[實用新型]基于金屬薄膜的應力補償的溫度補償晶體諧振器

有效

• 申請號: 200920031823.5
• 申請日: 2009-01-23
• 公開（公告）號: CN201341127Y
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發明（設計）人: 周渭;賈兆旻;關興水
• 申請（專利權）人: 西安華偉電力電子技術有限責任公司
• 主分類號: H03L1/02
• 分類號: H03L1/02
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司
• 代理人: 彭冬英

技術領域

本實用新型涉及一種晶體諧振器，具體是一種基于溫度傳感材料應力補償晶體溫度頻率特性的晶體諧振器。

背景技術

晶體諧振器已被廣泛應用于通信、郵電、航空航天、國防軍工、電子技術和儀器儀表等技術領域。主要用作這些方面的眾多設備的時鐘或標準頻率源。隨著科技的不斷進步，人們對晶體諧振器的頻率-溫度特性及體積、功耗、成本的要求越來越高。現有的溫度補償晶體諧振器的頻率-溫度補償方法幾乎全是根據晶體器件的頻率-溫度特性，用線路處理的方法進行補償，即用模擬、數字或者微機進行處理，產生對晶體諧振器的補償電壓來補償頻率的變化。一般情況下，用模擬補償的方法，在-50℃~+85℃的范圍內，可獲得頻率-溫度穩定度為±1-2ppm的晶體諧振器，其精度較低；而采用數字和微機補償的晶體諧振器的頻率-溫度穩定度雖高但價格高、功耗大。目前國內采用微機補償的AT切晶體諧振器，在-50℃~+85℃的范圍內頻率-溫度穩定度可以達到±0.5ppm以上。由于采用上述的線路補償方法補償的晶體振蕩器結構比較復雜，體積大、功耗高、成本高，難以滿足近年來科技發展尤其是手機和其它移動通信領域發展的需要；也難以適應溫補晶體諧振器市場的競爭。如我國目前的手機用的溫補晶體諧振器幾乎100％的靠進口解決。尤其要指出的是，現有的溫度補償晶體振蕩器幾乎全部采用了基頻晶體而不是泛音晶體進行頻率補償。其原因是基頻晶體的可拉動性好。但是，其穩定性和老化特性卻比較差。泛音晶體雖然穩定性和老化指標明顯好于基頻晶體，但是泛音晶體的頻率很難用現有技術的方法進行較寬頻率的拉動，所以很難用在壓控和溫度補償晶體振蕩器中。目前國外性能最好的溫度補償晶體振蕩器都是采用穩定性好而拉動性差的(如泛音等)晶體做成的溫度補償晶體振蕩器。由于這種晶體的穩定性很好和可拉動性很差，它的輸出頻率是通過頻率合成的方法得到的。這樣的振蕩器通常用于軍品上，其價格相當昂貴，用現有技術的線路補償方法根本解決不了其性能和價格相矛盾的難題。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術之不足，提供一種基于金屬薄膜的應力補償的溫度補償晶體諧振器，本實用新型基于金屬薄膜的應力調節晶體溫度-頻率特性，利用晶體器件的頻率隨加于其上的應力而變化的特點，來補償溫度對頻率所產生的影響，以構成新一代的溫度補償晶體諧振器。

本實用新型所采用的技術方案是：基于金屬薄膜的應力補償的溫度補償晶體諧振器，包括晶體片(2)和晶體片上的電極(1)，晶體片(1)沿圓周兩側或者電極(2)上設有鍍膜溫度傳感材料(3)。

本實用新型采用真空鍍膜的方法，將對溫度敏感的傳感材料鍍在晶體諧振器的晶體片上或鍍在晶體的電極上，當溫度變化時，通過溫度傳感材料的變形，產生施加于晶體的應力，補償晶體自身隨溫度變化所產生的頻率變化。

與現有技術相比較，本實用新型利用晶體的力-頻特性和溫-頻特性相互補償的關系，來創造新的高性能的溫度補償諧振器。本實用新型所采用的應力補償方法從原理上根本上不同于現有技術所采用的線路補償的模式，是一種全新的補償方法。它大大簡化甚至省略了溫度補償的各種線路，所構成的晶體振蕩器結構簡化，精度高、體積小，成本低及功耗小。采用本實用新型的應力處理的方法而得到的基于溫度傳感材料應力補償晶體諧振器，因此能夠滿意地解決泛音晶體進行較寬頻率的拉動，因而可以將泛音晶體用在壓控和溫度補償晶體振蕩器中。同時解決不了其性能和價格相矛盾的難題。并且得到比現有技術的溫度補償晶體振蕩器更好的頻率-溫度特性、相位噪聲特性、頻率穩定度和老化特性。正是因為高穩定的泛音等晶體仍然在較窄的頻率范圍內具有可拉動調節的特性，當需要更高的精度時，可在使用應力處理的基礎上，僅在很窄的頻率范圍，再采用簡單線路處理的方法調節，就能夠實現進一步獲得更高精度的效果。本實用新型用簡單的應力補償方法，可以獲得良好的溫度補償的效果，所以特別適合于對溫度補償晶體振蕩器的大批量、高精度的生產，再與簡單的線路補償技術結合，能夠進一步提高這類振蕩器的起點和總體水平。對于所占比例相當大的普通溫度補償晶體振蕩器而言，由于去掉了線路控制部分，其短穩指標和相位噪聲特性更好。必將在該應用領域獲得巨大的經濟效益。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例1結構示意圖。

圖2是本實用新型實施例2結構示意圖。

圖3是不同切角晶體片的頻率-溫度特性圖。

圖4是本實用新型實施例1的晶體振蕩器的頻率-溫度特性圖。

圖5是本實用新型實施例2的晶體振蕩器的頻率-溫度特性圖。