汪靖涛[1]2013年在《一种新型小体积高稳晶体振荡器》文中研究表明晶体振荡器作为一种高精度的频率源器件，相当广泛地应用于电子通讯、邮电、航空航天、仪器仪表，国防等民品或军品的多种领域。随着现代电子技术的迅速发展,晶体振荡器技术也朝着小型化、高稳定度、高精度的方向发展。小体积、高稳定度、高精度的晶体振荡器已成为当前晶体振荡器的主流产品。本论文针对晶体振荡器的小型化、高稳定度的发展要求，对一种新型晶体振荡器进行了研究，该振荡器采用了结合恒温技术和温度补偿技术的新的稳频途径，在小体积（20.8mm×13.2mm×7mm）内，实现了在宽温度范围下（-40℃～85℃），晶振的频率温度稳定度指标优于±0.05ppm。同时，研制的晶振产品还具有成本低、易于批量生产等特点。本论文研究的主要内容包括以下几个方面：首先，从理论上对晶体振荡器的频率温度特性进行了分析，并分别对恒温技术和温度补偿技术两个高精度晶振常用技术的原理进行了阐述，同时对两个不同技术对晶振频率温度特性的影响进行了对比分析。然后，在传统的恒温晶振和温补晶振的基础上提出了一个结合两者技术的新型晶振设计方案。通过对传统温度补偿、高精度控温方案与本论文晶振方案的对比和分析，进一步确定了本论文晶振各部分电路的方案。其次，在本论文提出的晶振方案的基础上，对各部分电路的具体实施措施进行了介绍，并展开了详细的系统硬件和软件的设计，包括温度控制电路设计、微机补偿电路设计、单片机程序设计、相关数学模型的建立等。同时，为了实现晶振的自动化调试及测试，设计了一种适合该晶体振荡器的高低温在线调试及测试系统。最后，根据本论文提出的晶振方案及具体实施措施，展开了晶振产品的研制工作。研制并小批量生产了高稳晶振样机，样机产品经过测试，各项性能指标满足项目的要求。晶振样机的测试数据结果表明，本论文新型高稳定度晶振的设计方案及具体实施措施达到了预期的研究目标。
伍晓芳[2]2004年在《小型高稳恒温晶体振荡器的研制》文中认为恒温晶体振荡器是目前频率稳定度和精确度最高的晶体振荡器。它在老化率、温度稳定性、长期稳定度和短期稳定度等方面的性能都非常好,作为精密时频信号源被广泛应用在全球定位系统、通信、计量、遥测遥控,频谱及网络分析仪等电子仪器中。随着科学技术的发展,对恒温晶体振荡器的性能提出了更高的要求。本文主要研究小型高稳定度恒温晶体振荡器的设计。围绕着如何提高恒温晶体振荡器的频率稳定度和缩小它的尺寸,本文集中探讨了以下几个方面的工作:分析了石英谐振器的特性及其对晶体振荡器性能的影响,从而为高稳定度恒温晶体振荡器中对石英谐振器的选择提供了依据。分析了振荡电路基本原理,从而设计出由专用集成芯片构成的压控晶体振荡电路,并对振荡电路PCB板设计中的抗干扰问题进行讨论。对控温电路进行了研究,论述了两种控温方法,一种采用温控芯片ADN8830进行控温,主要是硬件电路设计;由于ADN8830的高度集成化使得外部电路简化,从而提高了器件的可靠性,降低了功耗,使之具有稳定度高、体积小等优点。另一种是采用单片机Atmega8的数字控温,主要是控温软件的设计。为了改善控制性能,我们在经典PID控制算法的基础上,引入了智能积分分离法,不完全微分法。分析了恒温槽内温度场的分布并讨论了测温热敏电阻放置位置对槽温性能的影响,从而设计出高性能的恒温槽。最后,论述了恒温晶体振荡器的主要制作过程和技术指标,并对试制OCXO样品技术性能进行了测试和分析。
