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  • SITIME:温度补偿晶体振荡器可以解决5G无线电同步问题
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Elite Platform专为5G和LTE-Advanced移动网络中基于IEEE 1588的同步而设计,支持更小,密度更高的集成无线电,可安装在灯柱,交通信号灯,电话杆和建筑物的侧面,这些地方的散热器散热有限并会变热。没有较高温度的组件,无线电性能可能会降低,包括失去同步。同步使网络能够维持服务质量和操作可靠性,并且在最新一代的4G和5G网络中使用eCPRI和分布式体系结构会增加同步的时序复杂性。

SiTime的SiT5356和SiT5357 Elite平台MEMS Super-TCXO(温度补偿晶体振荡器)可提供-40°C至+ 105°C的扩展工作温度范围,确保在有限的气流,温度变化,机械冲击,振动,电源噪声和电磁干扰。

高温操作

尽管温度变化,温度补偿晶体振荡器(TCXO)仍可提供稳定的频率,但在+ 85°C以上的工作温度下却很难找到温度补偿晶体振荡器(TCXO),长期以来,温度补偿晶体振荡器(TCXO)一直被认为是工业应用的上限。但是,小型电池的严格包装要求导致系统外壳的内部温度超过工业规范。即使使用主动冷却的系统(例如无刷直流风扇)将温度保持在指定的工作范围内,也可能会发生故障。与电子部件相比,如果MTBF较低,则冷却风扇可能会发生故障。由于存在这种风险,因此在冷却系统出现故障的情况下,使用具有较大最大温度范围的组件可提供一定的余量。

SiTime评估了各种石英振荡器的性能,测量了超过额定+ 85°C工作温度范围的稳定性,测试了+ 125°C的性能(见图1)。

图1比较TCXO频率稳定性。

该图显示了与额定温度为-40°C至+ 125°C的SiTime SiT5356 Super-TCXO相比,在这些较高温度下的性能下降。为了使比较容易,将每个器件的值归一化为+ 85°C时的输出频率。基于MEMS的Super-TCXO几乎没有降解,而温度补偿晶体振荡器(TCXO)的降解超过28,000 ppb。

由于石英振荡器的频率偏移非常大,因此很难评估图1中SiT5356的实际性能。图2展示了+ 85°C至+ 125°C区域的放大图,其偏移约为在+ 125°C下-50 ppb。

图2是SiT5356的频率稳定性的近视图。

虽然频率稳定性是精密振荡器的关键性能指标,但另一个重要指标是频率与温度的斜率(Δf/ΔT)。在需要使用IEEE 1588进行时间和频率传输的系统中,更好的Δf/ΔT可以改善时间误差。图3显示了与SiT5356 Super-TCXO相比,相同的五个工业级TCXO从+ 85°C到+ 125°C的斜率(Δf/ΔT)。同样,将曲线归一化为+ 85°C下的频率斜率。

图3比较TCXO频率斜率。

石英器件的频率斜率在额定温度附近迅速下降,从+ 85°C和+ 95°C之间的10 ppb /°C增加到+ 125°C时的几乎3000 ppb /°C。基于MEMS的SiT5356在+ 105°C时的频率斜率优于2 ppb /°C,在+ 125°C时仅增加至8 ppb /°C。

系统影响

温度补偿晶体振荡器(TCXO)用于要求高稳定性频率参考的应用中,例如蜂窝远程无线电头。随着社区和运营商要求使用更小的无线电,设备必须在越来越热的环境中运行。为此,需要一种能够承受高温并保持系统功能的定时解决方案。SiTime的Super-TCXO的扩展温度操作有助于确保这些系统在压力较大的环境中继续运行,从而最大程度地减少了停机时间,从而为运营商维持了创收数据流量。SiTime的计时技术具有在高温下“保持低温”的振荡器,可提供高级4G和5G网络所需的坚固性。

 



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