诸如晶体振荡器之类的信号源在输出频率附近产生一小部分不希望的能量（相位噪声）。 随着通信和雷达等系统性能的提高，它们采用的晶体振荡器的频谱纯度越来越重要。

在频域中测量相位噪声，并且表示为在与期望信号的给定偏移处的1Hz带宽中测量的信号功率与噪声功率的比率。在所需信号的各种偏移处的响应图通常由对应于振荡器中的三个主要噪声产生机制的三个不同斜率组成，如图1所示。相对靠近载波（区域A）的噪声称为闪烁FM噪声;其大小主要取决于晶体的质量。 最佳近距离噪声结果是在4-6 MHz范围内使用5次泛音AT切割晶体或第3次泛音SC切割晶体获得的。虽然平均效果不是很好，但使用10 MHz区域中的3个泛音晶体也可以获得出色的近距离噪声性能，尤其是双旋转型（参见第41页，有关双旋转SC和IT切割晶体的讨论）。较高频率的晶体由于其较低的Q值和较宽的带宽而导致较高的近距噪声。

图1中B区的噪声称为“1 / F”噪声，是由半导体活动引起的。采用低噪声“L2”晶体振荡器的设计技术将其限制在非常低的，通常无关紧要的值。

图1的区域C称为白噪声或宽带噪声。 “L2”晶体振荡器中的特殊低噪声电路相对于标准设计提供了显着的改进（15-20 dB）。

当采用倍频从较低频率的石英晶体获得所需的输出频率时，输出信号的相位噪声增加20 log（倍增因子）。这导致整个电路板上的噪声降低大约为6 dB，用于倍频，10 dB用于频率三倍，20 dB用于十倍乘法。

如图2所示，对于不采用倍频的振荡器，本底噪声几乎与晶体频率无关。因此，对于低噪声地板应用，通常应使用满足长期稳定性要求的最高频率晶体。然而，当较高频率的应用特别需要最小的近端相位噪声时，较低频率的晶体通常可以成倍增加。这是因为近距离相位噪声比使用更高频率晶体获得的噪声性能更不成比例地好。

请注意，与固定频率非补偿晶体振荡器相比，TCXO和VCXO产品中常用的变容二极管和中等Q晶体的引入导致较差的近距离噪声性能。

相位噪声测试

相位噪声测试通过确定在指定输出频率下由振荡器传递的所需能量与在相邻频率传递的不需要的能量的比率来表征振荡器的输出频谱纯度。 该比率通常表示为在来自载波的各种偏移频率下执行的一系列功率测量。功率测量被标准化为1Hz带宽并且相对于载波功率电平表示。 这是NIST技术说明1337中描述的标准相位波动测量，称为l（f）。

图3示出了由NIST建议并由Vectron晶振用于测量l（f）的方法的框图。来自两个相同标称频率的振荡器的信号被施加到混频器输入。除非振荡器具有出色的稳定性，否则一个振荡器必须具有用于锁相的电子调谐。非常窄的频带锁相环（PLL）用于在这两个源之间保持90度的相位差。混频器操作使得当输入信号异相90度（正交）时，混频器的输出是与两个振荡器之间的相位差成比例的小波动电压。通过在频谱分析仪上检查该误差信号的频谱，可以测量这对振荡器的相位噪声性能。如果一个振荡器的噪声占主导地位，则直接测量其相位噪声。当两个测试振荡器电气相似时，有用且实用的近似是每个振荡器贡献测量噪声功率的一半。当三个或更多个振荡器可用于测试时，可以通过求解表示从振荡器对的置换测量的数据的联立方程来精确地计算每个振荡器的相位噪声。

图4显示了实际的l（f）测量系统。 使用该系统测量相位噪声的步骤如下：

1.频谱分析仪屏幕的校准。

2.Phase锁定振荡器并建立正交。

3.记录频谱分析仪读数并将读数标准化为每个振荡器的dBc / Hz SSB。

这些步骤详述如下。

第一步 - 校准

为避免混频器饱和，一个振荡器的信号电平会被10 dB衰减（衰减器“A”）永久衰减。在校准期间，此振荡器的电平额外衰减80 dB（衰减“B”），以改善频谱分析仪的动态范围。振荡器在频率上是机械偏移的，并且所得到的低频差拍信号的幅度表示-80dB的水平;它是所有后续测量的参考。使用扫频分析仪时，此电平调整到频谱分析仪屏幕的顶行。使用数字（FFT）频谱分析仪时，仪器经过校准，可读取相对于此电平的RMS VOLTS /√Hz。当完全电平恢复到混频器并且振荡器被锁相时，将相对于-80dB电平测量相位噪声。

