科普 | 5G-A射頻“黑科技”— 環(huán)形振蕩器

5G-A（5G-Advanced/5.5G）作為承接5G筑基6G發(fā)展的關(guān)鍵階段，需要具備高性能時鐘恢復(fù)的射頻前端振蕩器支撐其實現(xiàn)更高速率、更大連接、更低時延。為此，賽思設(shè)計出一種應(yīng)用于片上時鐘的5G-A射頻“黑科技”— 超級反相器環(huán)內(nèi)耦合的環(huán)形振蕩器。

5G-A對時鐘信號提出更高要求

在5G-A的高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，光傳輸正朝著更高速率、更大連接、更低時延演進(jìn)。時鐘信號作為數(shù)字通信的底座基石，數(shù)據(jù)的發(fā)射與接收都是從時鐘信號的節(jié)拍和邊沿（上升沿/下降沿）中獲得的，這就要求通信系統(tǒng)需擁有更高速度、更多相位、相位-相位間距均勻的多相位時鐘信號。

同時，誤碼率（BER）是衡量數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，而時鐘恢復(fù)正是決定系統(tǒng)誤碼率的最關(guān)鍵因素之一。實現(xiàn)高性能時鐘恢復(fù)需從高速多相位時鐘信號中采樣、輸入數(shù)據(jù)，相鄰的相位-相位的間距的準(zhǔn)確性決定了時鐘恢復(fù)的相位噪聲性能。

因此，提高時鐘速度，更高速度、更多相位、相位-相位間距均勻的多相位時鐘信號變得愈發(fā)重要。

為了實現(xiàn)更小的單位延遲單元，國際上提出了數(shù)種解決方案，但都在相位輸出數(shù)量、延遲單元敏感度或PVT敏感度等方面有著不同缺陷。

基于此，面對5G-A對時鐘信號的高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求，賽思設(shè)計出對負(fù)偏離延遲單元低敏感度的任意輸出級數(shù)的5G-A射頻“黑科技”— 一種應(yīng)用于片上時鐘的超級反相器環(huán)內(nèi)耦合的環(huán)形振蕩器。

5G-A射頻“黑科技”- 環(huán)形振蕩器

5G-A射頻“黑科技”是為了滿足高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，時鐘恢復(fù)對高速多相位時鐘信號的高要求，而設(shè)計的新的基于負(fù)延時偏離的環(huán)形振蕩器結(jié)構(gòu)。

該設(shè)計的的三大亮點：

1、創(chuàng)新性解決了J.Maneatis結(jié)構(gòu)的輸出相位受限難題，設(shè)計的環(huán)形振蕩器可根據(jù)需要得到任意輸出的環(huán)形振蕩器；

2、以鎖存器耦合為基礎(chǔ)，設(shè)計了基于負(fù)偏離的延遲單元的差分環(huán)形振蕩器，降低電路對負(fù)偏離的延遲單元的敏感度，從而得到PVT穩(wěn)定性更好的時鐘信號；

3、此環(huán)形振蕩器實現(xiàn)了在相同相位數(shù)情況下，更高的輸出頻率。

同時，環(huán)形振蕩器原理圖已通過軟件仿真驗證，原理結(jié)構(gòu)可以正常工作。此外，通過參數(shù)設(shè)計，可以發(fā)現(xiàn)在相同參數(shù)情況下，基于NMOS負(fù)時間偏移的延遲單元的環(huán)形振蕩器得到的頻率高于傳統(tǒng)設(shè)計50%以上。

賽思作為時頻產(chǎn)品全鏈的核心供應(yīng)商，基于自主可控的高穩(wěn)OCXO技術(shù)以及保持算法能力，為通信、雷達(dá)、測量、工控等領(lǐng)域提供標(biāo)準(zhǔn)或定制化的超低噪聲和超高穩(wěn)定性的晶體振蕩器OCXO。

產(chǎn)品具備*性能指標(biāo)，最高具有-188dBc/Hz的本底相位噪聲、1.08E-13/s的短期穩(wěn)定性、-40~85℃≤1E-11的溫度穩(wěn)定性。同時，擁有多種類型不同尺寸封裝可供選擇。

振蕩器雖微小，卻有著助推科技發(fā)展（尤其是通信技術(shù)發(fā)展）的浩繁力量。隨著5G-A規(guī)模化商用進(jìn)程的深入及6G預(yù)研的啟動，振蕩器的“小身板、大實力”將有無可估量的發(fā)展前景。

作為時頻發(fā)展，未來，賽思將繼續(xù)錨定時頻領(lǐng)域賽道，不斷夯實自身科技硬實力，助力我國繪就5G-A規(guī)模化商業(yè)“藍(lán)海”宏圖。