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无线电探空仪的SiTme MEMS定时

来源：http://www.hneyq.com 作者：亿金电子 2024年12月10

气象气球无线电探空仪

无线电探空仪是一种由电池供电的遥测仪器，由气象气球带入大气层。无线电探空仪从高海拔和通常极低的温度下将传感器数据传输到地面站。无线电探空仪中的计时产品必须在扩展温度下可靠地运行。

SiTime MEMS 定时解决方案可在恶劣的工作条件下（从宽温度到摩擦和振动）提供稳健的性能。此外，它们可用于更小、更轻便的封装器，并提供低功耗特性。

SiTime MEMS 定时优势

一、环境稳健

在温度范围内具有出色的稳定性

无冷启动问题

抗冲击和抗振动

二、尺寸和功率效率

占地面积小

低功耗

驱动多个负载

三、易于使用，经久耐用

宽工作温度

无 quartz 可靠性问题

> 20 亿小时 MTBF

每天向世界各地发射数百个无线电探空仪，是气象数据的重要来源。无线电探空仪测量各种大气参数，例如高度、压力、温度、相对湿度、风、宇宙射线、臭氧浓度。数据通过无线电链路传输到地面站。

无线电探空仪依赖于几个时钟：

1、微控制器时钟：通常在 16 到 40 MHz 范围内。虽然晶体谐振器可用于此目的，但 SiTime晶振具有许多优点。

2、RTC 时钟：此应用程序中可选，因为 GPS 具有昼夜功能。一些无线电探空仪配备了它。

3、GNSS 接收器时钟：由 TCXO 提供。

4、RF 发射器时钟：可由晶体谐振器、振荡器或 TCXO 提供，具体取决于所使用的发射器芯片组。

无线电探空仪的 MEMS 定时（商业级产品）

SiTime MEMS 定时产品是各种工业应用的理想选择。它们可以在工厂编程为频率、输出和电源电压选项的广泛组合，从而消除了与石英产品相关的长交货时间和定制成本。

设备	主要特点	关键价值
MHz 振荡器 SiT8918 1 至 110 MHz	-40°C 至 85°C ±20 至 ±50 ppm 频率稳定性 2.0 x 1.6 mm、2.5 x 2.0 mm、3.2 x 2.5 mm、5.0 x 3.2 mm、7.0 x 5.0 mm 封装	高可靠性高温操作各种标准封装选项抗 EMI 能力
MHz 振荡器 SiT8021 1 至 26 MHz	超低功耗：6.144 MHz、1.8 V、10 pF 负载时< 270 μA 1.5 x 0.8 mm 封装 ±50 和 ±100 ppm 选项 1.62 至 3.63 V 电源	节省电力，最大限度地延长电池寿命节省电路板空间
Differential Oscillator SiT9501 25 至 644.5 MHz	±20 至 ±50 ppm 频率稳定性 LVPECL、LVDS、HCSL 1.8 V 至 3.3 V -40°C 至 105°C 2.0 x 1.6 mm、2.5 x 2.0 mm、3.2 x 2.5 mm 封装	满足苛刻的抖动要求 PCB 占用空间小，布局更轻松由于灵活性，设计简单更好的 MEMS 可靠性
超级 TCXO SiT5155 12 个频率，从 10 MHz 到 40 MHz	±0.5 ppm 频率稳定性 -40°C 至 105°C 5.0 x 3.2 mm 封装	专为 GNSS/GPS 设计更高的动态性能，可在恶劣环境中更快地锁定卫星
超级 TCXO SiT5376 1 至 220 MHz SiT5377 1 至 220 MHz	±0.1 至 ±0.25 ppm 频率稳定性 -40°C 至 105°C 5.0 x 3.5 mm 封装	专为射频系统设计低相位噪声数字控制，上拉速度高达 ±400 页/分钟
32.768 KHz XO SiT1532 32.768 KHz SiT1534 1 至 32.768 Hz	900 nA 典型功耗 1.2 V 至 3.63 V 工作电压 1.5 x 0.8 mm 和 2.0 x 1.2 mm 封装	节省电力，最大限度地延长电池寿命可编程输出摆幅，进一步节省功耗占地面积小，节省电路板空间内部 VDD 滤波消除了外部旁路电容器：降低了 BOM 成本并进一步节省了空间
32.768K振荡器 SiT1569 1 Hz 至 462.5 kHz MHz	100 kHz 时电流消耗为 3.3 μA ±50 ppm 稳定性 1.5 x 0.8 mm 封装	节省电力，最大限度地延长电池寿命可编程输出摆幅，进一步节省功耗占地面积小，节省电路板空间内部 VDD 滤波消除了外部旁路电容器：降低了 BOM 成本并进一步节省了空间
32.768 kHz TCXO SiT1552 32.768 KHz	±5 至 ±20 页/分钟 990 nA 典型消耗 1.5 V 至 3.65 V 电源范围 1.5 x 0.8 mm 封装	节省电力，最大限度地延长电池寿命可编程输出摆幅，进一步节省功耗占地面积小，节省电路板空间内部 VDD 滤波消除了外部旁路电容器：降低了 BOM 成本并进一步节省了空间