高益[3]2004年在《精密恒温晶体振荡器的设计与研制》文中认为恒温晶体振荡器是目前频率稳定度和精确度最高的晶体振荡器。它在老化率、温度稳定性、长期稳定度和短期稳定度等方面的性能都非常好,作为精密时频信号源被广泛应用在全球定位系统、通信、计量、遥测遥控,频谱及网络分析仪等电子仪器中。本文主要研究精密恒温晶体振荡器的设计与自动调试技术。围绕着如何提高恒温晶体振荡器的频率稳定度,改善其启动特性,缩小它的尺寸,并推动恒温晶体振荡器的市场化和批量化生产,本文:(1)在分析和总结恒温晶体振荡器的多种设计方法的基础上,选择了一套最优设计方案:晶体振荡电路采用稳定性高、频率可调的压控晶体振荡电路,控温电路采用体积小、控制精度高的数字控温电路。(2)根据晶体振荡电路的设计原理,设计了稳定性高、频率可调的压控振荡电路;(3)从测温电路、开关驱动电路和温度控制电路等多方面对控温电路进行了研究,引入积分分离PID控制算法、智能积分法和不完全微分PID控制算法,实现了单片机Atmega8的数字控温方法; 着重对测温电路的结构和参数做了详细的讨论和分析;(4)分析了恒温晶体振荡器的启动特性的重要性,并提出了改善启动特性的一系列措施;(5)从PID参数的自动调整和恒温晶体振荡器晶体拐点的自动调试出发,设计了一套适合单片机控温恒温晶体振荡器的性能自动调试系统。
程冰[4]2009年在《高稳低相噪小型恒温晶体振荡器》文中研究说明本文的研究目的是在高可靠性的前提下,降低恒温晶振的相噪,减小其体积,从而减小运载火箭所需要的能源,对我国的卫星性能提升提供更好的技术支撑。本文仅研究卫星上常用的标称频率为10MHz的恒温晶体振荡器。首先分析了振荡器的工作原理,从理论的角度阐明了晶体谐振器及其等效电路、晶体振荡器和温控电路的设计。利用电路的噪声模型分析影响晶体振荡器相位噪声的因素,并给出降低相位噪声的方法。其次,对研制的晶体振荡器进行了测试及环境试验,然后对实验结果进行分析,充分证明了设计的正确性。最后,总结出研制高稳低相噪晶振主要通过电路形式的选取、参数优化、元器件合理选用以及线路布局优化等多种手段来提高晶振的性能。
佘世刚[5]2008年在《高精度K频段星间微波测距技术研究》文中认为地球重力场的精确测量对大地测量、地球物理、地球动力学和海洋学等学科的发展具有极其重要的意义。利用卫星对地球重力场进行测量具有划时代的意义,是当今大地测量领域的研究前沿和关注热点之一。国际上卫星重力场测量主要有叁种模式,即高低卫卫跟踪(SST-h1,如CHAMP卫星);低低卫卫跟踪(SST-11,如GRACE卫星);卫星重力场梯度测量(如GOCE卫星)。其中低低卫卫跟踪技术是地球重力场测量最有价值和应用前景的方法之一。低低卫卫跟踪重力场测量卫星包括叁大有效载荷,即高精度加速度计、双频GPS接收机、高精度K频段星间测距系统(KBR,K Band Ranging System)。其中高精度加速度计、双频GPS接收机,国家在计划中已经投入了大量财力和人力进行预研,取得了一定的成果,而KBR系统的研究因为各种原因仍处于研究阶段。KBR系统所需达到的微米量级测量精度使其成为测距技术的制高点,美国用了20多年时间才研制成功,目前处于高度保密状态。由于系统非常复杂、技术难点多,在我国KBR系统还没有成熟产品。因此,能否研制出星间高精度KBR系统是我国重力场测量卫星能否成功的瓶颈之一。在KBR系统中,作为频率基准的超稳晶振(USO,Ultra-stable oscillators)的技术性能对系统测量精度的影响至关重要,当前国内的技术水平与应用要求相比差距还很大,需要重点攻关突破。本文在研究国内外有关卫卫跟踪(SST,Satellite-to-satellite tracking)技术的基础上,针对现实需要,对用于我国重力场测量卫星的KBR系统方案进行了研究,并提出了关键技术,对关键技术之一——USO进行了深入研究,研制出了满足我国重力场测量卫星使用的USO。本文所研究的主要内容和相关结论如下:1.介绍了卫星重力场测量的基本原理及主要方法。讨论分析了国际上现有的叁种重力场测量卫星工作模式的特点,阐述了采用低低卫卫跟踪模式的原因及优点。2.深入研究了星间双单路微波测距原理,提出了一种用于我国重力场测量卫星的KBR系统设计方案,描述了KBR系统的主要结构,详细分析研究了KBR系统需要突破的七项关键技术,初步提出了各项关键技术的攻关途径;3.