加热电流对恒温晶振温度稳定性的影响

通信技术的发展对恒温晶振的小型化需求越来越高。在设计一款小尺寸的恒温晶振时发现,环境温度从-40℃到85℃时,频率曲线一致向上,难以满足±3×10^(-9)频率温度稳定度要求。经分析表明,晶振的加热电流随环境温度而变化,在通过低电导率的接地引线时引起晶振PCB内的地电压波动,进而导致变容管的偏置电压发生变化。采用双地法和补偿法解决了加热电流引起的地电压波动对恒温晶振温度稳定性的影响。

基于GRU神经网络的恒温晶振频率漂移预测

恒温晶振作为新时代5G通信系统的重要器件,其频率稳定性相当重要,准确预测恒温晶振频率漂移可以提高系统工作状态的安全性与可靠性。为进一步提高频率漂移预测精度,满足5G通信系统需求,提出了一种基于门控循环单元(GRU)神经网络的晶振频率预测模型。该模型同时考虑温度、老化两种因素,并利用神经网络具有出色的自适应性与非线性泛化能力,学习恒温晶振频率漂移变化规律。最后以14 d实测数据为例进行研究分析,并与循环神经网络、长短时记忆神经网络做对比实验,以均方根误差、平均绝对误差、算法运行时间作为评价指标,结果表明GRU网络具有更高的预测精度、更快的运算速度。

基于GNSS和ZYNQ的恒温晶振驯服装置研究

为了提高恒温晶振频率的准确度和稳定度,设计了基于ZYNQ技术的GNSS驯服恒温晶振频标装置。在ZYNQ的PL端采用粗测量加细测量的方法测量时间,PS端使用奇异值剔除与滤波算法对测量数据进行处理,实现恒温晶振频率的驯服和时间跟踪。采用模块化设计和编程,提高了装置的通用性和可移植性。通过实验测试,对恒温晶振驯服前后的数据进行多次比对,结果表明其平均频率准确度达到1.09×10^(-12),频率稳定度达到8.56×10^(-12),其稳定度提升了两个数量级。

基于TDC的GPS驯服恒温晶振系统设计

为满足测控系统对高精度时间频率的要求,设计了一种基于时间数字转换器(TDC)的驯服恒温晶振系统。使用GPS对恒温晶振进行实时校准,获得了高精度的频率信号。通过TDC测量时差数据计算得到恒温晶振的频率准确度,其时差测量精度达到250 ps。采用优化的递推平均滤波算法对时差数据进行滤波处理,消除了GPS秒信号抖动引入的干扰,缩短了频率驯服时间,频率驯服精度优于3×10-11。

恒温晶振(OCXO)计算机辅助调试和自动测试系统

介绍恒温晶振 (OCXO)调试和测试的基本原理 ,讨论 OCXO计算机辅助调试和自动测试系统的设计要点和关键技术 ,包括系统功能与结构 ,软、硬件设计要点等。该系统已投入实际使用 。

基于GPS与恒温晶振的瞬变电磁同步时钟系统

针对恒温晶振长期稳定性差和GPS易受干扰、短期稳定性差等问题,设计了基于GPS与恒温晶振的瞬变电磁同步时钟系统。该系统采用"ARM+CPLD"的模式作为核心处理单元,以GPS的秒脉冲信号为基准,采用频率偏差测量模块在2个相邻的秒脉冲之间对高频信号的晶振频率进行检测,并采用自适应PID控制器实现对恒温晶振输出频率的调节,有效地解决了因单个频率偏差过大而影响恒温晶振控制电压精度的问题,提高了系统的稳定性;以秒脉冲信号为计时器,定时对分频器进行复位操作,实现了恒温晶振累积误差的自动消除,保证了输出信号相位的同步。测试结果表明,该系统实现了瞬变电磁发射机和接收机的高精度同步,在GPS信号正常的情况下,同步精度约为270ns;在GPS信号丢失的情况下,同步精度约为350ns。目前该系统已成功应用到瞬变电磁探测系统中,大量应用结果表明,该系统稳定性好,同步精度高。

