一种OCXO压敏补偿电路及OCXO频率压敏特性改善方法技术

一种OCXO压敏补偿电路及OCXO频率压敏特性改善方法，方法步骤(1)通过真空试验测试OCXO产品的压敏特性，记录不同气压下的频率值，计算出常压和真空下的最大频率变化值Δfmax，计算出归一化频率变化值dy；(2)根据步骤(1)中的试验测试，当真空频率小于常压频率时，构建容性或阻性补偿电路；否则，构建阻性补偿电路；(3)根据步骤(1)中计算出归一化频率变化值dy，结合步骤(2)中构建的具体补偿电路的形式，计算OCXO产品振荡电路中电容Ct11或者电容Ct21的等效控制电容值；(4)根据步骤(3)中计算的等效控制电容值，对步骤(2)中构建的补偿电路中的对应的电容Ct11或者电容Ct21进行处理，使其电容值为对应的等效控制电容值。

A OCXO voltage sensitive compensation circuit and the method for improving the frequency voltage sensitivity of OCXO

A method for improving OCXO varistor OCXO frequency compensation circuit and voltage sensitive characteristics, methods and steps (1) through vacuum test voltage sensitive characteristics of OCXO products, recorded under different pressure frequency value, calculate the maximum frequency change of atmospheric pressure and vacuum value of delta Fmax, calculate the normalized frequency of changes in the value of Dy; (2) according to the steps (1) in the test, when the vacuum pressure is less than the frequency frequency, construction of capacitive or resistive compensation circuit; otherwise, the construction of resistance compensation circuit; (3) according to the step (1) to calculate the normalized frequency change value of Dy, combined with the specific steps (2) in the form of compensation circuit the equivalent capacitance calculation, control OCXO oscillation circuit capacitance or capacitance of Ct21 Ct11; (4) (3) according to the steps in the calculation of the equivalent capacitance of control, step (2) in the construction of the corresponding compensation circuit in the capacitance or capacitance of Ct2 Ct11 1, the capacitance value is equivalent to the equivalent control capacitance value.

