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北斗三号系统提供服务以来,已在交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、通信授时、电力调度、救灾减灾、公共安全等领域得到广泛应用,服务国家重要基础设施。

随着北斗三号卫星导航定位系统的商业化推进,对计时产品的要求也越来也高。SiTime是为 GNSS、RNSS、RDSS等卫星通信导航应用提供创新高精度振荡器技术的全球领导者。 SiTime高精度温补计时解决方案专为在恶劣环境中可靠运行而构建,推动高性能 TCXO 的需求,克服了石英温补晶振的固有弱点并提供强大的性能——即使在高水平的机械冲击和振动或极端和快速变化的温度下也是如此。

硅MEMS温补晶振技术原理介绍

SiTime 的 Elite Platform™ 振荡器和 Super-TCXO™ 系列基于一种新颖的架构,该架构由 DualMEMS™ 芯片和具有专有温度补偿方案和低噪声频率合成器的混合信号 CMOS IC 组成。

这种架构可实现出色的动态性能、在气流、温度快速变化、环境振动、机械冲击、电源噪声和电磁干扰 (EMI)的条件下提供最稳定时钟信号。



  图1显示了高精度MEMS温补晶振框图。晶振的核心是DualMems®架构。两个具有不同温度特征的MEMS谐振器器位于在同一硅模中,这确保了两个谐振器之间几乎完美的热耦合。其中一个谐振器用作对分数PLL的频率引用,该分数PLL生成输出时钟信号,另一个谐振器充当温度传感器。

  凭借DualMEMS技术,SiTime 利用公司丰富的 MEMS 设计和制造专业知识以及对硅作为热、机械和电气材料的理解来生产高灵敏、精确的温度传感器,从而实现以更低的成本获得OCXO相近性能的TCXO 。从根本上说,它是独特的 DualMEMS 芯片结构和 TurboCompensation™ 温度补偿,可在整个温度范围内实现出色的频率稳定性和对动态热干扰的鲁棒性。

硅MEMS温补晶振性能优势

基于Elite Platform的SiTime 高精度振荡器适用于全球导航卫星系统(GNSS),有助于GNSS系统达到最优异的性能、高精度定位、可靠性及质量。Elite Platform解决方案采用了创新的DualMEMS™架构、TurboCompensation™ 技术和无噪声温度传感技术。Elite Super-TCXO产品对环境变化有较强的抗干扰性,在机械冲击、环境振动、温度快速变化、电源噪声和电磁干扰(EMI)的条件下保持优异的动态特性,保证卫星信号的快速锁定。



MEMS温补晶振提升北斗RDSS通讯定位精准性和可靠性

北斗卫星导航芯片、模块、天线、板卡等基础产品,是北斗系统应用的基础。伴随着互联网、大数据、云计算、物联网等技术的发展,北斗基础产品的嵌入式、融合性应用逐步加强,产生了显著的融合效益。SiTime的革命性技术可实现坚固耐用的振荡器,在恶劣的环境条件下运行时提供最稳定的时序 - 气流、温度扰动、机械冲击、振动、电源噪声和电磁干扰 (EMI)。

典型应用:

北斗三号RDSS模块 北斗三号RDSS板卡

短报文通信支持1000个汉字以上

开启通信时,在温度快速上升时仍能保持频率稳定性
无论手持还是移动设备,具备强过载抗冲击抗振动能力

  • 在环境温度和气流快速变化的情况下保持频率稳定性:

    • 全温度范围的工作频率稳定性±100ppb;

    • 10秒平均时间的艾伦偏差(ADEV)3e-11;

    • 在每分钟10℃的超快温度时间变化率下,频率温度变化率 1 ppb/℃。

  • 没有类似石英晶振的寄生模式频率扰动和微跳变;

    拥有0.1 ppb/g超低振动敏感度;

    拥有0.2 ps/mv电源噪声抑制(PSNR);

  • 工作温度范围至+105℃;

    支持1- 220 MHz之间的所有频率;

  • 全工作条件下0.1%的压控频率调谐线性度;

    可选l2C频率编程调谐功能,无需外部DAC;

    可编程上升/下降时间,以优化抖动性能或降低EMI。

适用于RDSS的高精度MEMS温补晶振产品选型

SiTime拥有广泛的温度补偿振荡器 (TCXO) 产品组合,凭借适用于许多 RDSS 应用的高精度频率控制产品,SiTime为北斗RDSS通信定位应用的坚固性能设定了新的基准。


产品系列 频率(MHz) 稳定性(ppm) LVCMOS削峰正弦波 封装尺寸(mm) 功能选择
SiT5155 13种标准频率 +0.5至+2.5 LVCMOS
削峰正弦波
5.0 x 3.2 普通单端
VC压控
I2C数控
SiT5156 1至60
SiT5157 60至220
SiT5356 1至60 +0.1至+0.25
SiT5357 60至220

RDSS模块参考设计温补晶振典型型号推荐

SiT5156AICFK-33N0-10.000000 10MHz ±0.5ppm 削峰正弦波Clipped Sinewave
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