康比電子該篇文章接下來的討論適用于寬溫度范圍的頻率標(biāo)準(zhǔn)(即,那些設(shè)計(jì)為在跨越至少90%的溫度范圍內(nèi)工作的標(biāo)準(zhǔn)).在更窄的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備比下面的對(duì)比設(shè)備具有更好的穩(wěn)定性.商用頻率源涵蓋幾個(gè)數(shù)量級(jí)的精度范圍——從簡單的X0到銫束頻率標(biāo)準(zhǔn).隨著精度的提高,功率需求,尺寸和成本也在增加.例如,圖33顯示了精度和功率要求之間的關(guān)系.精確度和成本是相似的

圖32.由于氯含量變化,補(bǔ)償頻率隨溫度的變化;溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(TCXO)微調(diào)效應(yīng)

圖33.準(zhǔn)確度和功率要求之間的關(guān)系(X0:簡單石英晶體振蕩器,TCXO:溫度補(bǔ)償晶體振蕩器,OCXO:爐控晶體振蕩器,RB:銣頻標(biāo),CS:銫束頻標(biāo)).

頻率標(biāo)準(zhǔn)的特性.

表2給出了原子振蕩器的特性:銣和銫頻率標(biāo)準(zhǔn)以及銣晶體振蕩器(RbXO).在原子頻率標(biāo)準(zhǔn)中,輸出信號(hào)頻率由兩種原子狀態(tài)之間的能量差決定,而不是由塊狀材料的某些特性決定(如石英振蕩器).RbXO是一種適用于功率可用性有限,但需要原子頻率標(biāo)準(zhǔn)精度的應(yīng)用的設(shè)備.它由銣頻標(biāo),低功率,高穩(wěn)定性晶體振蕩器和控制電路組成,控制電路將晶體振蕩器的頻率調(diào)整到銣頻標(biāo)的頻率.銣標(biāo)準(zhǔn)周期性地開啟(例如,一周一次),持續(xù)幾分鐘,以預(yù)熱和校正晶體振蕩器的頻率.有了RbXO,就可以用晶體振蕩器的低(平均)功率要求來達(dá)到銣標(biāo)準(zhǔn)的長期穩(wěn)定性.

7個(gè)頻率控制設(shè)備

選擇振蕩器時(shí)需要回答的主要問題包括:

1.系統(tǒng)正常運(yùn)行需要什么樣的頻率精度或再現(xiàn)性?

2.這種精度必須保持多久,即振蕩器將定期校準(zhǔn)或更換,還是有源晶振振蕩器必須在系統(tǒng)壽命期間保持所需的精度?

3.有足夠的電源嗎,或者振蕩器必須用電池工作嗎?

4.允許什么樣的預(yù)熱時(shí)間(如果有的話)?

5.振蕩器必須在什么樣的極端環(huán)境下工作?

6.短期穩(wěn)定性(相位噪聲)要求是什么?

7.尺寸限制是什么?

表2顯示了顯著性的比較

關(guān)于第二個(gè)問題,什么成本應(yīng)該被最小化:初始采購成本還是生命周期成本?通常,重新校準(zhǔn)的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于能夠提供無校準(zhǔn)壽命的振蕩器的附加成本.更好的振蕩器也可以簡化系統(tǒng)的設(shè)計(jì).

振蕩器的頻率是另一個(gè)重要的考慮因素,因?yàn)檫x擇會(huì)對(duì)成本和性能產(chǎn)生重大影響.在其他條件相同的情況下,標(biāo)準(zhǔn)頻率(如5或10兆赫)的振蕩器(制造商對(duì)此已有成熟的設(shè)計(jì))的成本將低于不尋常頻率(如8.34289兆赫)中的一個(gè)頻率.此外,對(duì)于厚度剪切晶振(如AT切割和SC切割),頻率越低,老化的[頻率越低.由于在遠(yuǎn)低于5MHz的頻率下,厚度剪切晶體變得太大,不利于經(jīng)濟(jì)制造,并且由于所有最高穩(wěn)定性的振蕩器都使用厚度剪切晶體,因此市場上可買到的最高穩(wěn)定性石英晶體振蕩器的頻率為5MHz.這種振蕩器在載波附近也具有最低的相位噪聲能力.市場上也有一些出色的lo-MHz振蕩器;然而,頻率遠(yuǎn)高于10MHz的振蕩器比5MHz的振蕩器在載波附近具有明顯更高的老化速率和相位噪聲水平.對(duì)于遠(yuǎn)離載波的最低相位噪聲,其中信噪比決定噪聲電平,高頻晶體(例如10Hz)可以提供較低的噪聲,因?yàn)檫@種晶體可以容忍較高的驅(qū)動(dòng)電平,從而允許較高的信號(hào)電平.

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