科普 | 5G-A射频“黑科技”— 环形振荡器-浙江赛思电子科技有限公司

科普 | 5G-A射频“黑科技”— 环形振荡器

发布于2024-05-10

5G-A（5G-Advanced/5.5G）作为承接5G筑基6G发展的关键阶段，需要具备高性能时钟恢复的射频前端振荡器支撑其实现更高速率、更大连接、更低时延。为此，赛思设计出一种应用于片上时钟的5G-A射频“黑科技”— 超级反相器环内耦合的环形振荡器。

5G-A对时钟信号提出更高要求

在5G-A的高速数据通信系统中，光传输正朝着更高速率、更大连接、更低时延演进。时钟信号作为数字通信的底座基石，数据的发射与接收都是从时钟信号的节拍和边沿（上升沿/下降沿）中获得的，这就要求通信系统需拥有更高速度、更多相位、相位-相位间距均匀的多相位时钟信号。

同时，误码率（BER）是衡量数字通信系统传输质量的一个重要指标，而时钟恢复正是决定系统误码率的最关键因素之一。实现高性能时钟恢复需从高速多相位时钟信号中采样、输入数据，相邻的相位-相位的间距的准确性决定了时钟恢复的相位噪声性能。

因此，提高时钟速度，更高速度、更多相位、相位-相位间距均匀的多相位时钟信号变得愈发重要。

为了实现更小的单位延迟单元，国际上提出了数种解决方案，但都在相位输出数量、延迟单元敏感度或PVT敏感度等方面有着不同缺陷。

基于此，面对5G-A对时钟信号的高标准、严要求，赛思设计出对负偏离延迟单元低敏感度的任意输出级数的5G-A射频“黑科技”— 一种应用于片上时钟的超级反相器环内耦合的环形振荡器。

5G-A射频“黑科技”- 环形振荡器

5G-A射频“黑科技”是为了满足高速数据通信系统中，时钟恢复对高速多相位时钟信号的高要求，而设计的新的基于负延时偏离的环形振荡器结构。

该设计的的三大亮点：

1、创新性解决了J.Maneatis结构的输出相位受限难题，设计的环形振荡器可根据需要得到任意输出的环形振荡器；

2、以锁存器耦合为基础，设计了基于负偏离的延迟单元的差分环形振荡器，降低电路对负偏离的延迟单元的敏感度，从而得到PVT稳定性更好的时钟信号；

3、此环形振荡器实现了在相同相位数情况下，更高的输出频率。

同时，环形振荡器原理图已通过软件仿真验证，原理结构可以正常工作。此外，通过参数设计，可以发现在相同参数情况下，基于NMOS负时间偏移的延迟单元的环形振荡器得到的频率高于传统设计50%以上。

赛思振荡器系列产品

赛思作为时频产品全链的核心供应商，基于自主可控的高稳OCXO技术以及保持算法能力，为通信、雷达、测量、工控等领域提供标准或定制化的超低噪声和超高稳定性的晶体振荡器OCXO。

产品具备优越性能指标，最高具有-188dBc/Hz的本底相位噪声、1.08E-13/s的短期稳定性、-40~85℃≤1E-11的温度稳定性。同时，拥有多种类型不同尺寸封装可供选择。

赛思OCXO产品

振荡器虽微小，却有着助推科技发展（尤其是通信技术发展）的浩繁力量。随着5G-A规模化商用进程的深入及6G预研的启动，振荡器的“小身板、大实力”将有无可估量的发展前景。

作为引领时频发展的领头羊，未来，赛思将继续锚定时频领域赛道，不断夯实自身科技硬实力，助力我国绘就5G-A规模化商业“蓝海”宏图。