第二步 - 锁相

通过将振荡器机械地调节到相同的频率，振荡器被锁相到正交。当混频器输出为0 Vdc时，指示两个振荡器之间所需的90度相位差。临时连接到频谱分析仪的示波器或零中心电压表是监测正交进度的便捷方式。 PLL的工作带宽必须远低于感兴趣的最低偏移频率，因为PLL部分地抑制了其带宽中的相位噪声。广泛使用的建立适当环路带宽的经验方法是通过衰减器“C”逐步衰减电压控制反馈。通过在推进衰减器“C”的同时比较感兴趣的最低偏移频率处的连续噪声测量，可以找到操作点，其中测量的相位噪声不受衰减器设置的变化的影响。此时，环路带宽不是测量的相位噪声的因子。

第三步 - 读物

读数是根据先前在步骤1中建立的-80dB校准水平进行的。如果频谱分析仪配备齐全以避免测量变化，则使用平滑或平均。 扫描频谱分析仪读数通常需要进行以下每项校正，而以RMS /√Hz显示的数字分析仪读数不需要前两次校正。有关分析仪噪声响应的校正，应参考分析仪手册。

频率生成是当今在商业,工业和军事技术中的基本功能,所有的振荡器信号都包含着一定程度的噪声.尽管是很简单的振荡器,比如电阻电容(RC)或电感电容(LC)谐振器构成的振荡器构成简单振荡器的电路是足够的.很是很多应用要求石英晶体振荡器提供额外的稳定性和较低的噪声.

理想的振荡器可以在单一频率下生产完美的重复信号,然而电子元器件和频率确定谐振电路中的噪声过程可导致瞬时频率围绕其中心值变化或抖动.这导致在任何给定时间精确频率的不确定性,并且由振荡器产生的频谱分布在窄频带上,其中大部分能量集中在中心频率附近.

有很多种方法可以测量或者表达这种振荡器噪声现象,但对于精密振荡器来说,最常见的方法是相位噪声.相位噪声在频域中被测量,绘制为信号幅度与频率,这是在频谱分析仪上显示的表示.对于相对有噪声的信号,如果测量带宽设置得当,则可以在频谱分析仪上直接观察到相位噪声.但对于大多数晶体振荡器产生的清洁信号,分析仪的宽带本振的噪声高于等测源的噪声,因此无法直接观察被测单元的噪声.因此必须采用一些提高测量系统灵敏度的方法.

相位噪声测量方框图

实现这种灵敏度提高的最常用方法是将一个石英晶体振荡器与另一个振荡器进行比较。这就是大多数商用相位噪声测量系统的操作方式。将非常低的噪声参考振荡器被调整为与被测试单元完全相同的频率。当这两个信号被馈送到相位检测器，它们的相对相位被调整并锁定在90度偏移时，混频器中的载波频率被取消。在对高频分量进行滤波之后，只有残余噪声调制已经被混合到基带频率。然后对该噪声信号进行放大以提高灵敏度。由于高频信号已经通过混合和滤波处理被去除，因此剩余噪声信号可以用非常低的带宽分析器来检测。 

为了使相位噪声测量更加标准化,结果通常表示为在中心载波频率到载波信号功率的给定偏移距离处以1MHZ带宽测量的边带噪声功率与载波信号功率的比率,然后生产如下图所示的图表.

这些图显示了在10 MHz和100 MHz的精密低噪声晶体振荡器的性能。这两个单元在大于10kHz偏移的载波上实现比170 dBc/Hz更好的噪声基底。展现了商业产品的最先进性能。

在接近载波的较低偏移频率下，相位噪声由晶体谐振器的质量决定。100MHz晶体具有比10 MHz晶体低得多的“Q”，因此在低偏移处噪声更高。

精密石英晶体振荡器已被证明可以提供最好的相位噪声性能从任何商用设备。由于石英固有的频率稳定性，即使是简单的晶体时钟振荡器也能够给出非常好的相位噪声性能。

日本精工爱普生晶振公司成立于1942年5月,迄今为止已经成了晶振行业较出名的进口晶振品牌,日本爱普生晶振,KDS大真空晶振,SEIKO精工晶振,KYOCERA晶振,NDK晶振均是日系较大晶振品牌供应商.市场竞争力比较大,各大进口晶振品牌制造商也不断的研发生产新产品. 

Japan Seiko Epson Crystal Co., Ltd. was established in May 1942. So far, it has become a well-known imported crystal brand in the crystal industry. Japan Epson crystal oscillator, KDS large vacuum crystal oscillator,Seiko crystaloscillator, KYOCERA crystal oscillator, NDK crystal oscillator are Japanese large crystal oscillators. Brand suppliers. The market competitiveness is relatively large, and the major imported crystal brand manufacturers are constantly developing and producing new products.

