晶體振蕩器溫度補償技術(shù)的研究.pdf

1、晶體振蕩器廣泛應(yīng)用于宇航、儀器儀表、雷達、通信等領(lǐng)域。溫度補償晶體振蕩器具有功耗低、啟動迅速、便于集成等優(yōu)勢，是目前常用的振蕩器之一。
　　本文首先研究了晶體諧振器串聯(lián)負載電容的等效變換。前人們采用近似計算，并對此等效變換做了一些研究。本文在推導(dǎo)過程中發(fā)現(xiàn)：提取復(fù)阻抗方程的隱含條件后，即使不采用近似計算，一個方程也能求解四個未知數(shù)。其中的隱含條件為：復(fù)阻抗方程對任意頻率皆成立。最終，本文證明了此種等效變換的適用范圍與諧振器Q值、諧

2、振頻率、電容比等都無關(guān)，且適用于符合Butterworth-Van Dyke(BVD)模型的所有壓電諧振器。
　　然后，本文研究了基于零相位頻率的晶體諧振器等效參數(shù)測量方法。早期人們采用晶體阻抗計測量等效參數(shù)，目前國際電工委員會推薦使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量等效參數(shù)。由于采用了近似計算，在諧振器 Q值較低時，上述方法的理論誤差變大。本文提出了一種基于諧振頻率、反諧振頻率、負載諧振頻率、負載反諧振頻率測量晶體諧振器等效參數(shù)的方法。由于推

3、導(dǎo)過程中沒有近似計算，所以本方法不受諧振器Q值影響，仿真實驗也驗證了這一點。通過相位-頻率曲線的導(dǎo)數(shù)方程解決了頻率隨機游動與負載電容標稱值不精確問題之后，本文測量了一個5MHz晶體諧振器與一個10MHz晶體諧振器的等效參數(shù)。測試結(jié)果表明，本文方法所測等效參數(shù)與供應(yīng)商提供的等效參數(shù)基本一致。由于這兩個諧振器的M值、Q值皆較高，因而供應(yīng)商的測試誤差也會較小。因此，實測實驗間接證明了本方法的有效性。本方法通過頻率測量動態(tài)電阻R1，而頻率是目前

4、測量最準的物理量之一，因此本方法對提高測試精度有一定的益處。除此之外，比較成熟的頻率測量方法也使得本方法操作較為簡便。本文在理論上驗證了此方法的優(yōu)勢，初步實驗也驗證了其可行性。
　　接下來，本文分析了影響溫度補償晶體振蕩器頻率溫度穩(wěn)定度的主要因素——溫滯效應(yīng)。通過分析發(fā)現(xiàn)，傳感器一維溫度信息不能完整描述諧振器四維溫度分布。這導(dǎo)致了同一溫度對應(yīng)不同的輸出頻率。在此基礎(chǔ)上，本文提出了一種實時溫度補償方法，以保持測試環(huán)境的一致性。然后，