[發明專利]一種壓控溫度補償晶體振蕩器

有效

• 申請號: 201611130337.X
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106603011B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 黃顯核;劉東;付瑋
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03B5/04
• 分類號: H03B5/04
• 代理公司: 51220 成都行之專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 溫利平

1.一種壓控溫度補償晶體振蕩器，包括壓控晶體振蕩器、溫度傳感器、ARM控制單元，所述的壓控晶體振蕩器中只有一個負載變容二極管；

首先獲取二元函數f_s＝g(T,V)；計算機控制壓控晶體振蕩器的溫箱到不同的溫度點T₁,T₂,T₃,……,T_m，計算機通過ARM控制單元讀取溫度傳感器采集的溫箱溫度即壓控晶體振蕩器的環境溫度T₁,T₂,T₃,……,T_m，在每個溫度點，計算機通過ARM控制單元輸出依次輸出壓控電壓V₁,V₂,V₃,……,V_n到壓控晶體振蕩器的負載變容二極管上，通過頻率計測得m組輸出頻率為f₁₁,f₁₂,f₁₃,……,f_1n；f₂₁,f₂₂,f₂₃,……,f_2n；f₃₁,f₃₂,f₃₃,……,f_3n；……；f_m1,f_m2,f_m3,……,f_mn；其中，第i個溫度點，依次輸出的壓控電壓V₁,V₂,V₃,……,V_n得到的一組輸出頻率為f_i1,f_i2,f_i3,……,f_in，這樣得到以下數組：

根據上述數組即得到的m組輸出頻率以及對應的環境溫度T、壓控電壓V進行二元函數擬合，得到二元函數：

f_s＝g(T,V)

其中，f_s為壓控溫度補償晶體振蕩器輸出頻率；

然后將二元函數導入ARM控制單元中；

其特征在于，還包括一個調試/工作開關；

在使用時，首先進入調試狀態，調試/工作開關將用戶輸出的控制電壓一方面輸入到壓控晶體振蕩器作為壓控電壓，另一方面也輸入到ARM控制單元，同時，調試/工作開關斷開ARM控制單元輸出的壓控電壓；

用戶連續調節控制電壓，使得壓控溫度補償晶體振蕩器輸出頻率連續變化，以便于找到用戶需要的頻率，當達到需要頻率后，進入工作模式；此時ARM控制單元分以下三步工作：

第一步：采集控制電壓V₀，同時采集此時刻的環境溫度T₀；

第二步：根據二元函數f_s＝g(T,V)，計算得到此時的頻率為f₀＝g(T₀,V₀)；

第三步：調試/工作開關斷開用戶輸出，同時，將ARM控制單元輸出的壓控電壓V₀′輸入到壓控晶體振蕩器作為壓控電壓；壓控電壓V₀′根據二元函數f_s＝g(T,V)，依據當前的環境溫度T₀′計算出來，即將第二步計算得到的頻率f₀以及當前的環境溫度T₀′代入公式f₀＝g(T₀′,V₀′)中，計算得到壓控電壓V₀′；

當前的環境溫度T₀′變化時，通過公式f₀＝g(T₀′,V₀′)，計算得到需要加載的壓控電壓V₀′，同時將壓控電壓V₀′加載在壓控晶體振蕩器上，從而實現溫度補償。

2.根據權利要求1所述的晶體振蕩器，其特征在于，還包括一工作模式開關以及開關k1、k2、k3，具有兩種工作模式：

(1)、工作模式1

工作模式開關使開關k1接通，用戶輸出的控制電壓直接輸入到ARM控制單元，使開關k2斷開，截斷用戶輸出的控制電壓到壓控晶體振蕩器，使開關k3接通，使ARM控制單元輸出的壓控電壓輸入到壓控晶體振蕩器；

先建立一個控制電壓V₀與輸出頻率f₀的對應函數關系，采用線性關系；假設此關系為f₀＝h(V₀)，則使用時，先根據f₀＝h(V₀)計算得到需要輸出頻率為f₀，再通過溫度傳感器獲取當前環境溫度T₀；然后將f₀作為f_s，T₀作為T代入二元函數f_s＝g(T,V)中，通過函數f₀＝g(T₀,V₀)計算出V，即得到需要加載在壓控晶體振蕩器控端上的壓控電壓V₀′，再將壓控電壓V₀′加載在壓控晶體振蕩器壓控端上，則得到需要輸出的頻率；由于f₀＝h(V₀)是連續的，則輸出頻率也是連續的，可以控制電壓V₀的大小來尋找需要的頻率；

(2)、工作模式2

工作模式開關使能調試/工作開關；在工作模式2下，先進入調試態，調試/工作開關使開關k1斷開，使開關k2接通，將用戶輸出的控制電壓V₀一方面輸入到壓控晶體振蕩器作為壓控電壓，另一方面也輸入到ARM控制單元，同時，調試/工作開關使開關k3斷開，從而斷開ARM控制單元輸出的壓控電壓V₀′；

用戶連續調節控制電壓V₀，使得壓控溫度補償晶體振蕩器輸出頻率連續變化，以便于找到用戶需要的頻率，當達到需要頻率后，進入工作模式；此時ARM控制單元分以下三步工作：

第一步：采集控制電壓V₀，同時采集此時刻的環境溫度T₀；

第二步：根據二元函數f_s＝g(T,V)，計算得到此時的頻率為f₀＝g(T₀,V₀)，即將T₀,V₀作為T、V代入得到頻率f_s，即f₀；

第三步：調試/工作開關使開關k1、k2斷開，從而斷開用戶輸出，同時，調試/工作開關使開關k3接通，將ARM控制單元輸出的壓控電壓V₀′輸入到壓控晶體振蕩器作為壓控電壓；壓控電壓V₀′根據二元函數f_s＝g(T,V)，依據當前的環境溫度T₀′計算出來，即將第二步計算得到的頻率f₀以及當前的環境溫度T₀′代入公式f₀＝g(T₀′,V₀′)中，計算得到壓控電壓V₀′；

當前的環境溫度T₀′變化時，通過公式f₀＝g(T₀′,V₀′)，計算得到需要加載的壓控電壓V₀′，同時將壓控電壓V₀′加載在壓控晶體振蕩器上，輸出頻率為f_out即用戶需要的頻率，從而實現溫度補償。