就在2014年3月26日,爱普生晶振公司推出SG7050EBN晶振.这款石英晶体振荡器型号是下一代的差分输出晶振(差分信号手于高频时钟和数据信号,以实现良好的信号完整性和高抗噪性.如:高精度,高温度,低抖动,低功耗).可实现极低的相位抖动(时钟周期之前的波动,这可能导致数据传输期间的们错误).

On March 26, 2014, Epson Crystal Corporation introduced the SG7050EBN crystal. This quartz crystal oscillator model is the next generation of differential output crystal (differential signal hands on high frequency clock and data signals for good signal integrity and High noise immunity. For example: high precision, high temperature, low jitter, low power consumption. It can achieve extremely low phase jitter (fluctuations before the clock cycle, which may cause errors during data transmission).

SG7050EBN晶振的频率范围在100~175MHZ之间,可以实现65fs的相位抖动.些性能适用于数据中心和中心局使用的1040和100千兆位以太网互连.SG7050EBN晶振将用于有线网络设备使用,包括运营商和企业,如高端路由器和交换机.

The SG7050EBN crystal has a frequency range of 100 to 175 MHz and can achieve phase jitter of 65 fs. These features are suitable for 1040 and 100 Gigabit Ethernet interconnections used in data centers and central offices. The SG7050EBN crystal oscillator will be used for wired network equipment. , including operators and enterprises, such as high-end routers and switches.

SG7050EBN采用专为低噪声设计的振荡器IC和采用爱普生专用QMEMS(QMEMS结合了”石英”,一种具有出色稳定性和精度的压电晶体材料,以采用微制造技术设计的”MEMS”微机系统.结合了MEMS技术的优势和石英材料的基本优势.也是精工爱普生晶振公司注册的商标)工艺制造的高频基波(HFF)AT切晶体(HFF晶体单元是通过光刻工艺蚀刻成倒置台面形状并以高基频振荡的晶体芯片).实现65fs相位抖动.爱普生的HFF晶体技术比传统的三次谐波晶体更加可靠.爱普生晶振公司后续也打算通过逐步发布支持HCSL和LVDS输出标准的新产品来解决网络设备中使用的各种差分输出格式.EPSON晶振致力于提高客户的设计自由度,采用高度紧凑的5032(5.0*3.2*1.0mm)封装.

The SG7050EBN uses an oscillator IC designed for low noise and a QMEMS (QMEMS combined with quartz), a piezoelectric crystal material with excellent stability and precision, and a "MEMS" microcomputer system designed with micro-fabrication technology. Combines the advantages of MEMS technology with the basic advantages of quartz materials. It is also a trademark of Seiko Epson Crystal Co., Ltd.) Processed high-frequency fundamental (HFF) AT-cut crystal (HFF crystal unit is etched into an inverted mesa shape by photolithography and High-frequency oscillation crystal chip). Realize 65fs phase jitter. Epson's HFF crystal technology is more reliable than traditional third-harmonic crystal. Epson Crystal's follow-up is also intended to solve network equipment by gradually releasing new products supporting HCSL and LVDS standards. Various differential output formats used in the EPSON crystal oscillator are dedicated to improving the customer's design freedom in a highly compact 5032 (5.0*3.2*1.0mm) package.

精工爱普生晶振公司将推广备受欢迎的可编程晶体振荡器系列，推出两个新开发的差分晶振系列产品。与同类产品相比，新型SG-8101晶振系列和SG-9101晶振系列具有更宽的工作温度范围和50％的电流消耗，而SG-8101晶振的频率容差更高66％。用户可以使用SG-Writer II* 1编程工具对SG-8101系列和扩频振荡器进行编程，从而降低SG-9101系列中的光谱EMI辐射。量产计划于2016年6月开始。

Seiko Epson Crystal will introduce the popular family of programmable crystal oscillators and introduce two newly developed differential crystal oscillators. Compared to similar products, the new SG-8101 crystal series and the SG-9101 crystal series have a wider operating temperature range and 50% current consumption, while the SG-8101 crystal has a 66% higher frequency tolerance. Users can program the SG-8101 Series and Spread Spectrum Oscillator with the SG-Writer II* 1 programming tool to reduce spectral EMI emissions in the SG-9101 Series. The mass production plan begins in June 2016.

近年来，越来越需要能够在多种环境中使用的多功率及多功能小型电子设备。包括极端户外和工厂安装，对具有出色频率稳定性和耐受各种温度的能力的晶体振荡器的需求已经增加。 。

In recent years, there has been an increasing demand for multi-power and multi-function small electronic devices that can be used in a variety of environments. Including extreme outdoor and factory installations, the demand for crystal oscillators with excellent frequency stability and ability to withstand various temperatures has increased. .

