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イントロダクション

次世代通信の要とも言える5Gネットワーク。その通信品質と信頼性を支えるために、見えないところで極めて重要な役割を果たしているのが「OCXO（恒温槽付水晶発振器）」です。本記事では、5G基地局におけるOCXOの役割や必要性、そして選定時に考慮すべきポイントについて解説します。

通信基地局と周波数の安定性

携帯電話やIoT機器の通信は、電波という"波"を使ってやり取りをしています。電波には「周波数」があり、5Gではサブ6GHz帯やミリ波帯と呼ばれる高い周波数（高周波）が使われています。周波数は、通信の安定性や速度に直結するため、極めて正確な制御が必要です。

基地局は、高周波を扱い、常に正確なタイミングで信号を送受信する必要があるため、内部に搭載されるクロック（時計）の精度が通信性能を左右します。ここで重要な働きをするのが水晶発振器であり、特に周波数安定度の高いOCXOが採用されることが多いです。

OCXOとは何か？

OCXOとは「Oven Controlled Crystal Oscillator（恒温槽付水晶発振器）」の略称です。特定の温度環境下で水晶振動子を常に安定動作させることで、非常に高い周波数安定性を実現する発振器です。一般的な水晶発振器（SPXOやTCXO）に比べて、温度変動や外部環境の影響を受けにくいため、長期にわたって信号の精度を保ち続けることができます。

OCXOの内部には、ヒーターを備えた小型の「恒温槽」があり、水晶振動子を常に一定温度に保ちます。これにより、外気温が変化しても周波数が揺らぐことがなく、極めて高い安定性を備えています。

なぜ基地局にOCXOが必要なのか？

通信基地局では、ネットワーク全体の時刻同期や周波数同期が不可欠です。例えば、以下のような場面でOCXOの性能が要求されます：

1. フェーズノイズ特性の要求：膨大な量の情報を誤りなく正確に伝えることが重要であり、高周波変調では信号の「きれいさ」も重要で、低ジッタ・低フェーズノイズの性能が求められます。
2. GNSS（Global Navigation Satellite System：全地球測位衛星システム）喪失時のホールドオーバー性能：GNSS信号が途絶えた際でも、OCXOは自律的に高精度クロックを維持し、ネットワークの安定を支えます。
3. 基地局間の同期（TDD方式）：送受信を交互に行うTDD方式では、基地局間のタイミングずれが通信障害の原因となるため、高精度なクロック源が必要です。

OCXO選定時のポイント

5G基地局用途でOCXOを選定する際には、以下の点が重要となります：

1. 位相雑音（フェーズノイズ）：高速通信で影響を受けやすいフェーズノイズの低減が重要になります。
2. 周波数安定性（温度変動、長期安定性）：システムに合った高安定な周波数安定度が重要になります。
3. サイズと低消費電力：小型化が進む5G基地局装置に合わせ、より小型かつ消費電力を抑えたOCXOが求められます。

5G基地局に最適なNDK水晶デバイス製品の紹介

当社では、世界最小クラス^(※1)で高精度のOCXO（恒温槽付き水晶発振器）「NH7050XA」「NH9070XB」を開発しました。具体的な特長は以下の通りです。
（詳細はニュースリリース「世界最小クラスOCXO 5G基地局、データセンター向け+105℃対応「NH7050XA」「NH9070XB」開発のお知らせ」を参照ください。）
※1.　2025年2月当社調べ。

製品特長

・小型サイズ（7.2ｘ5.3ｘ3.3mm、9.5ｘ7.3ｘ4.1mm）

・低位相雑音

・+105℃の高温対応

用途・市場

・5G Radio Unit

・Small Cell

・SyncE and IEEE1588

・Switch and Router

・SONET, OTN, Stratum3

・AI Server, Time Card

サンプル・量産時期

・サンプル対応中

・量産時期：2025年7月予定

まとめ

5G基地局におけるOCXOは、単なる"発振器"ではなく、ネットワーク全体の安定と通信品質を陰で支える中核部品です。周波数の正確さと信頼性を求められる現代の通信インフラにおいて、OCXOの重要性は今後ますます高まると考えています。

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