｉｔｈ ｒｅｌａｔｅｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｈｅ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ａｒｅ ａｌｓｏ
基于ADS仿真的P波段频综器设计与实现
第２５卷第３期 ２０１１年６月 空军雷达学院学报 Ｊｏｕｍａｌ ｏｆ Ａｉｒ Ｆｏｒｃｅ Ｒａｄａｒ Ａｃａｄｅｍｙ ＶＯ１．２５ Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．２０ｌ１
文章编号：１６７３．８６９１（２０１１）０３—０１８２—０４
基于ＡＤＳ仿真的Ｐ波段频综器设计与实现
张路，高玉良，蔺美青 （空军雷达学院五系，武汉４３００１９）
摘要：针对某机载电子设备的需求，研制了低相噪、低杂散的Ｐ波段捷变频频综器．在提出频综器的总体 设计方案的基础上，对Ｐ波段跳频基准模块的环路滤波器设计及杂散产生进行了探讨，运用ＡＤＳ软件对Ｐ波段 跳频基准模块的相位噪声、杂散及锁相时间进行了仿真设计，最后给出了工程实现结果．测试结果表明：各点 单边带相噪总体优于一１ｌ０ ｄＢｃ／Ｈｚ，杂散优于－７５ ｄＢｃ，完全满足指标要求． 关键词：频综器；相位噪声；杂散 中图分类号：ＴＮ７４ 文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３—８６９１．２０１１．０３．００８
频综器在雷达、通信、电子对抗等领域中有着
重要作用，高性能的频综器是整机性能指标的重
要保障．作为某机载电子设备的关键组件，Ｐ波段
捷变频频综器体积小、频段高、频谱纯度要求高，
其指标优劣直接影响到机载设备的总体性能．本
文提出该频综器的总体设计方案，对Ｐ波段跳频
基准模块的环路滤波器设计及杂散产生进行探讨，
给出了Ｔ程实现结果．结果表明该设计是可行的．
１ Ｐ波段频综器设计
Ｐ波段频综器原理图如图１所示（ 表示Ｐ波
段跳频基准模块输出信号的中心频率）．其中，
４０ＭＨｚ、２６０ＭＨｚ、１００ＭＨｚ、５７５ＭＨｚ输出信号均直
接由单环锁相倍频得到，Ｐ波段跳频基准模块采用
数字锁相及快捕电路实现，指标要求－、 ４－１５０）ＭＨｚ
频率范围；３００ ＭＨｚ带宽；具有３０个等间隔
１０ＭＨｚ跳频点；锁相时问小于３０ ；单边带相位噪
声优于一１０８ｄＢｃ／Ｈｚ＠１ＲＨｚ；一１１５ｄＢｃ／Ｈｚ＠１０ｋＨｚ；
基于差分皮尔斯结构的正交晶体振荡器的设计
皿 【ｌ】国集成电路 Ｃｈｉｎａ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ 设计
基于差分皮尔斯结构的
正交晶体振荡器的设计
田密，王志功，徐建，张欧力
（东南大学射频与光电集成电路研究所，江苏南京，２１００９６）
摘要：在二次正交混频的ＤＲＭ／ＤＡＢ结构的射频接收机结构中，为了实现好的镜像抑制性能，对于第二本 振的正交性和噪声性能有很高的要求。相比频率综合器，晶体振荡器的频率准确度、稳定度和相位噪声
性能都更优。但是传统的晶体振荡器电路结构较难产生良好的正交信号。本文提出了一种新的基于差分
皮尔斯结构，通过跨导管环形级联结构实现输出信号相位正交的晶体振荡器电路。通过仿真验证，该晶 体振荡器可以满足作为正交混频结构接收机的本振信号源所要求的具有正交输出和良好的相位噪声性
能的指标。
关键词：晶体振荡器；皮尔斯振荡器；正交；小信号模型分析
１ 引言
从２０世纪９０年代开始，数字广播就已成为了
未来广播发展的必然趋势。其中最具有发展潜力的
是全球数字广播（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｒａｄｉｏ Ｍｏｎｄｉａｌｅ，ＤＲＭ）ｌｌｌ和
数字音频广播（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｕｄｉｏ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ，ＤＡＢ）［２１这 两种数字广播标准。ＤＲＭ／ＤＡＢ无线通信接收机结
构上主要包括射频前端（ＲＦ ｆｒｏｎｔ—ｅｎｄ）部分和模拟
