[發明專利]一種SC切型石英晶片在線研磨的測頻測試的波形匹配方法

有效

• 申請號: 202010942412.2
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112162147B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 郭彬;潘凌鋒;陳一信;陳浙泊;林建宇;余建安;顏文俊;林斌;周巍;白振興;吳荻葦
• 申請（專利權）人: 浙江大學臺州研究院
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02;G01R29/027;G01R29/033
• 代理公司: 杭州天昊專利代理事務所(特殊普通合伙) 33283
• 代理人: 董世博;趙志鵬

本發明公開了一種SC切型石英晶片在線研磨的測頻測試的波形匹配方法，具體過程如下：1.1)參數設置步驟、1.2)掃頻準備步驟、1.3)波形匹配步驟、1.4)數據處理步驟；本發明提供了一種處理效率高、操作便捷，數據精度高，雙模頻率精準區分的一種SC切型石英晶片在線研磨的測頻測試的波形匹配方法。

技術領域

本發明涉及石英晶片領域，更具體的說，它涉及SC切型石英晶片在線研磨測頻系統。

背景技術

晶體振蕩器（有源晶振、oscillator）和晶體諧振器（無源晶振、crystal）的核心部件是石英晶片，石英晶片的設計優劣在很大程度上決定了振蕩器和諧振器的性能。石英晶片的材料是石英棒材（quartz），由于晶體存在各向異性特征，從石英棒材的不同方向切割下來的石英晶片有著截然不同的效果，石英棒材的切割方法決定了石英晶片的彈性常數、介電常數、膨脹系數、溫度特性等，比如頻率溫度系數，頻率厚度系數，應力補償系數等，這些特性的差異決定了晶體在不同場合的應用。石英棒材的切割能力（如切割精準度、雙轉角切割技術）往往反映一個晶體生產商的技術能力。

常見的切割方式有單轉角的AT、BT、音叉，雙轉角的SC、IT等。SC切型是比較常見的一種切型，尤其是在恒溫晶體振蕩器（OCXO）中有著重要的應用。在切角?=22.5°，?=34.11°時，雙轉角石英晶片的應力系數為零,這種切型的諧振器被稱為SC（stressed-應力，compensated-補償）切型諧振器，即應力并補償型諧振器。由于SC切型諧振器具有應力補償和熱瞬變補償的特點,所以對于那些用在測距，高速目標跟蹤，外層空間通信系統中的低噪聲晶振，以及要求快速啟動的晶振和在強輻射、強震動，溫度劇烈變化環境中使用的晶振，均以使用SC切諧振器做成的晶振為宜，當然，這時晶振的價格會要高一些。

SC切諧振器的唯一缺點是存在一種不需要的B模振動，它比我們需要的C模振動頻率高9.5%左右。 因此SC切晶振中必須加B模抑制網絡以保證晶振工作于C模而B模不振動。有些SC切晶振由于B模抑制網絡設計不妥或網絡元件變質失效等原因，仍然會出現B模振蕩，此時分為兩種情況，一是只有B模在振蕩而C 模沒有振蕩。若用戶用頻率儀測試出來振蕩頻率大約比需要的頻率高10%左右，即可判斷是工作于B模振蕩。另一種情況是B模，C模同時振蕩，兩者相互作用而產生一調頻輸出。

當前在石英晶片的在線研磨過程中，使用的石英晶片在線研磨分析測控儀能穩定的跟蹤測頻和管控AT切型石英晶片的研磨過程。由于AT切型的石英晶片只有一個諧振頻率，因此在該諧振頻率附近進行掃頻時，只會產生一個諧振波形，而現有的測控儀的設計也只是針對石英晶片只有一個諧振波形的頻率測量和管控。

而SC切型雙轉角石英晶片存在B模和C模兩個諧振頻率，并且兩個頻率相差9.5%左右，頻率相差不大，因此通過現有的測控儀有可能測到B模諧振頻率，也有可能測到C模諧振頻率，但是無法確認當前測到的諧振頻率是B模的諧振頻率還是C模的諧振頻。因此使用現有的測控儀進行SC切型石英晶片在線研磨過程測頻存在如下問題：

1、通過頻率自動搜索得到的諧振頻率無法確認是B模的諧振頻率還是C模的諧振頻率。2、即使當前的測控儀測到正確的C模頻率且穩定跟蹤停機，但是我們無法得到B模的頻率，用戶仍然無法確認研磨得到的最終頻率是否正確。3、當前使用的測頻儀在自動搜索頻率過程中，由于只搜索一個頻率值，因此無法確認搜索到的是B模頻率還是C模頻率。同時，當前SC切型石英晶片在完成研磨后要進行頻率確認，只能通過網絡分析儀或其他頻率測量裝置進行B模和C模頻率確認，而無法在研磨機內時就進行頻率確認。

基于上述原因，當前SC切型石英晶片的研磨過程基本還是通過圈數統計進行厚度判斷進行停機控制，再通過網絡分析儀或者其他頻率測量裝置進行頻率確認，這種方式下會造成停機頻率極其不穩定，重復精度低，同時存在頻率判斷出錯的可能。因此在SC切型石英晶片的研磨過程中，如何實現對石英晶片在線測頻測試時的高效波形匹配成為重要的需要攻克的難題之一。

發明內容