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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。

有源晶振频率稳定性 我们在购买有源晶振时，发现人们对晶体振荡器的稳定性存在许多误解。更具体地说，通常我们发现有几种不同类型对有源晶振频率稳定性影响的常见问题，包括： 频率与温度的稳定性 频率与负载稳定性 频率与电源稳定性 艾伦偏差(ADEV) 在这篇文章中，你可以了解到更多关于有源晶振产品频率稳定性的这些因素的造成和如何进行改善。 有源晶振频率与温度的关系 晶体的特性告诉我们：晶体是一个受温度影响的电子元器，所以温度是导致频率漂移的最主要原因，因此被放在首位。湿度和压力的影响更大(以十亿分之一为单位)，但只要使用真空或氮气等惰性气体对晶体进行密封包装，就能轻松解决这些环境影响。 有源晶振产品在标准范围内的温度变化会可能只有几十ppm的频率漂移，但是如果在极端温度下会进一步恶化，更高的频率漂移，及到有可能会导致停止振荡(工作)。 对于许多应用而言，冷却风扇等简单的系统级解决方案并不实用，但可以在振荡器集成电路 (IC)中设计精确控制，以感知和补偿环境温度变化, 这方面的解决方案，我们有TCXO(温度补偿晶体振荡器)、VCXO(压控晶体振荡器和OCXO(恒温控制晶体振荡器)，我们也要了解有源晶振的稳定性额定值(通常以常温25℃为特征)，但这并不代表有源晶振产品在整个温度范围内的精度，只代表了在常温25℃时的频率公差。 温度补偿晶体振荡器(TCXO) 有一个内部温度传感器，集成电路利用它来调整晶体的频率。 晶振产品-TCXO温补晶振 压控晶体振荡器(VCXO) 可通过外部施加的电压调节频率。VCXO 在频率调制(FM)和锁相环 (PLL)系统中有着广泛的应用。变容二极管本质上是一个可变电压电容器，可通过电压控制频率。 晶振产品-VCXO压控晶振 恒温晶体振荡器(OCXO) 最耐温度变化。它把晶体装在一个外壳中，外壳中的专用电路可加热晶体周围的区域。这样可以保持恒温，无需进一步的漂移补偿。在正常工作条件下，OCXO 的漂移最小。 晶振产品-OCXO恒温晶振 有源晶振频率与负载的关系 电容负载会影响频率。晶体振荡器必须与不同的负载相匹配，以考虑到晶体元件的多样性。 还必须考虑最大驱动功率，以防止过度驱动。如果石英晶体长期工作在超过预期最大功率的过驱动条件下，就会很快老化。 甚至电路板上的位置也会影响电容负载，这意味着需要重新定位晶体本身或重新布线其他元件。所有这些都是潜在的机械共振源，必须在振荡器电路设计过程中加以考虑和测试。 振荡器频率与工作电压的关系 改变工作电压会导致振荡电路的有效电阻发生变化，从而导致频率漂移。一种解决方案是使用稳压电源，确保输出电压始终保持在电源的额定值，而不管器件消耗的电流是多少。所以在购买晶振时需要注意有源晶振的工作电压的规格，以确保晶振工作的稳定性。 ADEV-艾伦偏差 阿伦偏差(阿伦方差的平方根)用于测量频率稳定性。在这些设备中，有两种相位噪声成分，标准偏差无法通过直接重复测量来解决：白频噪声和闪烁频率噪声。ADEV为两个或多个振荡器之间的相位或频率测量时间序列提供了有意义地分离噪声形式的方法。

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。

石英晶体谐振器（Quartz Crystal）是一种频率精度可达ppm级的高精密频率元件，频率绝对精度一般在50ppm左右。但是，这种频率精度会随外部环境（例如，温度）的改变而产生较大的偏离。如果采取适当的补偿电路，把石英晶片与振荡线路和集成电路（IC）封装在一个相对稳定的小环境内，成为各种类型的晶体振荡器（XO），就可输出稳定的频率信号。 晶体谐振器的频率温度关系 电子线路中，石英晶体常用作参考频率基准或频率控制元件，频率与工作环境温度的特性是一个很重要的参数。 不同切割角度的石英晶片的频率温度特性曲线 为了得到较好的温度特性，晶体厂家会选择最佳的石英晶片制作工艺，因为不同切割角度产生的晶体谐振器产品的温度特性各不相同。