从天线到主时钟：SAW 滤波器 + TCXO + OCXO 的系统级时频栈（GNSS/卫星/电信）

很多团队在做 GNSS 授时接收机、卫星 RF 前端或电信同步平台时，往往把 SAW 滤波器、TCXO、OCXO 当成三个独立器件来选：前端同事看插损与带外，时钟同事看相噪与稳定度，系统同事最后再“拼起来”。问题是——拼起来不一定工作得好。

更稳妥的工程方法，是把它们当成一条从“频谱门卫”到“主参考心脏”的链路来设计：SAW 负责“允许哪些频谱进入系统”，TCXO 负责“板级本振/时钟如何稳定且低噪”，OCXO 负责“系统主参考如何低相噪、可守时、可保持”。这就是本文要讲的 Timing Stack 思路。

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一、Timing Stack 的核心：把三条预算联动起来

想让整机指标可预测，最关键的是把三条预算同时拉通，而不是各看各的：

• RF 前端预算：SAW + LNA 决定阻塞（blocking）、级联噪声系数、动态范围与抗干扰上限。
• 相噪/抖动预算：TCXO/OCXO 决定本振与时钟的谱纯度，进而影响 EVM、杂散与相干处理能力（很多通信系统常见抖动积分带宽会落在 12 kHz–20 MHz 这类区间，具体以系统规范为准）。
• 守时/保持预算：OCXO（以及 GNSS/网络驯服策略）决定 wander、频偏与 holdover（失锁保持）表现。

只要你发现团队在“分别优化三块”，却没有一张统一的预算表（NF/Blocking、Jitter、Holdover 同时收敛），那几乎必然会在联调阶段返工。

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二、SAW 滤波器：前端“频谱门卫”，插损与群时延不只是参数

1）插损：直接写进级联噪声系数

当 SAW 作为无源器件放在 LNA 前面时，它的插入损耗 IL（dB）会近似“等量”劣化前端噪声系数。工程上常用的快速估算是：

NF_total ≈ IL + NF_LNA

这意味着：比如 2 dB 插损的 SAW，前端 NF 可能就要付出约 2 dB 的代价。但交换回来的，是对 LTE/5G、Wi-Fi、广播甚至雷达等强带外干扰的高抑制（在高端 GNSS / RF 系统里，这种 trade-off 往往是必须的，因为它能显著提升抗阻塞与避免 LNA/混频器压缩）。

2）群时延：影响调制质量与脉冲响应

在 IF 链路、雷达 IF、或对波形保真敏感的接收机中，群时延不平坦会带来脉冲展宽、码间干扰或调制误差。很多系统“通带幅度够平”仍然不够，群时延的控制才是让解调/脉压稳定的关键。

3）建议的 SAW 验收项（让指标可复现）

• S 参数（S21/S11/S22）与群时延曲线：VNA 实测优先，别只用理想模型。
• 插损与带外抑制在温漂与批次上的一致性（量产系统尤其重要）。
• 阻塞场景：用“最坏干扰”做压缩/互调检查，而不是只看小信号。

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三、TCXO：板级“稳与净”的折中点，承上启下

如果把 OCXO 看作系统主参考，那么 TCXO 往往就是板级本振与时钟的工作马：既要足够低相噪，支撑 RF/基带链路；又要具备温补稳定度，保证室外、边缘节点与复杂温漂环境下不跑偏。

• 在 GNSS / 卫星接收板卡：TCXO 为合成器、采样与基带提供稳定参考，决定锁定鲁棒性与弱信号性能的“底噪地板”。
• 在电信线卡/模块：TCXO 常配合 SyncE / IEEE 1588（PTP）域工作，可被上层参考驯服，从而在成本/功耗/性能之间取得工程最优。

一句话：TCXO 的定位不是“替代 OCXO”，而是把系统级参考能力落到板级，让每块功能板都能稳定、低噪地工作。

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四、OCXO：系统主参考的“低相噪 + 可守时”能力

在军工/航天/电信主时钟这类任务中，OCXO 的价值通常体现在两点：

• 近端低相噪：决定相干处理、杂散、窄带性能上限；一旦主参考相噪差，下游再怎么补救也很难彻底“洗干净”。
• 稳定度与 holdover：当 GNSS 或上游同步源不可用时，OCXO 的稳定度与老化特性决定系统能“撑多久、漂多快”。

