[發明專利]一種低相位噪聲抗振型晶體振蕩器

有效

• 申請號: 201911199686.0
• 申請日: 2019-11-29
• 公開（公告）號: CN110958014B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 田雨;譚峰;葉芃;邱渡裕;郭連平;曾浩;楊擴軍;蔣俊
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;優利德科技（中國）股份有限公司
• 主分類號: H03L3/00
• 分類號: H03L3/00
• 代理公司: 成都行之專利代理有限公司 51220
• 代理人: 溫利平

本發明公開了一種低相位噪聲抗振型晶體振蕩器，采用基于模擬電路的閉環反饋補償構架，其功分器將壓控晶體振蕩器的輸出信號分為兩路，其中一路輸入相位～電壓轉換電路，根據壓控晶體振蕩器輸出信號的相位轉換為對應的電壓信號，再經過電壓比對電路與參考電壓作差，產生補償電壓差信號，再經過加法電路與壓控電壓V₀進行相加，得到補償后的壓控電壓濾波器對壓控電壓V_c濾波后，并加載到壓控晶體振蕩器的壓控端進行補償，實現對輸出信號相位的補償。與現有有源補償的抗振型晶體振蕩器相比，直接將與振動實時相關的相位，轉換為與之成一一對應映射關系的補償電壓進行補償，該方法能夠克服現有抗振型晶體振蕩器中由于使用加速度感器引起的遲滯問題。

技術領域

本發明屬于晶體振蕩器技術領域，更為具體地講，涉及一種低相位噪聲抗振型晶體振蕩器。

背景技術

抗振晶體振蕩器(Anti-vibration crystal Oscillator，以下簡稱AVXO)是一種能在特定振動環境工作并通過一定方式保持晶體振蕩器的輸出相位在一定的精度范圍內的晶體振蕩器。它具有低相噪，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、移動通信以及各類電子測量儀器儀表中。

抗振晶體振蕩器本質上是帶有振動補償網絡并由其產生與振動有關的補償電壓的壓控晶體振蕩器(Voltage Controlled crystal Oscillator，以下簡稱VCXO)。由于晶體振蕩器是對振動極為敏感的器件，其相位噪聲指標在動態條件下通常會嚴重惡化，從而嚴重影響整機系統的關鍵性能。隨機振動加速度引起的晶體振蕩器單邊帶相位噪聲表示如下：

式中，A_p是振動最大幅度，A是振動實時幅度，Q_L為振蕩器振蕩回路的有載品質因數，是晶振因加速度產生的相位變化，f₀是中心頻率，f_v是振動頻率。

對于常用的壓控振蕩器的線性相位增益特性可以近似表述如下：

其中，是壓控晶體振蕩器的壓控～相位靈敏度，V_C是壓控晶體振蕩器的控制電壓，是壓控晶體振蕩器的壓控端的壓控中心電壓，是輸入壓控中心電壓為時的相位。

為了實現方程式(2)，需要產生一個補償電壓加在壓控晶體振蕩器上進行補償以抵消由振動產生的相位漂移，從而使得振蕩器在振動下輸出相位穩定，達到補償的目的。

目前，實現抗振晶體振蕩器的有源補償方法是基于加速度傳感器的有源補償網絡的抗振晶體振蕩器。圖1是基于加速度傳感器的有源補償網絡的抗振晶體振蕩器原理框圖。如圖1所示，該抗振晶體振蕩器是一種開環補償方式，利在加速度傳感器及調理電路101中，用加速度傳感器測量晶體振蕩器受到振動的實時振動加速度，然后通過調理電路得到加速度微處理器102根據加速度計算出補償電壓值，再通過補償網絡產生一個補償電壓并將該補償電壓施加到壓控晶體振蕩器104上，以抵消振動引起的晶體振蕩器的相位變化即相位噪聲。

顯然，現有的基于加速度傳感器的有源補償網絡的抗振晶體振蕩器是采用開環式補償構架，要用到加速度傳感器，該加速度傳感器在電路上盡可能的靠近晶體諧振器，而晶體諧振器的諧振器是被單獨封裝在密閉空間內，這就不可避免地產生了遲滯，對抗振晶體振蕩器的補償精度有明顯影響。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種低相位噪聲抗振型晶體振蕩器，以避免傳感器感知的加速度與諧振器的實時加速度不一致而帶來的誤差問題，降低相位噪聲。

為實現上述發明目的，本發明低相位噪聲抗振型晶體振蕩器，包括：

壓控晶體振蕩器，用于產生所需要的信號(輸出信號)；

其特征在于，還包括：