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TI BAW 技术助网路同步器的输出时钟实现超低抖动
 

【CTIMES/SmartAuto 报导】   2019年06月11日 星期二

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5G 革命即将来临。无论是更快速,还是以扩增与虚拟实境的形式顺利呈现出更丰富的内容,甚至是实现完全自驾车的技术,它都有可能激发出一系列创新和全新的服务。

此图显示分封交换电信网路(packet-switched telecommunications network)的生态系统,其中包括5G 无线基础设施和 400-Gbps 交换器,以及在网路边缘及其核心之间传输数据的路由器。
此图显示分封交换电信网路(packet-switched telecommunications network)的生态系统,其中包括5G 无线基础设施和 400-Gbps 交换器,以及在网路边缘及其核心之间传输数据的路由器。

在电信产业快速发展的驱使下,对於更高频宽和更快资料传输率的巨大需求,正迫使网路升级。透过交换器和路由器复杂的互连,将讯息从终端用户传输到中央核心网路的乙太主干网路已经发生了革命性的变化,从 10 Mbps 到现在 400 Gbps的速度,以及未来大於 1 Tbps的乙太网路。

每个 5G 和 400-Gbps 节点的核心都是一个半导体定时晶片(IC),称作网路同步器。该同步器可确保抽样讯息的准确性,进而减少位元错误和链路损伤。

有助於网路同步器的输出时钟上实现超低抖动(杂讯)的突破性技术称为体声波(BAW,bulk acoustic wave)谐振器。

用於计时的 TI BAW 谐振器技术

BAW 谐振器是一种高品质因数(high-Q)谐振器,它取代了网路同步器晶片中常见的传统电感:电容振荡器。它是一种类似於石英晶体的薄膜谐振器,夹在金属薄膜和其他层之间,以限制机械能。高品质因数、超低噪声的谐振器实现了无比强大的性能。

为什麽这种性能对 5G 和 400-Gbps 网路至关重要?

400-Gbps 收发器使用四阶脉冲振幅调变(PAM-4, Four-Level Pulse-Amplitude Modulation)方案来传送数据。与传统的不归零调变方案相比,该数据调变方案在相同频宽上实现更高的资料传输率。400-Gbps 标准,像是光互联网论坛通用电子介面(Optical Internetworking Forum Common Electrical Interface)及电机电子工程师学会 802.3bs(Institute of Electrical and Electronics Engineers 802.3bs)对 PAM-4 发射机具有非常严格的发射抖动要求,仅将整个发射机抖动的一小部分,分配给网路同步器生成的叁考时钟。

采用 56G PAM-4 串联器/解串器(SerDes)解决方案的特定交换应用IC 供应商要求在 12 kHz 至 20 MHz 波段内的最大积分叁考时钟抖动(integrated reference clock jitter)为 150 fs 均方根( Root Mean Square )。采用TI BAW谐振器技术的网路时钟同步器,例如 LMK05318,通常具有小於 60 fs(156.25-MHz载体)的积分RMS 抖动(integrated RMS jitter )(12 kHz至20 MHz),如图 2 所示。这种性能水准可以帮助设计人员为他们的系统提供面对未来的保障。

关於 5G 应用中的无线电,5G 新无线电标准规定了低於 6 GHz 的新频带,并扩展到毫米波(millimeter-wave)频率。虽然 sub-6 GHz 是现有长期演进技术升级版(Long Term Evolution, LTE - Advanced)的进步,但真正的挑战在於毫米波设计,其中更多相连的频带可用於传输大量数据。叁考时钟损伤(例如相位杂讯)可能导致调变讯号失真,这在毫米波设计的较高频率和较宽频宽特性中成为问题。

讯号品质的特徵在於系统的误差向量幅度(Error Vector Magnitude, EVM),叁考时钟的相位杂讯(phase noise)是主要的贡献者。由於更加的调制方案计划用於 5G(目前从 256 正交调幅 [Quadrature Amplitude Modulation, QAM] ,到未来高达 1, 024 QAM,对误差向量幅度的要求变得越来越严格。因此,来自网路同步器的低杂讯叁考时钟对於确保最隹系统性能至关重要。

關鍵字: TI 
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