其中，AT角度切割的石英晶片适用数百MHz以内频率范围，是石英晶片应用范围最广、使用量最多的一种切割作业方式。 在线路设计及晶振选型时，良好的频率与温度（frequency versus temperature）特性是工程师主要的选择考虑之一。根据使用环境的不同，我们可基于温度参数把石英晶体振荡器分为不同等级，例如民、企、工、航天等级别，温度范围在-40℃~+150℃。 如果温度升高至极端值，额定频率的变化就开始增大，有可能达到几十ppm。对于一般民用，以及企业、网络、计算等应用，这一点是能够承受的。但是，对于导航、雷达、无线电通信、卫星通信等航天和航空应用，极高的准确度与精度要求是丝毫不能妥协的。 为了应对这种巨大的变化，就必须在系统中增加额外的补偿元件，例如OCXO（Oven Controlled Crystal Oscillator，恒温槽控制石英晶体振荡器）、TCXO（Temperature Compensated Crystal Oscillator，温度补偿石英晶体振荡器）、VCXO（Voltage Controlled Crystal Oscillator，电压控制石英晶体振荡器）、PCXO（Programmable Crystal Oscillator，可编程石英晶体振荡器）等振荡器品种。 晶体振荡器的频率温度特性 把石英晶片与振荡线路或集成电路（IC）整合在一个封装内，再通过外部电源供电，就形成一个基于石英晶片的主动组件，可输出更加稳定的频率信号，这就是所谓的石英晶体振荡器。 根据封装组件内部的振荡线路及输出线路的不同，石英晶体振荡器可输出不同特性的参考频率（reference frequency），以满足不同应用的特殊需求。例如，普通石英振荡器SPXO（Simple Package Crystal Oscillator）或称为CXO（Clock Crystal Oscillator），可编程石英晶体振荡器PCXO（Programmable Crystal Oscillator），电压控制石英晶体振荡器VCXO（Voltage Controlled Crystal Oscillator），温度补偿石英晶体振荡器TCXO（Temperature Compensated Crystal Oscillator）及恒温槽控制石英晶体振荡器OCXO（Oven Controlled Crystal Oscillator）。 四种常见石英晶体振荡器的频率温度特性对比 其中，SPXO的工作完全由晶体自由振荡完成，主要应用于稳定度要求不高的场合。 PCXO专门针对网络、储存、视频和其他嵌入式产品应用等高频率及低抖动的产品应用，内含极低抖动的PLL，因此可依需求产生任何频率。 TCXO通过感应环境温度，将温度信息做适当变换后控制晶振的输出频率，达到稳定输出频率的效果。根据补偿电路不同，还分为传统的TCXO，采用数字化补偿的DTCXO，用单片机进行补偿的MCXO。 OCXO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，在一定范围内不受外界温度影响，可达到稳定输出频率的效果。OCXO主要缺点是功耗大、体积大，需要5分钟左右的加热时间才能正常工作。 VCXO是为晶振增加了一项功能，带压控输入引脚的晶振就叫VCXO。所有晶振都可以根据需要增加压控功能，例如压控温补振荡器（VCTCXO）等。 可见，OCXO的频率温度特性在所有晶振振荡器类型中是最好的。随着技术的发展，除了采用更先进的晶片制作工艺外，还可以利用振荡回路中关键电子元件的温度特性，来补偿晶体谐振器自身的温漂，让晶振输出最佳的频率信号。