很多架构会采用机箱级 OCXO 输出 10 MHz/100 MHz 参考，并可被 GNSS 驯服，作为整机的统一主时钟基准。

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五、三套参考架构：把器件放到正确的位置

架构 A：GNSS 授时接收机（从天线到主参考）

天线 → GNSS SAW → LNA/混频 → (IF SAW) → ADC/基带 ↑ TCXO（板级参考）→ 合成器/采样时钟 ↑ OCXO（机箱级主参考，可 GNSS 驯服）→ 对外时频输出

建议验证动作：

• 级联增益/NF 分析（把 SAW 插损算进去）。
• 最坏阻塞与互调测试（从天线口注入）。
• GNSSDO 驯服环路：评估相噪/抖动与保持策略的系统影响。

架构 B：雷达 IF 链路（群时延与相噪共同决定性能）

RF 前端 → 下变频 → IF SAW（群时延可控）→ 放大/AGC → ADC → 脉冲压缩/检测 ↑ OCXO（低相噪主参考）→ LO/时钟链路

建议验证动作：

• VNA 实测 S 参数与群时延，并回灌系统仿真。
• 测相噪并做积分估算，评估对距离旁瓣与多普勒精度的影响。

架构 C：电信同步机箱（OCXO 主时钟 + 线卡 TCXO）

机箱中央时钟单元：OCXO（Stratum 3E / PRTC/PRC 目标）→ 分发参考 多张线卡：TCXO → SyncE / IEEE 1588（PTP）时钟域 (如同箱含 RF 接收/微波业务：输入端可加 SAW 做隔离与抗干扰)

建议验证动作：

• 按规范检查 wander/jitter/Allan deviation 与温漂、老化剖面。
• 检查线卡 PLL 跟踪与抖动放大，避免把主参考“跟坏”。

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六、更“能打”的关键：四张工程清单（建议收藏）

清单 1：预算联动表（最少要同时覆盖）

• RF：插损、带外抑制、阻塞、级联 NF、动态范围。
• 时钟：相噪曲线、积分抖动、杂散、EVM/相干指标映射。
• 守时：温稳、老化、holdover 目标、驯服环路带宽策略。

清单 2：优先“实测数据回灌仿真”

• SAW：S 参数文件（含群时延）替换理想滤波器模型。
• OCXO/TCXO：用实测相噪谱替换理想噪声源。

清单 3：电源噪声与地弹要单独建模

很多“看起来器件够好”的系统，最后死在电源噪声耦合：稳压器、供电阻抗、回流路径、数字域地弹都会把相噪/抖动指标拖垮。时钟与前端一定要有隔离与干净电源策略。

清单 4：量产一致性与筛选策略

• 把插损、群时延、相噪、老化的“最坏值”纳入 margin，而不是只看典型值。
• 必要时通过筛选/分档降低系统端的不可控风险。

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七、延伸阅读与选型入口（便于系统化查资料）

• 原文方法论：Timing Stack（SAW + TCXO + OCXO）： https://www.fujicrystal.com/news_details/timing-stack-saw-filter-tcxo-ocxo.html
• 应用分层视角：Timing Device Application Pyramid： https://www.fujicrystal.com/news_details/timing-device-application-pyramid.html
• SAW 滤波器家族（GNSS/IF/RF）： https://www.fujicrystal.com/product_details/saw-filter-gnss-if-rf-front-ends.html
• TCXO（Sync / GNSS / Satcom）家族： https://www.fujicrystal.com/product_details/tcxo-family-for-sync-gnss-satcom.html
• OCXO（军工/航天/电信）家族入口： https://www.fujicrystal.com/product_details/ocxo-military-aerospace-telecom-timing.html

说明：本文为工程方法与选型逻辑分享，具体参数与合规指标应以项目规范、实测数据与正式数据手册为准。