自从1997年推出世界上第一台可编程晶振SG-8000系列以来，爱普生晶振公司为市场提供了小巧，精确的可编程振荡器。爱普生开发了新的SG-8101系列，配备了高效，紧凑和精密技术的仓库。和SG-9101系列结合使用QMEMS * 2，半导体和温度补偿晶体振荡器（TCXO）频率调节技术。

Since the introduction of the world's first programmable crystal oscillator SG-8000 series in 1997, Epson Crystal has provided the market with a compact, accurate programmable oscillator. Epson has developed the new SG-8101 series, equipped with efficient, compact and sophisticated technology warehouses. Combined with the SG-9101 series, QMEMS* 2, semiconductor and temperature compensated crystal oscillator (TCXO) frequency adjustment technology.

虽然这两个系列都提供了与早期爱普生产品相当的频率和其他参数的简单可编程性（SG-8101晶振为，SG-9001晶振为SG-9101晶振）,它们还具有更宽的工作温度范围，最高限制为105℃。除了2.5 mm x 2.0 mm封装，使电子制造商能够节省电路板空间外，石英晶体振荡器还将提供以下常用封装尺寸：3.2 mm x 2.5 mm，5.0 mm x 3.2 mm和7.0 mm x 5.0毫米。

Although both series offer simple programmability with frequency and other parameters comparable to earlier Epson products (SG-8101 crystal, SG-9001 crystal is SG-9101 crystal), they also have a wider operating temperature range The maximum limit is 105 °C. In addition to the 2.5 mm x 2.0 mm package, electronics manufacturers can save board space, and the oscillators are available in the following common package sizes: 3.2 mm x 2.5 mm, 5.0 mm x 3.2 mm, and 7.0 mm x 5.0 mm.

与同类产品相比，SG-8101系列振荡器的频率容差约为66％，电流消耗降低50％。使用扩频的SG-9101系列振荡器比可比数据消耗的电流低75％。用户可以使用Epson SG-Writer II（另售）将产品编程到所需的输出频率，以及所需的输出频率调制曲线和周期。

Compared with similar products, the SG-8101 series oscillators have a frequency tolerance of approximately 66% and a current consumption reduction of 50%. The spread-spectrum SG-9101 series oscillator consumes 75% less current than comparable data. Users can use the Epson SG-Writer II (sold separately) to program the product to the desired output frequency, as well as the desired output frequency modulation curve and period.

这些振荡器可在各种环境条件下使用。它们还将显着提高性能，降低功耗要求，快速开发周期和小批量生产。

These oscillators can be used in a variety of environmental conditions. They will also significantly improve performance, reduce power requirements, rapid development cycles and small batch production.

* 1 SG-Writer II和可选组件将通过软件更新（免费）支持SG-8002和SG-8003系列中的现有产品以及新SG-8101和SG-9101系列中的产品。

* 2 QMEMS：
QMEMS结合了“石英”，一种具有优异频率稳定性和高精度的优异特性的晶体材料，以及“MEMS”（微机电系统）。
QMEMS器件通过微晶加工工艺在晶体材料上而不是像MEMS这样的半导体材料上生产，在紧凑的封装中提供高性能。QMEMS是Seiko Epson Corporation的注册商标。

在有源晶振中我们知道包含有普通石英晶体振荡器（OSC晶振），温补晶振（TCXO晶振），压控晶振（VCXO晶振），压控温补晶振（VC-TCXO晶振），恒温晶振（OCXO晶振），32.768K有源晶振，差分晶振等，其中最常用的还是普通石英晶体振荡器、温度补偿晶振和压电控制晶振。我们都知道石英晶振的频率精准度直接影响晶振性能，而温度作为最大外在因素也被我们研究来研究去，最后我们终于都把TCXO晶振懂了个透彻，但对VCXO晶振我们了解的实际上是少之又少。

在石英晶振中谐振器和振荡器的区分相信大家都非常了解了。石英晶体谐振器成为不带电压的石英晶振或是无源晶振，而石英晶体振荡器则称为带电压的石英晶振也就是有源晶振，并且和谐振器相比振荡器还根据有源晶振的性能不同分为：普通石英晶体振荡器即普通有源晶振OSC，温度补偿晶振TCXO晶振,压控晶体振荡器VCXO，压控温补晶振VC-TCXO晶振，差分晶振LV-PECL晶振，恒温晶体振荡器OCXO晶振，还有就是刚加入有源晶振系列还不久的32.768K有源晶振。