恒温晶振（Oven Controlled Crystal Oscillator，OCXO）是一种高精度频率基准，本质上是一个小型电子系统。OCXO与驯服晶振（GPSDO）、铷原子钟一样重要，而且性价比更高，用途也更加广泛。随着5G应用普及，OCXO的需求快速上升，一个5G小基站至少需要一个OCXO，而宏基站可能需要超过十个OCXO。 技术特点 恒温晶振（OCXO）是装在“恒温箱”的石英晶体振荡器，它利用恒温槽使石英晶体谐振器（quartz crystal）的温度保持恒定，将周围温度变化对振荡器输出频率的影响降低到最小。 图1. 拆解后的恒温晶振（OCXO） 由于采用了专门的保护电路和保护措施，OCXO具有超低短期稳定性（<-178dBc），老化率非常低（每年0.05-0.5ppm），其性能不受外界温度、重力和振动等因素的影响。但是，任何降低、改变热量的因素都将导致恒温槽的核心温度漂移，使OCXO达不到标称频率稳定度的要求。 为了进一步提高频率稳定度，采用双层恒温设计的双层恒温石英振荡器（DOCXO）应运而生，其温度稳定度在-40至85°C范围内可以达到±0.1ppb；-10至70°C范围内可以达到±0.05ppb；日老化指标可达0.05 ppb；24小时累计时间误差为2.16μs，实现了与铷原子钟同等的稳定度。 由于OCXO出色的短期稳定性，业界还在其基础上外加驯服制造出性能接近原子钟的驯服晶振（GPSDO）。即不破坏OCXO晶振短期稳定性的前提下，以GPS/BDS接收机输出的秒脉冲信号为参考，通过信号追踪环路校正补偿恒温晶振（OCXO）的频率偏移，把OCXO晶振的输出信号从10^−7量级驯服到10^−12级别。 但是，OCXO晶振本质上是一个小型电子系统，涉及晶体振荡电路、电源电路、热流设计等复杂的系统技术。因此，OCXO必须使用多层板，必须有系统布线考虑，控制热传导、热瞬变，以及热流。不妥当的PCB布线可能由于附近元器件的发热，导致恒温槽核心温度过热，使频率稳定性衰退。 关键参数 OCXO晶振的主要没参数有标称频率、频率精度、频率稳定度、频率老化、功耗、工作温度等。 图2. 恒温晶振典型参数 （1）尺寸（Dimension）：晶振的外形大小，区分SMD和THT两种安装形式。 （2）标称频率（MHz）：这是晶振输出的基准频率，也称频点。如果该频点与应用不符合，用户可向晶振厂家订制专门的频点。 （3）电源电压（VCC）：晶振工作必须的电压，一般为3.3V/5V/12V。 （4）工作温度（Operating temp. range）：振荡器能正常工作。其频率及其他性能均不超过规定的允许偏差的温度范围。 （5）频率精度（frequency tolerance）：这是按规定条件，在+25°C基准温度下测试，晶体振荡器的频率相对于其标称值的最大允许偏差，即（f-f0）/f0，单位为ppm。 （6）频率稳定度（Frequency stability）：也称温漂，指输出频率相对于温度的漂移。按规定条件要求，在规定温度范围内晶体振荡器输出频率的最大变化量相对于温度范围内输出频率极值之和的允许频偏值，即±（fmax-fmin）/（fmax+fmin），单位为ppm。 （7）输出功率（Output Power）：施加规定电压和规定负载下，振荡器消耗的电能，用电压和消耗电流的积表示，单位为dBm。 （8）输出电压（正弦波）：施加规定的电压和负载，在规定的时间内达到稳定后，用RF表测得的有效值或用示波器测量电压峰-峰值后换算的有效值。 （9）谐波失真：用不希望的信号频谱分量和有用信号频率的谐波关系描述的非线形失真。 （10）稳定时间（settle time）：在+25°C下，以通上电源60分钟后的频率为基准来调整频率偏差至指定偏差以内所需的时间。 （11）相位噪声（Phase Noise）：是指信号功率和噪声功率的比率（C/N），是表征频率颤抖的技术指标。在对预期信号既定补偿处，以1Hz带宽为单位来测量相位噪声。 （12）年老化率（Aging/year）：晶体振荡器输出频率随时间的变化，通常用一年为单位的频率来量度，单位为ppm。 应用趋势 OCXO主要用途为通信基站、智能电网、测试及量测设备，以及雷达、制导等军事和宇航等领域，并不断向小型化、高精度、高可靠、低功耗技术方向发展。 封装上，OCXO由传统的裸金属外壳覆塑料金属向陶瓷封装转变，这大大缩小了器件体积。在高精度和高稳定度上，一些厂家已经采用双层恒温设计，开发出双层恒温石英振荡器（DOCXO）。 对于一些更高精度的导航应用，引入GPS驯服信号的驯服晶振（GPSDO）具有优良的短、中、长期信号稳定度，性能可与原子钟媲美，并有可能取代细分市场中的OCXO应用。