发布时间：2026-08-25 阅读次数：104次
相位噪声和频率稳定度都反映晶振输出频率的稳定程度，但实际上关注的是不同时间概念下的频率变化。
频率稳定度 → 频率长期、慢变化得准不准
相位噪声 → 载波附近短时间内抖得厉不厉害
对于通信、GNSS、雷达、基站、高速数据传输、精密测量和时钟同步等应用，相位噪声和频率稳定度都非常重要。
什么是频率稳定度？
频率稳定度是晶振输出频率在一定时间、温度或环境条件下的变化程度。例如一颗10 MHz、±10 ppm的晶振，±10 ppm表示其实际频率相对于10MHz标称值的允许偏差。
10 MHz × 10 ppm = ±100 Hz
其频率可能处于大约为9,999,900 Hz ～ 10,000,100 Hz范围内
频率稳定度通常与以下因素有关：温度变化、电源电压变化、负载变化、晶体老化、机械应力、PCB应力、环境振动。
什么是相位噪声？
相位噪声是实际振荡信号相对于理想载波，在不同偏移频率处产生的随机相位波动。通常用dBc/Hz表示。例如：1 kHz偏移处相位噪声为-127.5 dBc/Hz。这个参数描述的是距离载波频率1 kHz的位置，存在多少相位噪声能量。相位噪声的测试结果可能写成如下的格式：
示例为KOAN恒温晶振KO0907T
频率稳定度和相位噪声的区别
| 对比 | 频率稳定度 | 相位噪声 |
|---|---|---|
| 主要关注 | 频率偏离程度 | 短期相位波动 |
| 时间尺度 | 较长/慢变化 | 短期/快速变化 |
| 常见单位 | ppm | dBc/Hz |
| 主要因素 | 温度、老化、电压、负载 | Q值、振荡器噪声、电源噪声等 |
| 常见测试 | 温度、时间、老化 | 不同Offset Frequency |
| 典型应用 | RTC、时钟、一般通信 | GNSS、雷达、通信、精密测量 |
| 越好意味着 | ppm越小 | 相噪曲线越低 |
假设有两颗都是10 MHz ±10 ppm。它们的长期频率准确度规格相同。但这并不意味着它们的相位噪声完全相同。例如：
晶振A：±10 ppm，近端相位噪声较低
晶振B：±10 ppm，近端相位噪声较高
两者都可能满足±10ppm的频率要求，但在GNSS接收机、雷达或者高速通信系统中，晶振B可能无法满足系统的噪声要求。反过来说说一颗晶振可能拥有非常好的相位噪声表现，但温度变化之后频率偏移较大。
频率稳定度主要受什么影响？
温度是晶振频率变化的重要因素。晶体的谐振频率会随着温度变化而变化。因此对于温度变化较大的应用，需要关注：Frequency Stability / Temperature Stability。这也是TCXO能够提高频率稳定性的主要原因之一。
石英晶体长期工作后，其机械结构和材料状态会发生非常微小的变化，从而导致频率逐渐漂移。高精度应用除了关注初始ppm，还需要关注±ppm/year。
3. 负载电容
晶振的实际工作频率会受到负载电容影响。如果PCB寄生电容、MCU管脚电容和外部匹配电容发生变化，都可能导致实际频率发生偏移。
对于有源晶振，电源电压变化也可能影响输出频率。另外，机械振动、PCB应力和温度变化同样会影响频率稳定性。
1. 晶体Q值
石英晶体具有非常高的Q值，这是石英晶振能够获得良好频率稳定性的关键原因之一。在其他条件相近的情况下：
高Q值 → 更好的频率选择性 → 有利于低相位噪声
但不能简单理解为Q值越高，相位噪声一定越低。实际相噪还受到振荡器电路和工作点影响。
有源晶振内部包含振荡电路、放大器、输出缓冲器、电源管理电路。这些电路自身都会产生噪声。尤其是振荡器的Flicker Noise（闪烁噪声）会对近端相位噪声产生明显影响。
如果电源存在DC-DC纹波、开关噪声、高频干扰，这些噪声可能通过电源耦合进入振荡器，从而恶化相位噪声。
晶振附近如果存在高速数字信号、DDR、SerDes、DC-DC、RF线路，可能通过电磁耦合或电源/地噪声影响晶振。对于低相噪应用，PCB布局非常重要。
更加关注晶体Q值、晶体损耗、振荡器闪烁噪声、机械振动、温度变化、低频电源噪声。
更加关注振荡器宽带噪声、输出Buffer、电源纹波、PCB串扰、输出负载、高频数字噪声。
不同应用应该关注什么？
标称频率、±ppm、CL、ESR、温度范围、起振性能。相位噪声通常不是第一优先级。
32.768 kHz、ppm、温度稳定性、Aging、CL、ESR、低功耗。因为RTC长期计时，所以频率稳定度通常比相位噪声更加重要。
还需要额外关注TCXO频率稳定度、相位噪声、Aging、温度特性。因为本振频率和噪声都会影响接收机性能。
频率稳定度、相位噪声、抖动、时间同步、温度稳定性。
在汽车77GHz毫米波雷达应用中，相位噪声十分重要。因为本振噪声会影响距离和速度检测能力，并可能影响系统的杂波和检测性能。
需要额外关注Jitter（抖动）和Phase Noise（相位噪声）
不能直接比较。两者描述的是不同指标，一个是频率偏差/稳定度，一个是相位噪声，而且相位噪声还必须注明具体Offset Frequency。
不一定。ppm和相位噪声之间没有简单的一一对应关系。
在其他条件相同、系统确实对相噪敏感的情况下，通常是的。但不能为了追求更低相噪而忽略成本、功耗、起振裕量和频率稳定度。
一般不需要把它作为第一优先级。对于普通MCU时钟，频率、ppm、CL、ESR、起振性能和温度范围通常更加重要。
针对不同应用对频率稳定度、相位噪声和时钟抖动的不同要求，KOAN晶振可提供从普通石英晶体到XO、TCXO、VCXO、VCTCXO、OCXO等不同类型的时钟产品。对于普通MCU、消费电子和物联网设备，可根据工作频率、CL、ESR、温度范围及频率精度进行晶振选型；对于GNSS、5G/5G-A、通信基站、雷达、精密测量及高速数据通信等应用，则需要进一步关注温度稳定性、相位噪声、抖动及长期老化等指标。
KOAN晶振可结合客户的频率、温度范围、频率稳定度、相位噪声、输出形式及工作环境进行时钟方案匹配，并通过专业测试设备对晶振及振荡器的频率稳定性、相位噪声和相关性能进行测试验证，为不同电子系统提供可靠的时钟解决方案。