一种恒温晶振专用集成电路芯片设计

介绍了一种基于BiCMOS工艺的恒温晶振专用集成电路芯片。该芯片集成了分立式恒温晶振的大部分有源和无源器件,包括稳压、振荡、控温和输出缓冲等单元电路。稳压、振荡等对相位噪声影响较大的电路其关键部分采用双极工艺器件设计;控温、输出缓冲等电路采用CMOS工艺器件设计;二者结合降低相位噪声的同时减少了芯片版图面积。稳压电路引入了动态补偿网络,以增强电路稳定性;振荡电路采用科尔匹兹并联振荡电路,该电路所需器件少且工作稳定,利于集成。实测结果表明,用该芯片结合10 MHz SC切晶体谐振器研制的恒温晶振样品相位噪声达到-103 dBc/Hz@1 Hz,-128 dBc/Hz@10 Hz,-142 dBc/Hz@100 Hz,-151 dBc/Hz@1 kHz;频率-温度稳定性在-55～+70℃范围内优于±2×10-8。

GPS驯服压控恒温晶振的研究与实现

利用GPS提供的高稳定度的授时信号控制本地压控恒温晶振的频率。使用VHDL语言描述误差数字信号产生模块，并在CPLD芯片中实现。提高了本地压控恒温晶振的频率日稳定度和年稳定度，增强了压控恒温晶振的工作环境，克服了普通恒温振的频率漂移和机械恒温晶振机械调整的繁琐与不便。

基于GPS的恒温晶振频率校准系统的设计与实现

针对目前广泛对高精度频率源的需求,利用FPGA设计一种恒温晶振频率校准系统。系统以GPS接收机提供的秒脉冲信号为基准源,通过结合高精度恒温晶振短期稳定度高与GPS长期稳定特性好、跟踪保持特性强的优点,设计数字锁相环调控恒温晶振的频率。详细阐述系统的设计原理及方法,测试结果表明,恒温晶振的频率可快速被校准到10 MHz,频率偏差小于0.01 Hz,具有良好的长期稳定性,适合在多领域中作为时间频率的标准。

喷泉钟驾驭恒温晶振方法研究

喷泉钟驾驭氢钟、晶振等频率源,能够输出标准频率。为了实现上述目标,本文使用自由运转的恒温晶振5 MHz频率输出作为喷泉钟的本振信号,尝试利用喷泉钟锁定恒温晶振。5 MHz本振信号经过倍频和频率综合生成铯原子喷泉钟激励微波源所使用的9.192 GHz的频率信号。喷泉钟使用PI锁定方法,得到此激励微波源的频率信号与铯原子超精细能级跃迁频率信号的差值。为了驾驭恒温晶振,将恒温晶振5 MHz信号经过相位微跃器的调整,锁定至喷泉钟的超精细能级跃迁频率信号。喷泉钟运行周期约为1.5 s,产生一个频率差值。我们使用每5个频率差值计算一个平均频率差值,多个平均频率差值经过局部加权线性回归算法,预估下一个平均频率差值。预估的频率差值经过计算,得到相对频率调整量。计算模拟表明,存在一组合适的计算参数,使得调整后的纸面频率差值数据稳定度大幅提高。使用这种驾驭方法,将得到的相对频率调整量反馈至相位微跃器。实验表明,参考恒温晶振的相位微跃器5 MHz信号频率漂移消失,中长期频率稳定度有极大的改善。

优良短期稳定度10 MHz恒温晶振研制

分析了恒温晶振工作原理的基础上,提出了改善恒温晶振短期稳定度的方法。通过开展低噪声主振电路设计、高精度控温电路设计、精密双层恒温槽设计及合理选用关键元器件等具体措施,研制出具有优良短期稳定度的10 MHz恒温晶振,并对短期稳定度测试方法进行了研究。通过TSC5115短稳测试仪测试,该10 MHz恒温晶振短期稳定度达到了2×10-13/s,体积为65mm×65mm×35mm。

基于LabVIEW的恒温晶振自动测试系统

在一些恶劣环境条件下,恒温晶振以其出色的频率稳定性指标发挥着重要作用。论文基于LabVIEW语言和矩阵开关研发了一套恒温晶振测试系统,该系统兼容IE488、UDP、RS485等多种通信协议,单批最多可实现16只恒温晶振在不同温度下的频率和电流的测试,该系统开发周期短、部署灵活、成本低廉。

