晶體振蕩器作為高精度的頻率源而廣泛的應(yīng)用于通信、測量、航空航天、儀器儀表等多個領(lǐng)域。溫度補償晶體振蕩器因具有低功耗、便于集成等優(yōu)勢成為了目前最常用的晶體振蕩器之一。傳統(tǒng)的溫度補償方式是通過對晶體振蕩器的輸出頻率進行控制,來保證晶體振蕩器輸出頻率的穩(wěn)定性,達(dá)到溫度補償?shù)男Ч�。這種補償方式的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,并且在補償過程中會受到溫滯效應(yīng)的干擾,表現(xiàn)為升溫和降溫過程中的溫-頻特性曲線不一致,從而引起溫度誤差。本文針對頻率測量等儀器對溫度補償晶體振蕩器的使用需求,提出一種新型的開環(huán)軟件補償?shù)奈C補償晶體振蕩器（MCXO）,旨在提高頻率測量的準(zhǔn)確度并簡化MCXO的結(jié)構(gòu)。本文沒有從硬件上對MCXO的輸出頻率進行控制,而是在其作為頻率計的標(biāo)準(zhǔn)對其它信號進行測量時,以軟件數(shù)據(jù)修正的方式達(dá)到溫度補償?shù)哪康�。首先需要提前通過溫度實驗獲得晶體振蕩器在不同溫度下的頻差,然后在頻率測量的數(shù)據(jù)處理過程中,將這一誤差進行修正,即不斷地以數(shù)據(jù)的形式修正測量過程中的頻率標(biāo)稱值,始終保證以晶體振蕩器準(zhǔn)確的頻率輸出為基準(zhǔn)進行運算和處理,從而達(dá)到MCXO應(yīng)用于頻率測量時溫度補償?shù)哪康�。為了對溫滯效�?yīng)進行抑制,本文選擇SC切雙模... 

【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

虧SC切晶體擒振器的頰率濡度特性

晶體振蕩器的切型方位圖如圖 2.3 所示。幾種切型石英片的方位圖2.2.1 AT 切晶體諧振器AT 切型的晶體諧振器在上世紀(jì) 20 年代被提出。其頻率溫度特性呈現(xiàn)為近似三次函數(shù)的關(guān)系[21][22]，如圖 2.4 所示，AT 切的零溫度系數(shù)點在室溫范圍之內(nèi)且日老化率較低。因此，使用 AT 切諧振器做成的晶體振蕩器擁有良好的頻率溫度特性，通常應(yīng)用于 1-150MHZ 頻率范圍內(nèi)的諧振器。AT 切諧振器有一個較大的問題是熱過沖現(xiàn)象[23]。當(dāng)其所在環(huán)境的溫度值由一固定值跳躍升至另一值時，該諧振器的頻率會產(chǎn)生一個 10-6~10-7的過沖，然后才會慢慢地趨近于另一個穩(wěn)定的頻率；反之，當(dāng)環(huán)境溫度突然降低時，也會出現(xiàn)相反的頻率過沖。熱過沖是由晶體諧振器內(nèi)產(chǎn)生的熱應(yīng)力而引起的，而熱應(yīng)力是因為溫度變化時石英片中各處的溫度分布不均勻所導(dǎo)致的。石英片中的溫度分布需要較長的時間才能均勻，在這個過程中，溫度分布的差異會逐漸減小，其熱應(yīng)力也會逐漸減小。即便將諧振器置于恒溫槽內(nèi)，其溫度也必然存在著一定的變化，進而產(chǎn)生熱過沖效應(yīng)導(dǎo)致晶體振蕩器的短期頻率穩(wěn)定度較差。AT 切諧振器的另一個問題是幅頻效應(yīng)比較大，即諧振器的振蕩幅度與頻率之間的關(guān)系，當(dāng)振幅較大的時候，振蕩頻率會隨著振幅的增大而驟增。而幅頻效應(yīng)主要是因為受到諧振器的熱應(yīng)力影響，因此一定不能讓 AT 切諧振器的升溫或者冷卻太快

