标签: 恒温晶振

多功能相控阵雷达正不断推动着军事、气象、航天、海洋等诸多领域的技术革新。在这一仿真系统中， 晶体振荡器 承担着至关重要的角色。今天凯擎小妹聊一下晶振的作用及其对整体性能的影响和重要性。 什么是多功能相控阵雷达仿真系统？ 真正的相控阵雷达体积庞大、结构复杂、价格昂贵。而仿真系统就是在虚拟环境中，通过电脑软件进行建模和模拟雷达的各种功能、信号处理过程、目标探测，方便科研人员测试雷达系统。在这个仿真系统里，可以模拟不同的雷达信号、不同的目标、复杂的环境条件(比如天气、地形、电磁干扰等)，还可以测试不同算法和硬件参数如何影响雷达的探测效果。 晶振的角色是什么？ 频率基准多功能相控阵雷达的核心是对高速电磁信号的产生、接收、处理与控制。无论是模拟线性调频信号的发射，还是目标回波、杂波与噪声信号的精确仿真，都要求系统具备极其 稳定和精确的基准时钟 。 晶振以其极高的频率稳定度、优秀的相位噪声性能和低温漂特性，成为仿真系统中时基信号的首选。信号完整性晶振通过稳定的输出，避免了漂移和抖动，使信号发生器产生的调频信号具有高度的一致性和可重复性，从源头上保证了模拟信号的真实性和高保真度。晶振的微小抖动和误差都会被放大，直接影响后续目标识别、跟踪与融合算法的有效性。 晶振哪些参数，比较重要？ 在多功能相控阵雷达仿真系统中，系统频率稳定度由基准晶振直接决定。晶振质量的优劣，会影响系统的带宽、分辨率、探测能力上限等。 抖动大、老化快、环境适应性差的晶振可能会让系统失真 ，影响研发和测试的有效性。雷达仿真设备经常用于 极端温度、电磁干扰、振动 等严苛环境条件下。高端晶振产品具备良好的环境适应能力和屏蔽抗干扰性能，从而降低信号抖动和漂移。 晶振推荐 ： 1. 仿真雷达系统，需要什么样的晶振？ 仿真系统并不像真实雷达那么极端地依赖射频精度和抗严苛环境特性，但它对时钟精度、一致性和低相位噪声依然有较高要求。所有的数字信号处理、采样控制、算法验证等都离不开精确稳定的频率源。仿真系统通常会选用高品质的石英晶体振荡器(KS系列)，温补晶振(KT系列)。凯擎小妹建议关注以下参数： ·频率稳定度高 ·抖动和相位噪声小 2. 真实雷达系统，需要什么样的晶振？ 因为雷达对信号的相位噪声、频率精准、同步控制、温度漂移、抗干扰和可靠性等都有极高标准，晶振的优劣直接影响雷达系统的距离精度、多普勒速度分辨、数百公里同步协同等关键性能。凯擎小妹建议使用： ·高稳恒温晶体振荡器(KO系列)：采用恒温控制，频率极其稳定，适用于精密雷达系统的主基准。 ·温补晶体振荡器(KT系列)：具备温度自动补偿功能，适合对体积和成本有一定要求的嵌入式雷达。 ·高频低相噪晶振(KJ系列)或铷原子钟：要求极低的相位噪声，极高的标定精度，用于多个系统协作/站间同步的需求。