基带（Ａｎａｌｏｇ Ｂａｓｅｂａｎｄ）部分。射频前端是射频接收
机的关键部分，其中频率综合器作为射频前端的心
脏，决定了整个接收机的整体性能。
本课题的ＤＲＭ／ＤＡＢ射频前端通道采用了二次
正交混频低中频结构（３１，采用正交的晶体振荡器提供
作为第二本振（１ｏｃａｌ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）的３７．５ＭＨｚ的正交
信号，通过正交混频可使接收机实现良好的镜像抑
制性能。对于所要求的几十兆到上百兆赫兹固定频 率的本振信号来说，采用晶体振荡器比起采用频率
综合器可以实现频率更精准稳定、具有更好的噪声
性能的信号 。例如频率综合器一般能实现的相对频
相位噪声——精选推荐
相位噪声
相位噪声2010-11-11 08：25相位噪声(Phase noise)一般是指在系统内各
种噪声作用下引起的输出信号相位的随机起伏。通常相位噪声又分为频率短期
稳定度和频率长期稳定度。所谓频率短期稳定度,是指由随机噪声引起的相位起伏或频率起伏。至于因为温度、老化等引起的频率慢漂移，则称之为频率长期
稳定度。通常我们主要考虑的是频率短期稳定度问题，可以认为相位噪声就是
频率短期稳定度。
随着通信系统中的时钟速度迈入GHz级，相位噪声和抖动这两个在模拟设计中十分关键的因素，也开始在数字芯片和电路板的性能中占据日益重要的位
置。在高速系统中，时钟或振荡器波形的时序误差会限制一个数字I/O接口的
最大速率，不仅如此，它还会增大通信链路的误码率，甚至限制A/D转换器的
动态范围。
相位噪声是衡量频率标准源(高稳晶振、原子频标等)频稳质量的重要指标，
随着频标源性能的不断改善，相应噪声量值越来越小，因而对相位噪声谱的测
量要求也越来越高。
现代电子系统和设备都离不开相位噪声测试的要求，因为本振相位噪声影响着调频、调相系统的最终信噪比，恶化某些调幅检波器的性能；限制频移键
控(FSK)和相移键控(PSK)的最小误码率；影响频分多址接收系统的最大噪声功
率等。在很多高级电子系统和设备中，核心技术中往往有一个低相位噪声频率源。可见对相位噪声进行表征、测试以及如何减小相位噪声是现代电子系统中
一个回避不了的问题。
什么是相位噪声和抖动
相位噪声和抖动是对同一种现象的两种不同的定量方式。在理想情况下，
一个频率固定的完美的脉冲信号(以1 MHz为例)的持续时间应该恰好是1微秒，
每500ns有一个跳变沿。但不幸的是，这种信号并不存在。信号周期的长度总
会有一定变化，从而导致下一个沿的到来时间不确定。这种不确定就是相位噪
声，或者说抖动。
抖动是一个时域概念
抖动是对信号时域变化的测量结果，它从本质上描述了信号周期距离其理
想值偏离了多少。通常，10 MHz以下信号的周期变动并不归入抖动一类，而是归入偏移或者漂移。抖动有两种主要类型：确定性抖动和随机性抖动。确定性
铷原子钟知识
1 铷原子钟知识
一、概述
（一）用途
铷气泡型原子频标是使用数量最多的原子频标，随着电路技术及工艺水平的发展，其造价越来越低、体积越来越小，有望在许多场合下代替高温精度的晶体振荡器，以获得更高的精度，主要为导航定位卫星时间系统提供频率基准，广泛应用于守时、授时、导航定位、电力、铁路、测速、测距、时间同步和通信等军用和商用领域，还可以在晶振生产中用作频率基准。
（二）特点
铷频率标准不需要真空系统、致偏磁铁和原子束，因而体积小、质量小、预热时间短、价格便宜，但准确度差、频率漂移比较大，仅能用作二级标准。
铷频率标准可通过GPS进行快速驯服和外秒同步，克服铷振荡器本身的漂移，可被看作是一个基本的同步时钟单元。通过设计和工艺的改进，产品的可靠性和批量生产也得到保证，现已具备产业化的条件。可以预计，这种带外秒驯服的高性能小型化铷钟将应用于无人值守等苛刻环境，将大大拓展铷钟的应用领域。
铷原子频率标准常常被分为普通型、军用型、航天型。
（三）产品国内外现状
目前在我国研制生产铷原子钟的单位有：石家庄数英仪器、北京大华无线电仪器厂、四川星华时频技术公司等单位。目前美国研制的GPS 上Block IIA、IIR/IIRM 铷钟处于世界领先水平，美国Perking Elmer公司已经研制出天稳指标达到10-15世界最高水平铷钟。
（四）技术发展趋势