【技术实现步骤摘要】
一种OCXO压敏补偿电路及OCXO频率压敏特性改善方法
本专利技术属于OCXO(高稳定晶体振荡器)
，特别涉及一种OCXO产品在压力变化环境中改善输出频率压敏特性的方法。该方法通过在OCXO电路中加入补偿电路，该电路在OCXO产品环境压力变化时，由压力传感器获取压力信息并将其转换为电参数，控制电路根据产品的特性进行负载电容调整，达到补偿频率变化的目的。
技术介绍
OCXO产品在使用过程中输出频率会随着外界环境压力变化而变化，主要由于晶体自身为压力敏感器件，OCXO产品在经历这一环境变化过程中会发生输出频率的偏移，偏移量为±1E-8～1E-7。宇航应用的OCXO的输出频率准确度指标要求一般在±5E-8～1E-7量级，因此系统应用时会出现在常压时频率准确度指标满足要求，而在真空环境下指标超差或失锁现象。目前，对于OCXO频率随压力的变化基本不做处理，未见公开报道，一般通过在OCXO应用于压力环境变化时提前通过常压和真空试验测试频率的变化量，在常压调试时留出变化余量来解决，在系统联试时更改系统参数，较为繁琐。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了OCXO压敏补偿电路及OCXO频率压敏特性改善方法。本专利技术的方案一：一种OCXO压敏补偿电路，在OCXO产品振荡电路之外增加一个容性压力传感器；所述的OCXO产品振荡电路等效形式为电阻Rq、电感Lq、电容Cq三者串联后与电容C0并联，并联后的两端串联电感Lt1、电容Ct11，组成振荡回路；容性压力传感器并联在电容Ct11两端。本专利技术的方案二：一种OCXO压敏补偿电路，在OCXO产品振荡电路之外增加一个阻性压力传感器和变容二极管Ct21；所述的OCXO产品振荡电路等效形式为电阻Rq、电感Lq、电容Cq三者串联后与电容C0并联，并联后的两端串联电感Lt1、电容Ct21，组成振荡回路；阻性压力传感器的输出接入振荡回路，变容二极管Ct21并联在电容Ct22两端。进一步的，还包括运算放大器，阻性压力传感器的输出经过运算放大器放大后接入振荡回路。一种OCXO频率压敏特性改善方法，步骤如下：(1)通过真空试验测试OCXO产品的压敏特性，记录不同气压下的频率值，计算出常压和真空下的最大频率变化值Δfmax，计算出归一化频率变化值dy；(2)根据步骤(1)中的试验测试，当真空频率小于常压频率时，构建权利要求1或者权利要求2的补偿电路；否则，构建权利要求2的补偿电路；(3)根据步骤(1)中计算出归一化频率变化值dy，结合步骤(2)中构建的具体补偿电路的形式，计算OCXO产品振荡电路中电容Ct11或者电容Ct21的等效控制电容值；(4)根据步骤(3)中计算的等效控制电容值，对步骤(2)中构建的补偿电路中的对应的电容Ct11或者电容Ct21进行处理，使其电容值为对应的等效控制电容值。进一步的，当构建的是方案一所述的补偿电路时，等效控制电容值通过下述公式计算：其中，采用Cq、Ct12分别代表补偿电路中晶体等效电容Cq、容性压力传感器的电容值；ΔC为容性压力传感器的输出特性。进一步的，当构建的是方案二所述的补偿电路时，等效控制电容值通过下述公式计算：其中，采用Cq、Ct21分别代表补偿电路中晶体等效电容Cq、变容二极管的电容值Ct21；Vt为阻性压力传感器的输出电压，φ＝0.7V，n是变容二极管电容变化指数，α传感器压感灵敏度，ΔP压力变化值。进一步的，当构建的是包含运算放大器的补偿电路时，等效控制电容值通过下述公式计算：其中，采用Cq、Ct21分别代表补偿电路中晶体等效电容Cq、变容二极管的电容值Ct21；Vt为阻性压力传感器的输出电压，φ＝0.7V，n是变容二极管电容变化指数，α传感器压感灵敏度，ΔP压力变化值，k运算放大器的比例因子。进一步的，对步骤(4)处理后的OCXO产品重新进行常压真空试验，以验证OCXO频率压敏特性改善效果。进一步的，当需要提高OCXO产品在整个压力变化过程中输出频率准确度时，对变容二极管Ct21或者容性压力传感器进行线性化处理，得到新的变容二极管Ct21或者容性压力传感器的电容值，重新执行步骤(3)、(4)。本专利技术与现有技术相比有益效果为：(1)本专利技术解决OCXO产品因外界环境压力变化导致的频率准确度发生变化的方法，该方法基于压力传感器将压力变化转化为电参数变化，通过控制电路补偿调整，使OCXO输出频率准确度保持稳定，提高了产品的性能和环境适应性。(2)本专利技术补偿方法采用模拟电路器件较少，可靠性高。同时本方案采用了比例运放电路，提升了电路的补偿能力和扩大了压敏补偿器件的选择范围，降低了电路成本。(3)本专利技术提高了OCXO产品压敏特性指标及一致性，提高了成品率，有效降低了系统应用时对OCXO频率准确度的容限要求，提高了系统可靠性。(4)使用运算放大器完成了双向补偿的切换和放大驱动，提高了系统补偿能力，同时扩展了压敏器件的选择范围。附图说明图1为本专利技术压力补偿电路原理图；图2为本专利技术容性压力补偿电路示意图；图3为本专利技术阻性压力补偿电路示意图。具体实施方式如OCXO用于产生稳定的参考信号，为了保证产品输出频率准确度的平稳性及产品在地面联试和在真空环境使用中的一致性，采用了电路补偿的方式进行频率补偿。补偿电路在OCXO产品压力变化时，由压力传感器获取压力信息并将其转换为电参数，控制电路根据产品的特性进行负载电容调整，达到补偿频率变化的目的。如图1所示，OCXO压敏补偿电路主要包括压力传感器、控制网络和对象OCXO的振荡电路；当压力传感器可以采用容性压力传感器也可以采用阻性压力传感器，当为阻性压力传感器时，补偿电路中需要增加运算放大器。压力传感器主要完成气压变化至电特性参数的转换，运算放大电路将阻性压力传感器输出的电压进行运算放大，以满足控制网络的对电压需求；控制网络功能是实现不同电压值下等效负载电容的变化，以完成OCXO输出频率的调整补偿。图2为本专利技术容性压敏补偿电路的示意图，该补偿电路在OCXO产品振荡电路之外增加一个容性压力传感器；所述的OCXO产品振荡电路等效形式为电阻Rq、电感Lq、电容Cq三者串联后与电容C0并联，并联后的两端串联电感Lt1、电容Ct11，组成振荡回路；容性压力传感器Ct12并联在电容Ct11两端。由于容性压力传感器随气压单调变化(容值随压力减小而减小)，因此该方法只适合产品频率在真空下较常压下频率变小的情况。如3为本专利技术阻性压敏补偿电路的示意图，该补偿电路在OCXO产品振荡电路之外增加一个阻性压力传感器和变容二极管Ct21；所述的OCXO产品振荡电路等效形式为电阻Rq、电感Lq、电容Cq三者串联后与电容C0并联，并联后的两端串联电感Lt1、电容Ct22，组成振荡回路；阻性压力传感器的输出接入振荡回路，变容二极管Ct21并联在电容Ct22两端。该方案可通过运算放大器实现所有工况(频率由常压进入真空变大或变小)下的频率变化。当所选择阻性压敏传感器输出电压较小时(如mV量级)，可用运放电路将输出电压提高至(V量级)，提高了电路补偿能力和器件的可选择性。图2、3中给出的只是一种最简单的实现方式，在该实现方式下，图2中的电容Ct11对应控制网络，图3中的Ct21和Ct22对应控制网络、k对应运算放大电路。一种OC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种OCXO压敏补偿电路，其特征在于：在OCXO产品振荡电路之外增加一个容性压力传感器；所述的OCXO产品振荡电路等效形式为电阻Rq、电感Lq、电容Cq三者串联后与电容C0并联，并联后的两端串联电感Lt1、电容Ct11，组成振荡回路；容性压力传感器并联在电容Ct11两端。