电子设备中，晶体振荡器是提供稳定时钟信号的关键组件。随着对频率稳定性要求的提高， 普通晶振 在某些场景下已经无法满足需求，因此 高稳定性晶体振荡器(简称：高稳晶振) 应运而生。如果您需要更高精度的时钟信号，建议您考虑使用高稳晶振，确保设备在复杂环境下依然能保持稳定可靠的运行。晶体能够利用压电效应在外加电场作用下产生稳定的振荡信号。由于石英材料具有极高的品质因数Q值，晶振能够提供精准的频率输出。根据不同的需求，晶振可以分为 无源晶振和有源晶振 ： 无源晶振：本身不含振荡电路，需要与MCU或外部振荡电路配合使用。 有源晶振：内部集成了振荡电路，直接输出稳定的时钟信号，无需额外电路支持。 随着电子设备对高精度时钟的需求不断增加， 高稳晶振 成为重要的升级选择。常见的高稳晶振有温补晶振TCXO和恒温晶振OCXO，在不同的应用场景下表现出更高的频率稳定性。 普通晶振 高稳晶振 频率稳定 受温度、电压、老化影响较大，通常在±10ppm~±100ppm TCXO具有温度补偿，可达 ±0.5ppm；OCXO具备恒温控制，可达±0.001ppm 温度 随温度变化较大，频率漂移明显 TCXO通过电路补偿温度影响；OCXO采用恒温腔，极大降低漂移 老化 长期使用频率漂移较大，每年可能漂移±3ppm以上 TCXO每年漂移 ±1ppm；OCXO可低至±0.02ppm 功耗 低功耗，通常在毫瓦级 TCXO功耗略高；OCXO由于恒温控制，功耗可达百毫瓦到瓦级 成本 低成本，适用于大规模量产 TCXO成本较高，OCXO最高，适用于高端应用 应用 计算机、家电、一般通信设备 TCXO应用在GPS、无线通信；OCXO应用在高精度测量、卫星通信 在选择晶振时，需要考虑应用的具体需求： 如果对成本敏感，且频率稳定性要求不高，可以选择普通晶振。 如果环境温度变化较大，但仍需较高的稳定性，建议选择温补晶振。 如果对频率精度和长期稳定性要求极高，恒温晶振是最佳选择。

晶科鑫新推出抗振低频恒温晶振OCXO 随着空间技术的迅速发展，各种高速飞行器对其使用的电子仪器设备在振动、冲击、加速度等恶劣环境下的抗干扰能力提出了越来越高的要求。而对振动极为敏感的晶体振荡器是各类电子设备中不可缺少的高稳定基准频率源，振动对晶振输出频率稳定度及噪声的影响已不容忽视。我司新推出抗振低频OCXO恒温晶振产品采用SC切割晶体技术，自研抗振专用晶体，开发出了低G灵敏度的OCXO恒温晶振产品-KL系列，该系列恒温晶体振荡器具有出色的相位稳定性、长期可靠性和快速启动时间，在恶劣环境中表现出色。它不仅可以确保精确的无线通信，还可以在极端条件下提供可靠的连接，我司KL抗振低频OCXO恒温晶振可应用于航天海空，如舰载、车载、机载、军工、飞行器等产品行业上。 KL抗振低频系列OCXO恒温晶振产品频率范围可从10MHz到50MHz，常用频率:10MHz、13.88MHz、20MHz、25MHz、50MHz等频率，频率公差小于50ppb，温度频率精度最高可达5ppb，G灵敏度可达0.3ppb/g(10MHz)，相位噪声远端100KHz可达-172dBc，输出波形有LVCMOS/HCMOS/Sine Wave这几种可供选择，工作电压5V/8V/12V，可选择带压控功能(VC)，最大功耗3.5W，稳定状态为1.2W，产品尺寸可选20.6*20.6*11mm、25.6*25.6*12.5mm、36.4*27.4*13mm。 具体参数如下： Frequency Stability(Operating Temperature and Temperature Characteristics) G-Sensitivity Indicators Phase Noise 欢迎广大客户如有需要此类OCXO恒温晶振可与我司进行联系，我司将依照贵司规格进行量身订做出合适的OCXO恒温晶振产品。