对影响KBR系统精度的各种误差来源进行了深入地分析,建立了误差仿真模型,并对各单项误差和系统总体误差进行了初步估算;4.介绍了星载双频GPS接收机的发展过程,分析了星载双频GPS接收机的关键技术及系统设计要点,对GPS接收机和KBR系统一体化设计平台进行了分析;5.在着重分析影响USO频率稳定度,特别是短期频率稳定度的各种因素的基础上,对超稳晶振的主要组成部分石英谐振器、振荡电路、恒温控制系统进行了优化设计,研制成功的USO短期频率稳定度指标达到5×10~(-13)/s(阿伦方差),满足使用要求;6.对KBR系统低频倍频链路进行了研究,研制了用于KBR的八倍频器电路,经过测试,性能满足使用要求。本文的主要创新点为:1.在分析微波测距理论的基础上,提出了我国用于重力场测量卫星的KBR系统设计方案,该方案在全国重力场测量研讨会上得到了专家的认可。对需要突破的关键技术进行了研究和分析;2.对关键技术之一——USO进行深入研究,成功研制出满足我国KBR系统需求的USO和八倍频器,USO短期稳定度指标达到5×10~(-13)/s(阿伦方差),远远超过了国内KBR系统研制初期提出的技术指标要求2×10~(-12)/s(阿伦方差),达到国内领先水平。本文所作的KBR系统基础理论分析及关键技术之一——USO研究,促进了我国KBR系统自主研发进程。KBR关键技术的突破,不仅有利于我国重力场测量卫星的发展,同时对卫星编队飞行、卫星自主导航以及复杂系统设计、高稳定基准频率源、高精度测相等相关技术领域的发展都有深远的影响。
曾健平, 章兢, 晏敏, 张红南, 文剑[6]2003年在《超小型高稳压控恒温石英晶体振荡器设计》文中进行了进一步梳理利用SC切石英晶体谐振器 ,设计了一种超小型压控恒温晶体振荡器。主振级采用皮尔斯电容叁点式结构 ,射极串联B模抑制网络。不采用自动增益负反馈AGC电路 ,关键部件采用热敏电阻温度补偿 ,并从恒温槽结构上综合考虑 ,设计了坦克车载雷达用 30 72MHz晶振 ,各项指标达到了用户要求
祁进[7]2017年在《10MHz小型高稳恒温晶振的研究》文中进行了进一步梳理恒温晶振是一种具有优良性优势的频率发生设备,被广泛运用于现代的许多领域中。在我国的经常运用的恒温晶振短期的稳定度一般控制在10~(-12)/1s量级,在国外的运用中恒温晶振高指标已经达到1×10~(-12)/1s,在目前的运用中还没有达到这种高指标的恒温晶振,以此对10MHz小型高稳恒温晶振的研究,需要对此进行10MHz恒温晶振工作原理的分析,并且针对分析的结果提出进行短期稳定度的改善方法,促使高稳晶振研制实现小型化的设计。
喻彩斌[8]2010年在《高稳恒温石英晶体振荡器设计》文中认为高稳恒温石英晶体振荡器(简称OCXO)是一种非常重要的频率源。由于它具有稳定度高、老化特性好等优点,高稳恒温石英晶体振荡器被广泛应用于通信、雷达、导航等领域中。基于贴片工艺,本文提出了一种高稳石英晶振的设计。首先,在广泛阅读文献的基础上,对文献中的目前主流的石英晶体振荡器及常用的设计思路和方法做了总结和取舍,并得到对电路设计具有指导意义的结论。论述了恒温晶体振荡器用石英谐振器的基本特性：物理特性、频温特性、电气特性、老化特性以及生产工艺流程和主要技术参数,阐述精密恒温箱的原理,分析了常用控温电路的主要优缺点。对恒温槽的设计方法做了概括和分类。从理论上对振荡器设计中的相位噪声、振荡器的Lesson模型、各种振荡电路进行了较为深入的研究。然后,本文设计了一款恒温石英晶体振荡器电路,计算了其主要器件的参数,并对各功能网络中的关键元件及作用进行了详细阐述,通过实验又改进了整体电路设计,以达到老化率、可调范围等各项预定指标的要求。其中的一些改进,对提高电路性能指标是非常有益的。接着本文在分析现有的控温电路及恒温槽的基础上,设计出适合本课题所需要的控温电路及恒温槽,以进一步降低环境温度对振荡器带来的影响。最后,对设计的恒温石英晶体振荡器进行了PCB版设计、整机制作和测试。测试结果表明,设计出的恒温石英晶体振荡器频率稳定度能够达到10-8数量级,相位噪声可达-130dBc/Hz,具有体积小(35×35×13mm3)、老化低(3.9×10-9MHz/d)、功耗低(起始电流400mA,稳定电流90mA)、温度特性好(10-8数量级)等优点,是较为理想的恒温晶振。