【技术特征摘要】
1.一种OCXO压敏补偿电路，其特征在于：在OCXO产品振荡电路之外增加一个容性压力传感器；所述的OCXO产品振荡电路等效形式为电阻Rq、电感Lq、电容Cq三者串联后与电容C0并联，并联后的两端串联电感Lt1、电容Ct11，组成振荡回路；容性压力传感器并联在电容Ct11两端。2.一种OCXO压敏补偿电路，其特征在于：在OCXO产品振荡电路之外增加一个阻性压力传感器和变容二极管Ct21；所述的OCXO产品振荡电路等效形式为电阻Rq、电感Lq、电容Cq三者串联后与电容C0并联，并联后的两端串联电感Lt1、电容Ct21，组成振荡回路；阻性压力传感器的输出接入振荡回路，变容二极管Ct21并联在电容Ct22两端。3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于：还包括运算放大器，阻性压力传感器的输出经过运算放大器放大后接入振荡回路。4.一种OCXO频率压敏特性改善方法，其特征在于步骤如下：(1)通过真空试验测试OCXO产品的压敏特性，记录不同气压下的频率值，计算出常压和真空下的最大频率变化值Δfmax，计算出归一化频率变化值dy；(2)根据步骤(1)中的试验测试，当真空频率小于常压频率时，构建权利要求1或者权利要求2的补偿电路；否则，构建权利要求2的补偿电路；(3)根据步骤(1)中计算出归一化频率变化值dy，结合步骤(2)中构建的具体补偿电路的形式，计算OCXO产品振荡电路中电容Ct11或者电容Ct21的等效控制电容值；(4)根据步骤(3)中计算的等效控制电容值，对步骤(2)中构建的补偿电路中的对应的电容Ct11或者电容Ct21进行处理，使其电容值为对应的等效控制电容值。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：当构建的是权利要求1所述的补偿电路时，等效控制电容值通过下述公式计算：

【专利技术属性】
技术研发人员：杨磊，秦玉浩，杜二旺，程冰，冯志富，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61