频率的变化量经常用ppm/ppb表示晶体频率会偏离标称频率多少。值越小精度越高。晶振的频率误差是晶振重要参数之一。 1. 调整频差: 在25℃基准温度下，工作频率相对于标称频率所允许的偏差。 石英晶体谐振器的规格书 中，我们常看到调整频差用±30pp m max来表示。而实际的产品误差值会更小 。晶振实际测试数据显示，谐振器行业标准为±30ppm，而KOAN的谐 振器可以实现±5ppm。 2. 温度频差: 温度频差指的是在不同工作温度范围内，输出的频率和理想频率的偏差。 一般通过环境温度适应能力和可靠性对晶振进行等级分类： A. 民用级(-20~+70℃)对晶振可靠性的要求一般，追求性价比高，主要应用于家电，玩具等； B. 工业级(-40~+85℃)对晶振的精度和稳定性要求较高，主要应用在工业控制，交通，仪器仪表等； C. 汽车级(-40~+125℃)则需要对产品有严格的标准认证； D. 军用和航天(-55~+125℃)对产品的质量要求极高。 3. 高精度晶振： 恒温晶振对温度稳定性的解决方案采用了恒温槽技术，将晶体置于恒温槽内，通过设置恒温工作点，使槽体保持恒温状态。 恒温晶振可以在恶劣环境下不受外界温度影响，达到稳定的输出频率。广泛应用于精密仪器，遥控遥测通信，雷达，电子对抗，导航等。OCXO比时钟振荡器，压控晶振，温补晶振有更优秀的稳定性和频率精度。OCXO在晶振的频率控制方面处于顶端。 4. 凯擎小妹建议 选择KOAN晶振时，可根据产品使用温度环境和最大频率变化容忍度，提出质量等级要求。另外对相同型号不同参数的晶振进行替换时，有以下建议： A. 精度的不同: 高精度的晶振替换低精度的晶振是没有问题的，例如20ppm替换30ppm，10ppm替换20/30ppm。小妹不建议用低精度的晶振替换高精度的晶振。32.768KHz晶振为例，精度越低，时间越不准。也有系统工作不稳定或者不工作的潜在问题。 B. 工作温度的不同： 如果晶振的工作温度范围是-20℃~70℃，在-40℃~85℃也可能会正常运行。但是，它在最低和最高温度下工作的稳定性会变差。所以答案是：可以，但是不建议。 C. 负载电容的不同： 假如KX50-32.000-F-10和KX50-32.000-F-16这两个晶振的参数都可以满足要求，我们需要权衡能量损耗和频率的稳定性。

恒温晶振(OCXO; KO系列)对温度稳定性的解决方案采用了恒温槽技术:将晶体置于恒温槽内，通过设置恒温工作点，使槽体保持恒温状态。 原理 传统的温度控制方法是通过开关设备来调整温度，类似于厨房烤箱。OCXO是用电路控制(Oven Control Circuit)温度。内部恒温箱(Oven)可以把稳定度控制的非常严格。恒温箱内装有一个石英晶体振荡器(Oscillator)或者石英晶体谐振器和外围振荡电路。 当热敏电阻或其它温度传感器设备（Temp Sensor）检测到温度变化时，会产生误差电压。误差电压被反馈到控制电路后，增加或减少功率的输出。从而实现更高的频率稳定度。 （图1：OCXO内部图） 应用 不同的应用领域有特定的要求，OCXO可以在恶劣环境下不受外界温度影响，达到稳定的输出频率。广泛应用于精密仪器，遥控遥测通信，雷达，电子对抗，导航等。 对于精密测距，高速目标跟踪，外层空间通信系统中要求 低相噪的晶振 。 频率稳定度 石英晶体有多种切割方式，最常见的是AT切。AT切割曲线图(图2)有两个转折点，分别为LTP和UTP。dF/dT值越小，表明随着温度变化，频率的变化越小，从而频率稳定性高。 （图2：AT切割温度曲线图） SC切割(也叫应力补偿切割)可以实现更高的精度，从而拥有更好的噪声性能，高Q值，低老化率，优异的频率稳定性。对振荡电路的不稳定敏感度较低，不易受到热应力和机械应力的影响。 对于OCXO而言，UTP点重要，因为LTP在25℃以下。图3的横坐标为温度，纵坐标为频差。对比可见，在转折点TP处，SC晶片频率误差更小。因此SC有更好的温度稳定性。 （图3：AT和SC切割的UTP点） 地位 OCXO比时钟振荡器，压控晶振，温补晶振有更优秀的稳定性和频率。OCXO在晶振的频率控制方面处于顶端。如果对频率源有更高的要求，则需要选择原子钟: 预热 OCXO需要较长的预热时间。随着运行状态的稳定，耗电量也会稳定。25℃室温下开机，SC切割晶体会比最终稳定频率低20ppm，AT切会比最终频率高60ppm。图4说明了SC切割晶片比AT切能在较快的时间内达到稳定工作的状态。 （图4：AT/SC切预热时间） 功耗 OCXO的内部恒温箱与时钟振荡器，压控振荡器，和温补振荡器相比较，功耗更高，不适合使用电池。OCXO在预热期间，功率可能达到2~4瓦。当达到25℃时，功耗可能会降低到0.7~1.5瓦。 恒温箱需要更多的功率去维持设定的温度。功率会随着温度的升高而降低。影响OCXO的功耗的因素有以下：恒温箱的尺寸，设定的温度，隔热量等。