【应用】高性能晶振+抖动衰减器,满足小基站时钟树一站式需求
【摘要】在小基站时钟树的应用中,高稳定度晶振Si530可作为整个设备时钟树的时钟源,时钟衰减器Si534x/Si538x可作为多路输出参考时钟源。采用单芯片方案设计,不仅可以节省PCB空间,还可以有效抑制分离器件带来的噪声,是实现小基站时钟设计的上上之选。
公用移动通信基站(简称基站),是无线电台的一种形式,是指在一定的无线电覆盖区中,通过移动通信交换中心,与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。基站主要设备除了电源单元模块外,还包括远端射频模块(Remote Radio Unit,简称RRU)和室内基带处理单元(Building Baseband Unit,简称BBU)。
BBU集中放置在机房,RRU可安装至楼层,BBU与RRU之间采用光纤传输,RRU再通过同轴电缆及功分器(耦合器)等连接至天线,即主干采用光纤,支路采用同轴电缆。BBU和RRU由于速率较高,会用到高速SERDES芯片或者带SERDES接口的高性能FPGA。
高速信号的处理,对信号相噪特性要求较高,而相噪主要受时钟信号的抖动和偏移参数等的影响。这些参数如果处理不好,可能会使SERDES内部FIFO溢出,导致通信异常。因此,如果充分利用高性能的晶振作为本地参考钟,再配合高性能的抖动衰减器时钟芯片,可以很好地实现BBU和RRU的时钟树结构,保障通信数据的稳定传输。
基于SILICON LABS高稳定度晶振和高性能抖动衰减器的时钟链路,可以有效解决抖动和偏移的问题。Si530是Silicon Labs的新一代高性能晶振,最大输出频率可达1.4GHz,采用Silicon Labs独有的DSPLL技术,可以将jitter控制在300fs以内。而Si534x/Si538x是Silicon Labs新推出的高性能抖动衰减器,其功耗小、尺寸低,抖动性能可以达到100fs以内,满足无线基站通信的任何时钟抖动需求,且满足各基站之间的分散传输要求。下图为使用Si530作为时钟源、Si534x/Si538x作为多路输出参考时钟源的BBU和RRU时钟树架构图。
图1:BBU和RRU时钟树架构图
框图中,BBU和RRU通过光纤相连,BBU本身采用高稳定度的晶振作为参考钟,同时也给BBU的SERDES高速锁相环提供参考时钟。待高速锁相环PLL2稳定工作后,即BBU和RRU链路工作稳定后,BBU的SERDES接口CDR2会恢复出稳定的时钟并输出。这个时钟经过抖动衰减器Si534x/Si538x处理后作为锁相环PLL11和CDR1的参考钟。在RRU设备中,同样存在相同的时钟架构,基于同步设计,一般RRU会选择从SERDES侧的CDR3恢复出稳定的时钟,经过抖动衰减器Si534x/Si538x后作为RRU侧PPL3和SERDES与FPGA之间CDR器件的参考时钟,最终实现时钟链路的同步设计。
通过基站BBU和RRU设备上述工作原理的分析可以得出,Silicon Labs的时钟芯片可以满足小基站时钟树一站式的时钟需求。高稳定度晶振Si530作为整个设备时钟树的时钟源,时钟衰减器Si534x/Si538x作为多路输出参考时钟源,给SERDES和CDR提供稳定的参考钟。其中,Si534x/Si538x最大支持10路时钟输出,不仅支持多通道,还支持抖动衰减功能,可以对输入质量较差的时钟去抖,获得更佳抖动指标的时钟输出。此外,采用单芯片方案设计,不仅可以节省PCB空间,还可以有效抑制分离器件带来的噪声,是实现小基站时钟设计的上上之选。
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