科普 | 5G-A射頻“黑科技”— 環形振蕩器

5G-A（5G-Advanced/5.5G）作為承接5G筑基6G發展的關鍵階段，需要具備高性能時鐘恢復的射頻前端振蕩器支撐其實現更高速率、更大連接、更低時延。為此，賽思設計出一種應用于片上時鐘的5G-A射頻“黑科技"— 超級反相器環內耦合的環形振蕩器。

5G-A對時鐘信號提出更高要求

在5G-A的高速數據通信系統中，光傳輸正朝著更高速率、更大連接、更低時延演進。時鐘信號作為數字通信的底座基石，數據的發射與接收都是從時鐘信號的節拍和邊沿（上升沿/下降沿）中獲得的，這就要求通信系統需擁有更高速度、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）是衡量數字通信系統傳輸質量的一個重要指標，而時鐘恢復正是決定系統誤碼率的最關鍵因素之一。實現高性能時鐘恢復需從高速多相位時鐘信號中采樣、輸入數據，相鄰的相位-相位的間距的準確性決定了時鐘恢復的相位噪聲性能。

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重要。

為了實現更小的單位延遲單元，國際上提出了數種解決方案，但都在相位輸出數量、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對時鐘信號的高標準、嚴要求，賽思設計出對負偏離延遲單元低敏感度的任意輸出級數的5G-A射頻“黑科技"— 一種應用于片上時鐘的超級反相器環內耦合的環形振蕩器。

5G-A射頻“黑科技"- 環形振蕩器

5G-A射頻“黑科技"是為了滿足高速數據通信系統中，時鐘恢復對高速多相位時鐘信號的高要求，而設計的新的基于負延時偏離的環形振蕩器結構。

該設計的的三大亮點：

1、創新性解決了J.Maneatis結構的輸出相位受限難題，設計的環形振蕩器可根據需要得到任意輸出的環形振蕩器；

2、以鎖存器耦合為基礎，設計了基于負偏離的延遲單元的差分環形振蕩器，降低電路對負偏離的延遲單元的敏感度，從而得到PVT穩定性更好的時鐘信號；

3、此環形振蕩器實現了在相同相位數情況下，更高的輸出頻率。

同時，環形振蕩器原理圖已通過軟件仿真驗證，原理結構可以正常工作。此外，通過參數設計，可以發現在相同參數情況下，基于NMOS負時間偏移的延遲單元的環形振蕩器得到的頻率高于傳統設計50%以上。

賽思作為時頻產品全鏈的核心供應商，基于自主可控的高穩OCXO技術以及保持算法能力，為通信、雷達、測量、工控等領域提供標準或定制化的超低噪聲和超高穩定性的晶體振蕩器OCXO。

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

振蕩器雖微小，卻有著助推科技發展（尤其是通信技術發展）的浩繁力量。隨著5G-A規模化商用進程的深入及6G預研的啟動，振蕩器的“小身板、大實力"將有無可估量的發展前景。

作為時頻發展，未來，賽思將繼續錨定時頻領域賽道，不斷夯實自身科技硬實力，助力我國繪就5G-A規模化商業“藍海"宏圖。