100M晶振使用三种晶体的相位噪声比较

　　作为恒温晶振ocxo或温补晶振tcxo,常用的有100m晶振，而100mhz是一个常用的频率。从切型和振动模式来看，常用的有以下3种晶体：at切3次泛音、at切5次泛音、sc切5次泛音。前一种通常用来制作温补晶振tcxo,后2种用来制作恒温晶振ocxo.这是因为：

　　1.at切晶体在非恒温的情况下，在宽温度范围内（-40~+85）其频率温度变化要小于sc切的晶体，适合于温补晶振。

　　2.at切晶体的频率牵引率较大，适合于温补晶振。

　　3.良好设计的5次泛音的晶体比3次泛音的晶体q值更高，相噪、老化、稳定度都会更好，更适合做恒温晶振。

　　为了试验晶体的q值与相位噪声之间的关系，选择了100m晶振的3种晶体进行试验。

　　3种晶体如下：

　　a.at切3次泛音，q值约为50k（um1封装）。

　　b.at切5次泛音，q值约为90k（um1封装）。

　　c.sc切5次泛音，q值约为130k（35u封装）。

　　电路的基本结构相同，但有一些变化。

　　晶体a没有加恒温电路，电源供电为5v,主振级使用4v的稳压电压。

　　晶体b恒温到70度附近，电源供电为5v,主振级使用4v的稳压电压。

　　晶体c恒温到90度附近，电源供电为12v,主振级使用8v的稳压电压。

　　输出幅度都在9dbm左右。

　　测试相噪结果如下：

　　要从理论上来解释这个结果，有些困难甚至有些牵强。不过我还是尝试一下。

　　先看远端10khz以外的相噪，晶体c，这或许是因为使用了较高的电源电压，因此输出信噪比较好。晶体a与b相比，a的远端相噪较好，这可能是基于以下2点：

　　1.晶体a的电路没有恒温，热噪声较低。

　　2.晶体a是三次泛音晶体，虽然q值低，但谐振阻抗rs也低，因此主振级输出幅度较大，信噪比提高。

　　再来看近端10hz处的相噪，几种晶体没有太大的区别，恒温和非恒温也没有什么区别。一般上理论认为，晶振的相位噪声，近端取决于晶体，远端取决于电路。近端相位噪声正比于晶体q值的4次方。这点在我的试验中没有得到体现。我认为可能的原因在于：

　　1.近端仍旧是电路的噪声在起主要作用，高q值晶体的效果没有得到发挥。

　　2.晶体的有载q值比空载q值下降很多，以至于各种晶体的有载q值差别不大，所以相噪相差不大。

　　总结来说，在低噪声晶振的设计中，电路是非常重要的环节，振荡电路应该要使晶体的有载q值不致下降很多，并且电路附加的噪声要足够小。一般性的设计中，不必一味追求晶体的高q值（对老化率有要求的除外），用低成本的晶体加上设计良好的电路（电路的成本也许只要几元钱）也能得到不错的相位噪声水平。