10MHz小型高稳恒温晶振的研究

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。

基于GPS/BDS双模接收机的恒温晶振驯服方法

本文研究了一种提高恒温晶振长期稳定性的方法,以GPS/BDS接收机输出的秒脉冲信号为参考信号,校正补偿恒温晶振的频率偏移,在不破坏晶振短期稳定性的前提下,获得更好的长期稳定性.采用中位值平均滤波和卡尔曼滤波消除相位差的跳变和随机抖动,使用带死区的增量式PID算法控制晶振频率,使其和GPS/BDS接收机输出的秒脉冲信号同步.测试结果表明:驯服后的晶振和铯钟的钟差峰-峰值不超过47 ns,100 s采样Allan方差为6.22×10^(−11),10000 s采样的Allan方差约为1.02×10^(−12).证明该驯服方法可以使晶振的长期稳定性得到有效提升,是一种可靠有效的驯服方法.

一种小型超低相噪恒温晶振的设计

该文分析了晶振超低相噪设计方法及影响因素,重点阐述了有载品质因数(Q)值、电路结构等对相噪的影响,并基于改进型的巴特勒振荡电路在小体积下进行了超低相噪恒温晶振的设计,对其主振电路、放大电路、稳压电路等进行了概要的分析。该文研制的100 MHz小型超低相噪恒温晶振体积达到20mm×20mm×10mm,相噪指标最优达到-168dBc/Hz@1kHz,达到了预期的研制目标。

一种超小型抗振恒温晶振的研制

晶体振荡器是振动敏感器件,通常在振动条件下晶振的相位噪声会恶化。该文分析了抗振恒温晶振(OCXO)的设计方法及影响因素,阐述了振动对晶振相位噪声的影响,并采用微型减振器及低加速度灵敏度晶体谐振器设计了100 MHz超小型抗振恒温晶振。该文研制的100 MHz超小型抗振恒温晶振体积仅为25.4 mm×25.4mm×15mm,振动条件下相噪指标最优达到-147dBc/Hz@1kHz,达到了预期的研制目标。

保持模式下恒温晶振频率补偿方法

提出了一种恒温晶振在保持模式下输出频率的老化补偿和温度补偿方法,基于批量生产的晶振在驯服及保持阶段测试中积累的大量历史数据,建立了老化补偿和温度补偿模型,对老化特性和温度特性趋势进行了预测,计算出不同时间段及温度偏差所对应的补偿量,有针对性地进行补偿,使恒温晶振在保持模式下依然输出较高精度的频率,为系统高精度守时提供了保障。实验结果表明,该老化特性补偿和温度特性补偿方法可以显著改善晶振在保持模式下的频率漂移,目前已经应用于实际生产的晶振模块产品。

新型恒温晶振原理及实现

描述了一种新型恒温晶振(OCXO)的设计方案,在恒温晶振(OCXO)研究基础上,通过对控温电路的优化设计,并采用热敏网络补偿技术,以恒温控制为主,温度补偿为辅,先进行恒温控制,再进行温度补偿。两者相互结合取得优良的温频特性。新型恒温晶振的工作电压仅为5V。其温度-频率特性及相位噪声分别达到≤±1ppb(-40^+70℃)和≤-158dBc/Hz@1kHz的指标。稳态功耗仅为1.2W,体积为36*27*12.7mm。

一种恒温晶振老化趋势拟合算法

本文介绍了一种恒温晶振老化趋势拟合算法,该方法基于批量生产中积累的大量数据,结合最小二乘法,使用单纯形法与二分查找拟合晶体振荡器长期老化模型公式:0f(t)=A(ln(Bt+1))+f中的系数,并计算长期老化指标,使用EXCEL宏功能实现批量数据处理,在生产过程中为恒温晶振的长期稳定性提供判定依据。

一种基于门振荡电路的恒温晶振设计

门电路振荡器是一种新型的振荡器,本文介绍了基于门振荡电路的恒温晶振设计方法,对其电路的组成部分振荡电路、控温电路、稳压电路、放大电路等进行了详细分析,并给出了研制晶振的测试结果,结果表明恒温晶振在体积为36mm×27mm×13mm的情况下,其相位噪声、频率温度稳定性等技术指标达到了预期的研制目标。