杭晶电子：晶振在北斗导航系统中的应用-Ameya360 electronic components purchasing network

杭晶电子：晶振在北斗导航系统中的应用

Release time：2024-08-29

author：AMEYA360

source：杭晶电子

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　　北斗导航系统概况：

杭晶电子：晶振在北斗导航系统中的应用

　　BDS(北斗)是中国自行研制的全球卫星导航系统，由空间段、地面段和用户段三部分组成，目前在轨卫星 55 颗。可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力。为全球用户提供服务，空间信号精度将优于 0.5 米;全球定位精度将优于 10 米，测速精度优于 0.2 米/秒，授时精度优于 20 纳秒;亚太地区定位精度将优于 5 米，测速精度优于 0.1 米/秒，授时精度优于 10 纳秒，整体性能大幅提升。

　　北斗与 GPS 的差异

　　01、北斗多一个可以发短信报文的功能，这是独家秘笈。

　　02、定位精度上水平方向比 GPS 略差，高度精度上比 GPS 略好。

　　03、授时精度比 GPS 略差

　　北斗卫星定位系统相对 GPS 定位系统优势：

　　01、北斗系统空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座，抗遮挡能力强，尤其低纬度地区性能特点更为明显。

　　02、北斗系统提供多个频点的导航信号，能够通过多频信号组合使用等方式提高服务精度。

　　03、北斗系统创新融合了导航与通信能力，具有实时导航、快速定位、精确授时、位置报告和短报文通信服务五大功能。

　　北斗及 GPS 定位系统常用晶振：

杭晶电子：晶振在北斗导航系统中的应用

　　不管是定位导航还是短报文服务，作为地面接收机都需要采用高稳定度的 TCXO。目前对于带有短报文功能的专业手持终端，所用的 TCXO 频率多以10.000MHz 和16.320MHz 为主，根据方案需求可选用带有压控功能的 TCXO。对于BDS+GPS 多模定位的芯片，以采用 16.368MHz(16.367667，16.369)和 26MHz 为主。

　　导航系统对晶振的特殊要求：

　　01、卫星定位导航应用中，在解算位置速度信息时需要精准的时间测量，包括卫星钟和本地钟两种时间信息。本地钟通常采用晶振，精度要求不及卫星钟，钟差钟漂可以作为定位测速误差公共项进行消除。本地晶振输出的时钟信号优劣直接影响接收机性能，对卫星定位导航信号的捕获、跟踪性能影响是巨大的，尤其是在振动、高动态等恶劣工作环境中。

　　02、在卫星导航定位处理时，卫星接收机的晶振受到外部的各种干扰，输出频率、相位均会发生波动。在波动较大时会引起接收机环路失锁，导致卫星信号丢失。

　　03、卫星接收机跟踪环路误差主要有：热噪声σtPLL、晶振噪声和动态应力误差θe，其中，晶振噪声又分为由晶振的相位噪声引起的σv 和由短期稳定度引起的颤动θA。

杭晶电子：晶振在北斗导航系统中的应用

　　晶振的相位噪声和短期稳定度主要由晶振的频率稳定度、Frequency Slope(温度变化下的频率变化斜率)以及G-Sensitivity(加速度灵敏度)决定。由以上公式可知，晶振的频率稳定度、Frequency slope以及G-Sensitivity会对卫星接收机的PLL跟踪环路的性能造成较大的影响，是造成GNSS接收机环路失锁的主要因素。

　　因此，在为GNSS接收机进行晶振选型时，需要重点考虑这些参数。

　　BDS导航系统常用晶振参数要求：

杭晶电子：晶振在北斗导航系统中的应用

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行业新闻

杭晶电子：差分晶振在光通信模块中的应用

　　随着光通信技术向高速率、高密度、低功耗方向演进，时钟信号的稳定性和抗干扰能力成为影响系统性能的关键因素。差分晶振(Differential Crystal Oscillator)凭借其独特的信号传输机制，逐渐成为光模块(如400G/800G光收发器)中的核心时钟源。　　一、光通信模块的时钟需求挑战　　在光通信系统中，光模块需完成电信号与光信号的高效转换，其核心组件(如激光驱动器、TIA跨阻放大器、CDR时钟数据恢复电路)对时钟信号的要求极为严苛：　　01低相位噪声与低抖动(Jitter)　　高速信号传输(如56Gbps PAM4、112Gbps NRZ)要求时钟抖动低于100 fs(飞秒级)，以避免误码率(BER)上升。　　02抗电磁干扰(EMI)　　高密度光模块内部电磁环境复杂，传统单端时钟易受串扰影响。　　03温度稳定性　　光模块需在-40°C至85°C宽温范围内保持频率稳定性(±2.5 ppm以下)。　　二、差分晶振的技术优势　　相较于单端晶振(Single-Ended Oscillator)　　差分晶振通过输出一对相位相反的差分信号(如LVDS、LVPECL格式)，显著提升了系统性能。　　1.抗干扰能力增强　　共模噪声抑制：差分信号通过接收端减法处理，可消除传输路径中的共模噪声(如电源波动、电磁辐射)。　　降低EMI辐射：差分信号的对称特性使电磁场相互抵消，辐射强度较单端信号降低约20 dB。　　2.信号完整性优化　　高摆率(Slew Rate)：差分驱动可实现更快的边沿跳变，减少信号上升/下降时间，适用于56Gbps及以上高速SerDes接口。　　阻抗匹配简化：差分走线天然具备100Ω特征阻抗，与高速PCB设计兼容性更好。　　3.低功耗设计　　典型差分晶振(如LVDS输出)功耗仅为单端晶振的60%~70%，有助于满足光模块的低功耗要求(如QSFP-DD功耗规范)。　　三、差分晶振在光模块中的典型应用　　1. 高速SerDes时钟源　　应用场景：为PAM4调制器、CDR电路提供基准时钟。　　案例参数：100G/400G光模块常用156.25 MHz或12.500 MHz差分晶振，抖动性能<50 fs RMS(集成带宽12 kHz-20 MHz)。　　2. 多通道同步　　应用场景：在CFP2/QSFP-DD等多通道光模块中，通过差分时钟树实现多路信号的相位同步。　　关键技术：多输出差分晶振(如4路LVDS)可减少时钟偏斜(Skew)至±50 ps以内。　　3. 温度补偿方案　　温补差分晶振(Differential TCXO)：在光模块中，通过内置温度传感器和补偿算法，实现全温范围内频偏≤±2.5ppm。　　四、行业趋势与选型建议　　1. 技术发展趋势　　高频化:支持224 GHz频率的差分晶振已进入量产，适配1.6T光模块需求。　　小型化:2520封装(2.5×2.5 mm)逐步替代5032/7050，满足CPO(共封装光学)的紧凑布局。　　集成化:内置电源滤波器和扩频功能的差分晶振可进一步简化电路设计。　　2. 选型关键指标(工业级)　　杭晶对应型号：　　1532C6-156.250K18DTSTL　　1553D-156.250K33DTSTL　　1575C-156.250K33DTSTL　　1532D-312.500J33DTL　　1553D-312.500K33DTL　　综上，差分晶振凭借其抗干扰、低抖动、高集成度等特性，已成为高速光通信模块中不可替代的核心器件。随着光通信向800G/1.6T时代迈进，差分时钟技术将持续推动行业突破性能边界。

2025-05-13 14:43 reading：522

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