蔡林洋, 刘刚, 高俊雄, 王耘波, 喻骞宇[9]2002年在《小型SC切恒温晶体振荡器的研制》文中认为论述了高稳定度、小体积恒温晶体振荡器 (OCXO)的热学结构设计和测温控温方法。采用 SC切叁次泛音石英晶体谐振器作为振荡元件 ,利用 DS1 82 0作为温度探测器 ,以 PIC1 6 F84作为微控制器 ,通过 PID算法和脉宽调制技术 (PWM)对振荡电路进行温度调节与控制 ,以达到恒温目的。研制出体积为 40 mm× 40 mm× 1 4mm、频温特性达 1 0 -8的高稳恒温晶体振荡器
刘中艳[10]2014年在《振动条件下晶振相位噪声分析及其补偿处理技术研究》文中认为在通信、导航、精确制导和雷达等系统中,频率参考源作为其最重要的组成部分之一,它的稳定性直接决定了整个系统的性能。并且随着现代技术的不断发展,对频率参考源的要求也在不断提高,因此,迫切需要研制高稳低相噪的频率参考源。晶体振荡器由于它高Q值的特点,是目前各个领域应用最为广泛的频率参考源。但是由于力频特性的存在,在振动条件下石英晶体的很多参数会发生改变,导致其输出信号相位噪声增加,严重影响了各种先进仪器设备在振动环境下的工作性能。并通过实例分析了振动对星载雷达频综器和通讯系统的影响。本文从晶体振荡器相位噪声这一重要指标着手,介绍了相位噪声的概念及其表征方法,分析了基于Leeson模型和Robins模型的晶体振荡器相位噪声,介绍了叁种常用的相位噪声测量方法及测量原理。从理论上分析了振动对晶体振荡器相位噪声的影响并通过具体的振动实验来观察验证。针对晶体振荡器体积小,质量轻的特点搭建了小型晶振振动平台,该平台能够满足晶体振荡器振动补偿的绝大部分振动环境要求。分析了晶体振荡器的加速度敏感矢量主轴,设计了一种能够快速标定晶体振荡器加速度敏感度矢量主轴的装置。提出了基于数字控制器的电子补偿原理,对电子补偿的时延性进行了分析,得出了其适合低频振动补偿的结论并通过实验验证。分别设计了基于钢丝绳和橡胶垫的机械减振结构,并对钢丝绳减振器的理论模型进行了仿真分析,经过测试得出了机械缓冲适合高频振动补偿的结论。提出了混合补偿方法,结合了电子补偿低频有效和机械缓冲高频有效的特点,达到全频段的补偿。实验结果表明:在10~2k Hz随机振动下晶体振荡器的相位噪声取得了非常明显的改善,改善量达20dB以上。
参考文献：
[1]. 一种新型小体积高稳晶体振荡器[D]. 汪靖涛. 电子科技大学. 2013
[2]. 小型高稳恒温晶体振荡器的研制[D]. 伍晓芳. 华中科技大学. 2004
[3]. 精密恒温晶体振荡器的设计与研制[D]. 高益. 华中科技大学. 2004
[4]. 高稳低相噪小型恒温晶体振荡器[D]. 程冰. 西安电子科技大学. 2009
[5]. 高精度K频段星间微波测距技术研究[D]. 佘世刚. 兰州大学. 2008
[6]. 超小型高稳压控恒温石英晶体振荡器设计[J]. 曾健平, 章兢, 晏敏, 张红南, 文剑. 计量技术. 2003
[7]. 10MHz小型高稳恒温晶振的研究[J]. 祁进. 科技风. 2017
[8]. 高稳恒温石英晶体振荡器设计[D]. 喻彩斌. 湖南大学. 2010
[9]. 小型SC切恒温晶体振荡器的研制[J]. 蔡林洋, 刘刚, 高俊雄, 王耘波, 喻骞宇. 微电子学. 2002
[10]. 振动条件下晶振相位噪声分析及其补偿处理技术研究[D]. 刘中艳. 国防科学技术大学. 2014
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