[發(fā)明專利]基于FW-ESN的石英晶振動態(tài)溫頻特性建模方法

有效

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• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN114742006B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設計）人: 鄧曉剛;黃先日;荊勝潔;孫瑞;王樹彬;劉豪
• 申請（專利權）人: 上海柯銳芯微電子有限公司
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367;G06N3/044;G06N3/048;G06N3/08;G06F119/08
• 代理公司: 北京圣州專利代理事務所(普通合伙) 11818
• 代理人: 朱芳斌

本發(fā)明公開了一種FW?ESN的石英晶振動態(tài)溫頻特性建模方法，包括數(shù)據(jù)采集，計算溫度變差、頻率偏移、溫度導數(shù)和溫度二階導數(shù)，以溫度變差、溫度導數(shù)、溫度二階導數(shù)為基礎，構造描述溫度變化的動態(tài)信息的七個動態(tài)特征量，計算加權后的動態(tài)特征量，建立動態(tài)溫頻特性模型并辨識模型參數(shù)步驟。本發(fā)明能夠更好地描述石英晶振的動態(tài)變化規(guī)律，減少頻率偏差預測誤差；能夠更加準確的描述快速溫度變化情形下的溫度頻率關系，提高頻率偏移補償?shù)木取?/p>

技術領域

本發(fā)明涉及一種石英晶振溫度頻率特性建模方法，尤其涉及一種基于FW-ESN的石英晶振動態(tài)溫頻特性建模方法，屬于電子科學技術領域。

背景技術

在現(xiàn)代工業(yè)社會中，石英晶振作為電子系統(tǒng)和設備的關鍵部分基準頻率源，相當于電子系統(tǒng)的心臟，其性能嚴重影響著電子系統(tǒng)的整體性能。然而在通信、導航、儀器儀表及生活電子等領域的實際應用場合中，環(huán)境溫度的變化很大程度上影響著石英晶振輸出頻率的穩(wěn)定性，從而破壞電子系統(tǒng)時鐘信號的準確性。根據(jù)溫度變化對頻率偏移進行準確補償，是石英晶振元件開發(fā)領域中溫補晶振的技術原理，溫度頻率特性的準確建模是實現(xiàn)頻率精準補償?shù)那疤帷?/p>

在靜態(tài)或擬靜態(tài)溫度變化環(huán)境下，溫頻特性模型可以用基于多項式描述的靜態(tài)數(shù)學關系描述，該模型可以較為準確的反映靜態(tài)溫度與頻率變化之間的規(guī)律。然而，在實際應用場合中，環(huán)境溫度變化錯綜復雜，經(jīng)常會出現(xiàn)快速溫度變換的情況，并不滿足靜態(tài)或擬靜態(tài)環(huán)境假設。傳統(tǒng)的多項式描述模型由于未考慮到快速溫度變化導致的動態(tài)因素，往往對頻率偏差的預測精度較低，難以滿足實用要求。因此，針對溫度快速變化環(huán)境，如何建立石英晶振溫度頻率特性的動態(tài)數(shù)學模型，是一個具有挑戰(zhàn)性且非常有實用價值的研究課題。

本發(fā)明提供一種基于特征構造加權回聲狀態(tài)網(wǎng)絡(Feature?Weighted?EchoState?Network,FW-ESN)的動態(tài)溫頻特性建模方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種基于FW-ESN的石英晶振動態(tài)溫頻特性建模方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是：

一種基于FW-ESN的石英晶振動態(tài)溫頻特性建模方法，包括以下步驟：

步驟1：數(shù)據(jù)采集：對石英晶振的溫度T和頻率f進行N次采樣，得到{T(i),i＝0,1,…,N}和{f(i),i＝0,1,…,N}；

步驟2：計算溫度變差、頻率偏移、溫度導數(shù)和溫度二階導數(shù)：

溫度變差ΔT(i)為：

ΔT(i)＝T(i)-T₀???(1)

式中，i＝1,2,L,N表示采樣序號，T₀表示基準溫度；

頻率偏移為：

式中，f₀表示基準頻率；

溫度一階導數(shù)為：

T⁽¹⁾(i)＝T(i)-T(i-1)???(3)

溫度二階導數(shù)為：

T⁽²⁾(i)＝T⁽¹⁾(i)-T⁽¹⁾(i-1)???(4)

步驟3：以溫度變差、溫度一階導數(shù)、溫度二階導數(shù)為基礎，構造描述溫度變化動態(tài)信息的七個動態(tài)特征量：

u₁(i)＝T(i)-T₀???(5)