更低的相噪特性和功耗是铷原子频率标准追求的技术目标；
秒极频率稳定度高、天频率漂移小是铷钟的追求目标；
发展与恒温晶体振荡器大小接近的小体积铷原子频率标准。
二、基本工作原理
图 2 铷钟电路系统原理框 2
铷原子钟主要由单片机电路、伺服电路、微波倍频电路、频率调制、倍频综合电路几个模块组成，系统原理框如图2所示。
铷频标是一种被动型原子频率，利用的是基态超精细能级之间的跃迁，相应的跃迁频率为6834.682614MHz。原子迁跃对微波信号起鉴频作用而产生误差信号，通过锁相环路伺服晶振的频率，使激励信号频率锁定到原子跃迁频率，实现晶振输出频率的高度稳定和准确。
一种小型低相位噪声恒温晶体振荡器的设计
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ·电子技术
一种小型低相位噪声恒温晶体振荡器的设计
该文对晶振低相噪的实现方 法及影响因素进行了分析，重点 阐述了有载品质因数Ｑ值，电路 结构等对相噪的影响，并基于改 进型的巴特勒振荡电路进行了低 相噪恒温晶振的设计，对其主振、 放大、稳压等电路如何实现低相 噪进行了概要的分析，该文研制 的低相噪恒温晶振，相噪指标达 到一１６８ｄＢｃ／１ＫＨｚ，实现了预期目 标。
【关键词】恒温晶振低相噪
晶体振荡器作为稳定的频率基准源，被 广泛应用于通信、广播、导航及多种测量仪器
中。其性能指标直接影响着整机系统的多项关 键指标。相位噪声性能是指各种随机噪声造成
的瞬时频率或者相位的起伏，表征输出频率的 短期频率稳定度，作为晶振的关键指标对整机
系统的性能参数有着重要意义。本文从理论的 角度展开分析，针对一种小型低相噪恒温晶振
的设计特征进行说明。
１理论分析
在晶体振荡电路中，电阻、电容、电感、 二极管、晶体管等都会产生内部噪声，但是噪 声会有所不同，其中晶体管的噪声最大，在电 气环境中带来的影响也最大，而电阻或者电容
等元件则相对影响较小，在某些情况下甚至可 以视为无噪声元件。
对于晶体振荡器而言，其相位噪声共有 五种模式，即白噪声调相、闪烁噪声调相、白
噪声调频、闪变噪声调频和频率随机游动。但 是在晶体管实际的工作过程中，并非五种噪声 共同作用，其影响力，通常由比较突出的三、
四种噪声引起，而在这其中，附加噪声、干扰
噪声，以及调频闪变噪声的作用最不容忽视。 根据Ｌｅｅｓｏｎ模型（振荡器的相位噪声模
型）分析，晶体谐振器的有载Ｏ值越高，振 荡器的噪声性能越好。也就是说，需要切实提 升谐振器的有载Ｏ值，才能获取良好的工作
状态。这需要进一步展开工作，切实提升谐振 器自身的Ｏ值，并且优化的主振电路，尽量
减小振荡回流的损耗，将空载Ｏ值尽最大可 能转换成为有载Ｏ值。晶体谐振器自身的Ｑ
一种用于射频调谐器的低相位噪声低功耗晶体振荡器
一种用于射频调谐器的低相位噪声低功耗晶体振荡器
唐路;王志功;曾贤文;徐建
【期刊名称】《东南大学学报（英文版）》
【年(卷),期】2012(028)001
【摘 要】实现了一种基于CMOS工艺的用于DRM与DAB数字广播射频调谐器的具有低相位噪声与低功耗的工作在37.5 MHz的差分结构晶体振荡器.在晶体振荡器的核心部分采用了PMOS晶体管来代替传统的NMOS晶体管以降低相位噪声.采用了对称结构的电流镜以提高直流稳定度.采用了由一阶CMOS运算跨导放大器和简单的幅度探测器构成的幅度探测电路以提高输出信号的电流精确度.芯片采用0.18-μmCMOS工艺实现,芯片面积为0.35 mm×0.3 mm.芯片包含用于驱动50 Q测试的负载接口电路,在1.8V供电电压下,所测得的芯片功耗仅为3.6 mW.晶体振荡器的工作输出信号在距离其中心频率37.5 MHz频偏1 kHz处的相位噪声为-134.7 dBc/Hz.
【总页数】4页(P21-24)
【作 者】唐路;王志功;曾贤文;徐建
【作者单位】东南大学射频与光电集成电路研究所,南京210096;东南大学射频与光电集成电路研究所,南京210096;东南大学射频与光电集成电路研究所,南京210096;东南大学射频与光电集成电路研究所,南京210096
【正文语种】中 文
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