發(fā)布時(shí)間：2020-09-11 19:23

　　 當(dāng)今,“云”時(shí)代和5G時(shí)代的來臨,對頻率源的性能指標(biāo)要求越來越高。在大量的高端頻率源中晶體振蕩器實(shí)際上仍處于相當(dāng)重要的核心地位,而不是從屬地位。為了應(yīng)對市場快速發(fā)展的需求,發(fā)展新技術(shù)研制更高端的晶體振蕩器是一個(gè)必然選擇。頻率穩(wěn)定度是衡量晶體振蕩器性能的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。傳統(tǒng)的測量頻率穩(wěn)定度方法測頻范圍局限,無法測量瞬態(tài)穩(wěn)定度,導(dǎo)致頻率源的穩(wěn)定度變化規(guī)律不能全面反映,頻率源的物理本質(zhì)也無法體現(xiàn)。已有的提高晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度的方法,大多通過老化補(bǔ)償、優(yōu)化振蕩線路和制造工藝等方法來改善,而不是從本質(zhì)對其研究和改進(jìn),因此效果不顯著或存在不確定性。隨著數(shù)字化全頻率穩(wěn)定度測量技術(shù)的發(fā)展,克服了傳統(tǒng)測量技術(shù)的局限性,可以實(shí)現(xiàn)頻率源全響應(yīng)時(shí)間頻率穩(wěn)定度的測量,便于從頻率源的本質(zhì)對其研究和改進(jìn)。論文的主要貢獻(xiàn)如下:1.利用數(shù)字化全頻率穩(wěn)定度測量技術(shù),測量了晶體振蕩器和銣鐘的全響應(yīng)時(shí)間頻率穩(wěn)定度特性,同時(shí)利用現(xiàn)有的相位噪聲測量系統(tǒng)測量了兩者的相位噪聲。然后針對測量結(jié)果全面分析了晶體振蕩器和銣鐘的穩(wěn)定度和相位噪聲之間的對應(yīng)特性,首次建立了全響應(yīng)時(shí)間頻率穩(wěn)定度隨時(shí)間的變化規(guī)律與相位噪聲的實(shí)際效果一一對應(yīng)的關(guān)系,揭示了頻率源相位或者頻率控制的本質(zhì)。并對多種時(shí)頻裝置的穩(wěn)定度特性進(jìn)行了深入的探索,晶體振蕩器1/?的穩(wěn)定度變化規(guī)律形成了原子鐘、DDS等時(shí)頻裝置的穩(wěn)定度本底,以其為基礎(chǔ)的鎖相式的頻率源的穩(wěn)定度隨時(shí)間的變化規(guī)律仍保持了1/?,鎖頻式的頻率源則符合1/?~(1/2)。2.基于以上分析結(jié)果,為了改善晶體振蕩器的穩(wěn)定度特性,本文提出了一種利用傳輸延遲高穩(wěn)定性結(jié)合ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)數(shù)字化采集的延遲反饋控制方案。將VCXO的信號(hào)經(jīng)過延時(shí)單元后,作為ADC的采樣時(shí)鐘采集未經(jīng)延時(shí)的VCXO的信號(hào),完成信號(hào)自標(biāo)準(zhǔn)比對獲取信號(hào)的相位起伏信息,并將其反饋到VCXO的壓控端進(jìn)行補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)穩(wěn)定度的改善。由于晶體振蕩器的瞬態(tài)到短期穩(wěn)定度1/?的變化規(guī)律保持不變,就可以通過對瞬態(tài)穩(wěn)定度的改善影響到全響應(yīng)時(shí)間頻率穩(wěn)定度特性。理論分析與初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,該延遲反饋補(bǔ)償方法可以真實(shí)反映晶體振蕩器的工作特性,可將晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度整體提高2~3倍。這種自標(biāo)準(zhǔn)、同源校準(zhǔn)的方法,對于提高頻率源性能開辟了新思路,具有非常重要的參考價(jià)值和進(jìn)一步的研究價(jià)值。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN752
【部分圖文】：

圖3.3x sf f f時(shí)采樣圖發(fā)現(xiàn) ADC 得到的數(shù)字信號(hào)的頻率實(shí)際為被測信號(hào)與采樣時(shí)鐘信。更重要的是，此數(shù)字差拍信號(hào)的每個(gè)采樣點(diǎn)的都直接來源于 AD間未摻雜其他運(yùn)算操作，因此采樣點(diǎn)依舊帶有信號(hào)的原始瞬時(shí)相了不丟失原始相位信息的頻率變換功能。因此，通過提取 ADC 的瞬時(shí)相位信息就能獲得原信號(hào)的瞬態(tài)穩(wěn)定度。而該測量方法的示的是用 ADC 采集得到的電壓轉(zhuǎn)換成的 2 個(gè)信號(hào)之間相位差的經(jīng) ADC 采集后表面上得到的采集數(shù)據(jù)反映的是被降頻后的差拍參數(shù)的測量是在時(shí)鐘支配下的相位變化信息。若以量化相移分辨按順序重新進(jìn)行排列重建，那么重建后的數(shù)字信號(hào)的頻率就等于率，ADC 被測信號(hào)的重建曲線如圖 3.4 所示。其效果相當(dāng)于對原率的 ADC 進(jìn)行采樣，所以仍然保證了高采樣率。

圖3.8 VCXO 和 8607 OCXO 比對的相位噪聲8 中橫坐標(biāo)為偏離載頻的頻率，單位為 Hz，縱坐標(biāo)為相位噪聲，單位遠(yuǎn)端還是近端相噪指標(biāo)都要優(yōu)于 VCXO 的相噪指標(biāo)，因此圖中的示 VCXO 的相噪。圖 3.6 可得：VCXO 偏離載頻 100mHz~1Hz 相噪曲線變化趨勢明

第三章 晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度的測量及分析21圖3.11 銣原子鐘和 8607 OCXO 比對的相位噪聲圖 3.11 中橫坐標(biāo)為偏離載頻的頻率，單位為 Hz，縱坐標(biāo)為相位噪聲，單位為 dBC 。由圖可見，偏載波頻率在 100mHz~1KHz 范圍內(nèi) 8607 OCXO 的相噪指標(biāo)優(yōu)于XHTF1021 銣鐘的相噪指標(biāo)，而偏載波頻率在 1KHz 以后，銣原子鐘的相噪指標(biāo)優(yōu)于8607 OCXO 的相噪指標(biāo)。因此在 100mHz~1KHz 偏載頻跨度間的相噪曲線，為銣原子鐘的近端相噪，而1KHz~1MHz偏載頻跨度間的曲線則為8607 OCXO的遠(yuǎn)端相噪。對比圖 3.9 可得：銣原子鐘偏離載頻 100mHz~100Hz 相噪變化趨勢明顯

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2817073