石英振蕩器確實(shí)提供了我們所有人每天都依賴的電子設(shè)備的心跳。石英的有用之處在于,如果施加電壓,石英將開始振動(dòng)。不利的一面是,如果施加振動(dòng),石英會(huì)產(chǎn)生電壓。該電壓顯示為相位噪聲,并且是真正的阻力。
相位噪聲或頻率變化的大小與施加的力或加速度成正比。力越大,頻率不穩(wěn)定性越大,噪聲越大。
由于晶體的加速度敏感性而引起的頻率不穩(wěn)定性會(huì)影響振蕩器性能的許多方面,例如:
● 短期穩(wěn)定性
● 相位噪聲性能
● 相位抖動(dòng)
這種振動(dòng)引起的相位噪聲會(huì)影響數(shù)字通信系統(tǒng)和RF系統(tǒng)的性能。該錯(cuò)誤將表現(xiàn)為誤碼率的增加。
所有石英晶體都表現(xiàn)出一定程度的固有振動(dòng)敏感性。所以問題仍然存在。該怎么辦?要使加速度敏感性對(duì)客戶系統(tǒng)的影響最小化,有許多可解決的方法。
晶體的切割會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生很大的影響。AT切割晶體廣泛用于許多類型的參考時(shí)鐘。研究表明,AT切割晶體的性能幾乎與SC切割晶體相同。但是,SC切割晶體的總體伽馬矢量仍遠(yuǎn)優(yōu)于AT切割晶體。
晶體安裝結(jié)構(gòu)對(duì)于晶體在振動(dòng)下的性能也起著重要作用。有多種采用不同安裝結(jié)構(gòu)的晶體封裝,但是,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)采用四點(diǎn)安裝結(jié)構(gòu)的不同腳位封裝在抗振性方面具有最高水平。
通過將晶體固定在4個(gè)位置,我們可以極大地改變封裝的安裝諧振,從而降低振動(dòng)對(duì)性能的整體影響?! ?/p>
選擇合適的晶體后,我們可以通過篩選所有軸上的加速度敏感度來進(jìn)一步為客戶保證性能。通過在安裝到振蕩器封裝中之前對(duì)晶體進(jìn)行預(yù)篩選,可以降低客戶的成本,并在標(biāo)準(zhǔn)封裝中提供定制解決方案。
在共振器水平上進(jìn)行振動(dòng)篩分(篩分以獲得最佳的g靈敏度),通過已知大小的正弦或隨機(jī)力來執(zhí)行篩選。然后,我們使用相位噪聲分析儀測量劣化。如果使用給定頻率的正弦波形,我們將測量由單音引起的雜散。根據(jù)這些數(shù)據(jù),我們可以計(jì)算出諧振器的加速度靈敏度。
如果將隨機(jī)頻譜應(yīng)用于晶體,則可以基本上測量整個(gè)振動(dòng)帶寬上的相位噪聲,并根據(jù)給定的公式計(jì)算出g靈敏度。
被動(dòng)隔離(機(jī)械阻尼)會(huì)對(duì)參考時(shí)鐘的加速靈敏度產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。如果輸入振動(dòng)減小,則衰減也會(huì)減小。被動(dòng)隔離確實(shí)有其缺點(diǎn),因?yàn)楦鶕?jù)您要隔離的內(nèi)容,系統(tǒng)可能會(huì)變得相當(dāng)大。
諧振頻率也可能是一個(gè)大問題。典型的安裝座可以具有3.5到4的透射率,這意味著輸入到系統(tǒng)中的力會(huì)被放大。應(yīng)注意不要超過系統(tǒng)的最大排量,否則會(huì)損壞隔離器。
從理論上講,低于1 Hz的隔離結(jié)構(gòu)是理想的,但實(shí)際上,由于需要阻尼機(jī)制和擺動(dòng)空間,因此這些系統(tǒng)非常大。
通過采用電子補(bǔ)償,我們可以最大程度地減小無源隔離系統(tǒng)的尺寸,同時(shí)仍能獲得無源安裝的好處。電子補(bǔ)償還將最小化隔離結(jié)構(gòu)諧振頻率的影響。
電子補(bǔ)償提供了卓越的結(jié)果,并且可以實(shí)現(xiàn)比標(biāo)準(zhǔn)晶體少兩個(gè)數(shù)量級(jí)的振動(dòng)不靈敏性水平。通過典型補(bǔ)償方案可以覆蓋大約500Hz的振動(dòng),而隔離結(jié)構(gòu)以大約120Hz開始衰減。
如此寬的分頻范圍使我們能夠大大提高晶體的性能,并從根本上為客戶提供抗振動(dòng)參考信號(hào)。