本文選題：LGS + 溫度補(bǔ)償��； 參考：《電子科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：晶體振蕩器,簡(jiǎn)稱：晶振或晶片,被廣泛的應(yīng)用在電子通信技術(shù)領(lǐng)域,在未來(lái)的發(fā)展中,其越來(lái)越趨向于小型、薄片和片式化以及“三高兩低”,即：高精確度、高穩(wěn)定性、高頻率,低功耗、低相噪。傳統(tǒng)的晶體振蕩器是諧振器件,它是根據(jù)SiO2結(jié)晶體(石英晶體)的壓電效應(yīng)制成的,由于石英晶體本身所具有的特性,在應(yīng)用中存在較大的頻溫偏移,特別是一些高頻高穩(wěn)定度的場(chǎng)合,采用一般的溫度補(bǔ)償方式也不能很好的滿足應(yīng)用要求,所以尋找一種固有特性優(yōu)于石英晶體的新型材料勢(shì)在必行。本文在此基礎(chǔ)上提出了一種在可調(diào)范圍相對(duì)較優(yōu)的新型材料,LGS:La3Ga5SiO14,langasite,簡(jiǎn)稱LGS,對(duì)比分析了LGS和石英晶體的頻溫特性及其他相關(guān)特性,并比較了幾種較為普遍的溫度補(bǔ)償方式,最后確定了晶振材料和補(bǔ)償方案。經(jīng)國(guó)內(nèi)外眾多科學(xué)家的反復(fù)研究,可知LGS晶體除了繼承石英晶體材料較好的壓電特性和溫度穩(wěn)定特性外,它還具有較石英晶體更大的機(jī)電耦合系數(shù)、更小的器件插入損耗以及更寬的帶寬。另一方面,傳統(tǒng)的微機(jī)溫度補(bǔ)償技術(shù)在硬件上并沒有采用比較先進(jìn)的處理器,導(dǎo)致處理器資源具有很大的局限性,不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的補(bǔ)償算法,而與處理器分離的測(cè)溫單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元更會(huì)增加人工誤差。在軟件上缺乏相對(duì)完善的算法控制,使得每次實(shí)驗(yàn)都需要重啟系統(tǒng)、下載程序,使得實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)難度大大增加。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,嵌入式的應(yīng)用越來(lái)越普遍,新型的嵌入式微處理器層出不窮,性能也越發(fā)強(qiáng)大,集成的片上資源也越來(lái)越豐富。本文選用的是STM32f103rc微處理器,它基于ARM公司的Cortex-M3核心,具有多個(gè)12位的A/D、D/A模塊,豐富的硬件調(diào)試接口和外設(shè)I/O。結(jié)合一套小型的、穩(wěn)定的、功能完善的國(guó)產(chǎn)開源嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RT-thread實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)控制功能,上位機(jī)端通過多種溫度補(bǔ)償算法擇優(yōu)計(jì)算出需要的補(bǔ)償電壓,這樣就避免了程序的反復(fù)下載,大大減少了實(shí)驗(yàn)步驟,提高了系統(tǒng)的智能化程度,也在一定程度上減少了系統(tǒng)的誤差。綜上,本文采用新型的LGS晶體振蕩器,結(jié)合比較先進(jìn)的溫度補(bǔ)償系統(tǒng)進(jìn)行研究,大大提高了精度,甚至可以滿足某些對(duì)精度要求嚴(yán)格的場(chǎng)合。
[Abstract]:Crystal oscillators, or wafers, are widely used in the field of electronic communication technology. In the future, they tend to be more and more small, wafer and wafer, and "three high and two low", that is, high precision and high stability. High frequency, low power consumption, low phase noise. The traditional crystal oscillator is a resonator, which is based on the piezoelectric effect of Sio _ 2 crystal (quartz crystal). Because of the characteristics of quartz crystal itself, there is a large frequency temperature deviation in application. Especially in some high frequency and high stability cases, the general temperature compensation method can not meet the requirements of the application, so it is imperative to find a new material with better inherent properties than quartz crystal. In this paper, a new material, LGS: La3Ga5SiO14 langasiteLGS, which is relatively excellent in adjustable range, is proposed. The frequency and temperature characteristics of LGS and quartz crystals are compared and analyzed, and several common temperature compensation methods are compared. Finally, the crystal oscillator material and compensation scheme are determined. After repeated studies by many scientists at home and abroad, it is known that the LGS crystal not only inherits the better piezoelectric and temperature stability properties of quartz crystal, but also has a larger electromechanical coupling coefficient than quartz crystal. Smaller device insertion loss and wider bandwidth. On the other hand, the traditional microcomputer temperature compensation technology does not adopt the more advanced processor in the hardware, resulting in the processor resource has the very big limitation, cannot realize the complex compensation algorithm, but separate from the processor temperature measurement unit, The analog-to-digital conversion unit will increase the manual error. The lack of relatively perfect algorithm control in the software makes it necessary to restart the system and download the program for each experiment, which greatly increases the experimental steps and the difficulty of the experiment. With the rapid development of computer technology, embedded applications are becoming more and more common, new embedded microprocessors emerge in endlessly, the performance is more and more powerful, and the integrated on-chip resources are more and more abundant. In this paper, STM32f103rc microprocessor is selected, which is based on the Cortex-M3 core of arm Company. It has several 12-bit A / D / D / A modules, rich hardware debugging interface and peripheral I / O. Combining with a set of small, stable and perfect domestic open source embedded real-time operating system RT-thread, the on-line real-time control function is realized. The upper computer calculates the required compensation voltage through a variety of temperature compensation algorithms. In this way, the repeated downloading of the program is avoided, the experimental steps are greatly reduced, the intelligent degree of the system is improved, and the error of the system is reduced to a certain extent. In summary, a new type of LGS crystal oscillator and advanced temperature compensation system are used in this paper, which can greatly improve the precision and even meet the strict precision requirements in some occasions.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN752

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本文編號(hào)：2083199