標(biāo)準(zhǔn)COTS振蕩器的局限性,標(biāo)準(zhǔn)COTS振蕩器通常為滿足大眾市場(chǎng)需求而設(shè)計(jì),在面對(duì)極端環(huán)境時(shí),其性能會(huì)大打折扣.例如,在高溫或低溫環(huán)境下,COTS振蕩器的頻率穩(wěn)定性會(huì)受到嚴(yán)重影響.根據(jù)相關(guān)研究,普通COTS振蕩器在溫度范圍從-40°C到+85°C變化時(shí),頻率漂移可能高達(dá)±50ppm.這對(duì)于一些對(duì)頻率精度要求極高的應(yīng)用,如衛(wèi)星通信中的信號(hào)同步,是無(wú)法接受的偏差,可能導(dǎo)致信號(hào)傳輸錯(cuò)誤,數(shù)據(jù)丟失等嚴(yán)重后果.

在高濕度,強(qiáng)電磁干擾等環(huán)境中,COTS振蕩器同樣面臨挑戰(zhàn).其密封性能往往不足以抵御濕氣侵入,從而影響內(nèi)部電路的正常工作.同時(shí),由于缺乏有效的電磁屏蔽設(shè)計(jì),在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下,COTS振蕩器容易受到外界干擾,產(chǎn)生頻率抖動(dòng)和相位噪聲,進(jìn)而降低整個(gè)系統(tǒng)的性能.抗輻射能力嚴(yán)重不足,在太空,核工業(yè)等輻射環(huán)境中,標(biāo)準(zhǔn)COTS振蕩器幾乎無(wú)法正常工作.輻射會(huì)對(duì)振蕩器內(nèi)部的半導(dǎo)體材料和電路造成損害,引發(fā)多種問(wèn)題.比如,總電離劑量(TID)輻射會(huì)導(dǎo)致CMOS器件的閾值電壓漂移,使電路的邏輯功能出現(xiàn)錯(cuò)誤.單粒子效應(yīng)(SEE)則可能引發(fā)單粒子翻轉(zhuǎn)(SEU),導(dǎo)致存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤,或產(chǎn)生單粒子鎖定(SEL),使芯片進(jìn)入高電流狀態(tài),甚至燒毀芯片.在衛(wèi)星所處的低地球軌道環(huán)境中,輻射劑量可達(dá)每年數(shù)krad,在這樣的環(huán)境下,標(biāo)準(zhǔn)COTS振蕩器的壽命可能會(huì)被大幅縮短,無(wú)法滿足衛(wèi)星長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的需求性能一致性與可靠性存疑,COTS器件的制造工藝和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)寬松,不同批次甚至同一批次的產(chǎn)品之間,性能可能存在較大差異.這是因?yàn)镃OTS器件的生產(chǎn)往往更注重成本和產(chǎn)量,而在性能一致性和可靠性方面的投入相對(duì)較少.這種性能的不一致性在大規(guī)模應(yīng)用中會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重問(wèn)題.例如,在通信6G基站晶振陣列中,如果使用的COTS振蕩器性能參差不齊,可能導(dǎo)致各個(gè)基站之間的信號(hào)同步出現(xiàn)偏差,影響整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和通信質(zhì)量.而且,COTS振蕩器在長(zhǎng)期使用過(guò)程中,由于材料老化,工藝缺陷等原因,出現(xiàn)故障的概率較高,這對(duì)于需要長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的系統(tǒng)來(lái)說(shuō),無(wú)疑是一個(gè)巨大的隱患.

行業(yè)趨勢(shì)與應(yīng)用需求推動(dòng)轉(zhuǎn)變

隨著航天航空晶振產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,小衛(wèi)星星座計(jì)劃如雨后春筍般涌現(xiàn).這些小衛(wèi)星通常運(yùn)行在低地球軌道,面臨著強(qiáng)烈的輻射環(huán)境.據(jù)統(tǒng)計(jì),未來(lái)幾年內(nèi),全球計(jì)劃發(fā)射的小衛(wèi)星數(shù)量將超過(guò)數(shù)萬(wàn)顆.這些小衛(wèi)星對(duì)星載電子設(shè)備的可靠性和小型化提出了極高的要求.抗輻射振蕩器由于其出色的抗輻射性能和在惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定性,成為小衛(wèi)星頻率控制的理想選擇.在衛(wèi)星通信領(lǐng)域,隨著5G乃至未來(lái)6G通信技術(shù)向太空的拓展,對(duì)衛(wèi)星通信設(shè)備的頻率精度和穩(wěn)定性要求進(jìn)一步提高.抗輻射振蕩器能夠在復(fù)雜的太空環(huán)境中,確保通信信號(hào)的準(zhǔn)確傳輸和接收,滿足高速率,大容量通信的需求.

在軍事國(guó)防領(lǐng)域,現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)武器裝備的信息化,智能化程度要求越來(lái)越高.無(wú)論是戰(zhàn)斗機(jī),導(dǎo)彈等武器平臺(tái),還是雷達(dá),通信等軍事裝備,都需要高精度,高可靠性的頻率控制設(shè)備.在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中,電磁干擾,輻射等因素復(fù)雜多變,標(biāo)準(zhǔn)COTS振蕩器難以滿足軍事裝備在這種極端條件下的穩(wěn)定運(yùn)行需求.抗輻射振蕩器憑借其強(qiáng)大的抗干擾和抗輻射能力,能夠?yàn)檐娛卵b備提供穩(wěn)定的頻率基準(zhǔn),確保裝備在復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的作戰(zhàn)效能.在核工業(yè)領(lǐng)域,核電站的控制系統(tǒng),輻射監(jiān)測(cè)設(shè)備等對(duì)電子設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性要求極高.核電站內(nèi)部存在著一定程度的輻射,標(biāo)準(zhǔn)COTS振蕩器在這種環(huán)境下的使用壽命和性能難以保證.抗輻射振蕩器則能夠在核輻射環(huán)境中穩(wěn)定工作,為核工業(yè)設(shè)備的安全運(yùn)行提供可靠保障.

Rakon作為頻率控制和定時(shí)解決方案的領(lǐng)先制造商,一直致力于技術(shù)創(chuàng)新.從傳統(tǒng)的振蕩器技術(shù)到如今的先進(jìn)頻率控制產(chǎn)品,Rakon不斷投入研發(fā)資源,提升自身技術(shù)實(shí)力.采用抗輻射振蕩器技術(shù),Rakon能夠進(jìn)一步拓展其技術(shù)邊界,開(kāi)發(fā)出更適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的頻率控制產(chǎn)品.例如,Rakon推出的MercuryR™專(zhuān)用集成電路(ASIC),具有高達(dá)100krad的總電離劑量(TID)抗性.基于該ASIC開(kāi)發(fā)的抗輻射振蕩器,不僅能夠在太空等輻射環(huán)境中穩(wěn)定工作,還實(shí)現(xiàn)了更小的尺寸,更好的頻率穩(wěn)定性(從±100ppb降低到幾ppb)以及更高的抗沖擊和抗振動(dòng)性能.這種技術(shù)創(chuàng)新不僅有助于Rakon滿足現(xiàn)有市場(chǎng)對(duì)高性能振蕩器的需求,還能夠開(kāi)拓新的市場(chǎng)領(lǐng)域,如深空探測(cè),高可靠性工業(yè)控制等,從而在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)更有利的地位.

Rakon瑞康為什么應(yīng)該放棄標(biāo)準(zhǔn)COTS振蕩器而改用抗輻射的振蕩器

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