西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文這里假設(shè)被測信號為xf 、參考信號為rf ，并且滿足x rf Af f ，r f f，其中 A 為正整數(shù)并且 A 1，令 A=1，即x rf f f ，此時被測信號采樣點波形如圖 4.1所示，從圖中可以觀察到，在每個周期上的第一個采樣點隨著周期的延伸會出現(xiàn)微小的移動，對信號的采集足夠長時，觀察后續(xù)采集點，可以發(fā)現(xiàn)信號過零后的第一個采樣點重新回到了初始和位置，即相位重合點，而且這種重合現(xiàn)象是隨著采集時間的延伸重復(fù)且規(guī)律性發(fā)生的。兩個相位重合點之間的這段采樣時間稱為最小公倍數(shù)周期，用minT 來表示，其倒數(shù)為最大公因子頻率max cf 。 t 為量化相移分辨率，又稱為步進值其值為：max cr xx rft T Tf f (4-1)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]交叉耦合結(jié)構(gòu)集成石英晶體振蕩器相位噪聲與穩(wěn)定性研究[J]. 謝海情,曾承偉,曾健平,賈新亮,王超,王龍,陳玉輝,李潔穎.  湖南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2018(10)
[2]晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度和老化特性研究[J]. 趙巖,李智奇,周渭,吳豪,白麗娜,苗苗.  時間頻率學(xué)報. 2018(03)
[3]一種小型低相位噪聲恒溫晶體振蕩器的設(shè)計[J]. 賈偉琦.  電子技術(shù)與軟件工程. 2018(08)
[4]ADC border effect and suppression of quantization error in the digital dynamic measurement[J]. 白麗娜,劉海東,周渭,張勇,翟鴻啟,崔震健,趙明英,谷小倩,劉蓓玲,黃李貝.  Chinese Physics B. 2017(09)
[5]基于單片機的晶振溫度補償系統(tǒng)設(shè)計[J]. 江金光,唐亞男,李姍姍.  壓電與聲光. 2016(03)
[6]數(shù)字溫度補償晶體振蕩器的微機化探討[J]. 朱潔.  民營科技. 2014(10)
[7]基于應(yīng)力處理的溫度補償石英晶體振蕩器[J]. 白麗娜,周渭,李婉瑩,張瑩,陳鴻杰.  儀器儀表學(xué)報. 2014(07)
[8]石英晶體振蕩器的發(fā)展趨勢研究[J]. 伍華林,呂延,呂明.  價值工程. 2013(05)
[9]一種新型120MHz微機補償泛音晶體振蕩器[J]. 魏巍,黃顯核,譚峰.  壓電與聲光. 2007(04)
[10]新型模擬溫度補償晶體振蕩器[J]. 梁珣,黃顯核.  壓電與聲光. 2006(03)

博士論文
[1]晶體振蕩器溫度補償技術(shù)的研究[D]. 劉東.電子科技大學(xué) 2017

碩士論文
[1]一種基于晶體振蕩器相關(guān)端點的相位差測量方法的研究與補償[D]. 周揚.西安電子科技大學(xué) 2018
[2]單變?nèi)荻䴓O管的壓控溫補晶體振蕩器設(shè)計[D]. 彭伏生.電子科技大學(xué) 2018
[3]高階溫度補償晶體振蕩器設(shè)計[D]. 王宏興.西安電子科技大學(xué) 2018
[4]一種新型VCTCXO的設(shè)計和實現(xiàn)[D]. 焦俊杰.電子科技大學(xué) 2016
[5]應(yīng)力補償?shù)臏匮a晶體振蕩器研究[D]. 王富明.西安電子科技大學(xué) 2015
[6]微機補償晶體振蕩器實時在線自動測量系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 歐崢偉.湖南大學(xué) 2014
[7]高穩(wěn)定度晶體振蕩器特性研究[D]. 李立波.西安電子科技大學(xué) 2014
[8]基于晶體振蕩器的老化建模及其智能補償[D]. 薛沖.西安電子科技大學(xué) 2014
[9]溫度補償晶體振蕩器的研究與設(shè)計[D]. 方圓.武漢科技大學(xué) 2013
[10]石英晶體振蕩器溫度補償技術(shù)的研究[D]. 鄧志鵬.西南交通大學(xué) 2012



本文編號：3445160