无线电探空仪的 MEMS 定时（Endura 加固产品）

Endura 产品专为航空航天、国防和其他加固型应用而设计。它们可以在工厂编程为频率、输出和电源电压选项的广泛组合，从而消除了与石英产品相关的长交货时间和定制成本。

设备	主要特点	关键价值
单端振荡器 SiT8944 1 至 60 MHz SiT8945 60 至 220 MHz	在温度范围内 ±10 至 ±50 ppm 的频率稳定性 -55°C 至 105°C 0.1 ppb/g 频率稳定性低抖动 < 0.5 ps RMS[1] 1.8 V、2.5 V、3.3 V	更好的频率和抖动裕量增强了系统的稳定性和稳健性轻松使用任何设备配置 MEMS 可靠性将振荡器的 EMI 降至最低
差分振荡器 SiT9356 1 至 220 MHz SiT9357 220 MHz 至 944	低抖动 150 fs RMS[1] LVPECL、LVDS、HCSL、FlexSwing 在温度范围内 ±30 ppm 频率稳定性 1.8V、2.5、3.3 V -55°C 至 125°C 2.0 x 1.6 mm QFN 封装	满足苛刻的抖动要求 PCB 占用空间小，布局更轻松由于灵活性，设计简单 0.04 ppb/g 加速度灵敏度，适用于恶劣环境 MEMS 可靠性将振荡器的 EMI 降至最低
差分晶振 SiT9551 14 个标准频率，从 25 MHz 到 644 MHz	低抖动 70 fs RMS[1] LVPECL、LVDS、HCSL、FlexSwing ±20 和 ±50 ppm 频率稳定性高达 -55°C 至 125°C 2016、2520 和 3225 封装	满足苛刻的抖动要求 PCB 占用空间小，布局更轻松由于灵活性，设计简单 0.04 ppb/g 加速度灵敏度，适用于恶劣环境 MEMS 可靠性将振荡器的 EMI 降至最低
超级 TCXO SiT5146 1 至 60 MHz	±0.5 至 ±2.5 ppm 频率稳定性 -55°C 至 105°C 5.0 x 3.2 mm 封装	超宽工作温度 0.31 ps 低相位抖动（rms）更高的动态性能，可在恶劣环境中更快地锁定卫星
32.768 kHz 超级 TCXO SiT7910 32.768 KHz	±0.1 至 ±0.4 ppm 频率稳定性 -55°C 至 105°C 5 μA 电流消耗 3.5 ppm 在 85°C 下 20 年老化 2.5 x 2.0 mm 陶瓷封装	低功耗和频率稳定性的独特组合 - 只有 MEMS 才能实现！在不影响功耗的情况下实现快速 GNSS 信号采集

SiTime 振荡器在无线电探空仪中的优势

1、宽工作温度范围：从地面到平流层，无线电探空仪暴露在很宽的温度下。

2、保证在 -55°C 下运行：MEMS 技术不受困扰晶体的问题的影响，尤其是冷启动，即晶体在低温下无法开始振荡。解决石英晶体这一限制的方法之一是增加晶体驱动电流。然而，除了存在超过晶体最大驱动电流的风险外，它还会消耗更高的功率，这对这种电池供电的系统是不利的。

3、抗冲击和振动能力：由于 MEMS 谐振器的尺寸更小、振动质量更低，以及硅的强度更高，因此 SiTime MEMS 振荡器的抗冲击和振动能力比晶体振荡器高 100 倍。

4、低功耗：由于电池容量会随着温度的降低而下降，因此低功耗对于在寒冷条件下运行的设备来说更为重要。

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