[發明專利]一種基于模擬補償的溫度補償高頻晶體振蕩器

有效

• 申請號: 201710349262.2
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107257239B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 譚峰;李洋;邱渡裕;葉芃;郭連平;曾浩;潘卉青;戴昌名
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H03L1/02
• 分類號: H03L1/02
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

本發明公開了一種基于模擬補償的溫度補償高頻晶體振蕩器采用閉環反饋補償構架，其功分器將壓控晶體振蕩器的輸出信號分為兩路，其中一路輸入頻率偏差計算模塊，頻率偏差計算模塊計算得到未補償時壓控晶體振蕩器的頻率與期望獲得的目標頻率的頻率偏差，頻率?電壓轉換模塊采用模擬電路，根據頻率偏差得到補償電壓，再經過濾波器對該補償電壓信號濾波后反饋到壓控晶體振蕩器的補償電壓信號輸入端進行補償，使壓控晶體振蕩器輸出期望獲得的目標頻率。本發明不需要溫度傳感器，而是直接將與溫度實時相關的頻率偏差轉換為與之成一一對應映射關系的補償電壓進行溫度補償，克服現有了溫度補償高頻晶體振蕩器中溫度遲滯問題。

技術領域

本發明屬于晶體振蕩器技術領域，更為具體地講，涉及一種基于模擬補償的溫度補償晶體振蕩器。

背景技術

溫度補償晶體振蕩器(TCXO，Temperature Compensate Xtal(crystal)Oscillator)是一種能在較寬的溫度范圍內工作并通過一定的補償方式而保持晶體振蕩器的輸出頻率在一定的精度范圍內(10^-6～10^-7量級)的晶體振蕩器。它具有低功率，開機即能工作，而且具有高穩定性等特點，廣泛應用于各種通信、導航、雷達、衛星定位系統、移動通信、程控電話交換機、各類電子測量儀表中。

現有的溫度補償晶體振蕩器，本質上是帶有溫度補償網絡并由其產生與溫度有關的補償電壓的壓控晶體振蕩器(Voltage Controlled Xtal(crystal)Oscillator，VCXO)。未補償的壓控晶體振蕩器中的關鍵器件是采用AT切石英晶體，其溫度特性曲線近似為一個三次曲線，可以表示為：

f(T)＝a₃(T-T₀)³+a₁(T-T₀)+a₀ (1)

其中，a₃是三次系數項，a₁是一次系數項，a₀是溫度在參考溫度T₀時的振蕩頻率。

對于現有的壓控晶體振蕩器的頻率線性增益特性可以近似表述如下：

f(VC)＝-G(VC-VC₀)+f₀ (2)

其中，G是壓控晶體振蕩器的增益，VC是壓控晶體振蕩器的控制電壓，VC₀是壓控晶體振蕩器的壓控端的輸入電壓，f₀是輸入為VC₀時的振蕩頻率。

那么，作為補償晶振溫度特性的補償電壓VC(T)的方程式可以表述為：

VC(T)＝A₃(T-T₀)³+A₁(T-T₀)+A₀ (3)

此時，A₃＝a₃/G，A₁＝a₁/G，A₀是溫度為T₀時的補償電壓。

為了實現方程式(3)，需要產生一個溫度補償電壓加在壓控晶體振蕩器上進行溫度補償以抵消此頻率溫度特性，從而得到在較寬溫度范圍內的穩定的頻率輸出，達到溫度補償的目的。

目前，溫度補償晶體振蕩器即TCXO的溫度補償是由帶有模擬溫度傳感器的模擬補償電壓發生電路產生補償電壓的方式來實現，主要分為兩種方式進行：