一种智能化晶振相噪综合补偿方法技术

本发明专利技术提供的一种智能化晶振相噪综合补偿方法，涉及电子技术领域，包括电子系统，电子系统内设有晶振，还包括以下步骤：(1)根据电子系统的要求确定相噪容许值和降噪频段；(2)获取电子系统的功率谱函数和晶振的实际相位噪声值；(3)计算电子系统的权重因子Q；(4)根据权重因子和相噪容许值设计相噪补偿系统，通过使用本发明专利技术的智能化晶振相噪综合补偿方法，能够使晶振模块在恶劣振动环境下能够保持高稳定性的频率信号输出，同时保证模块在随机振动下不出现损坏。

An intelligent comprehensive compensation method of crystal phase noise

【技术实现步骤摘要】
一种智能化晶振相噪综合补偿方法
本专利技术涉及电子
，尤其涉及一种智能化晶振相噪综合补偿方法。
技术介绍
频率源系统由晶振模块及频综电路组成，在振动条件下，不仅晶振模块中的晶体谐振器工作状态受振动影响，而且电容、电感、变容管等电路器件同样会引起振荡器相噪恶化，整个频率源系统的相噪恶化值可达10dB-50dB。在飞行试验中，外测设备经常出现测量精度下降、信号中有低频干扰调制或锁相环失锁等现象，直接导致系统不能正常工作。随着电子装备小型化、高频段的发展趋势以及平台的更高振动量级特点，对模块提出了更小减振空间和更纯净的频率信号的要求。目前，频率源系统广泛采用的钢丝绳减振器、橡胶减振器等被动减振方法均以改善隔振率为目标，已经远远不能满足系统对频率源系统稳准纯的苛刻要求。因此，由环境振动引起频率源相位噪声问题已成为制约电子装备系统性能提高的一个极其重要的瓶颈问题。国内外空间高速飞行器电子系统设计领域中，对通讯、导航、雷达使用的基准频率源都采用了各种减振方案。但是，在实际工程中，为了满足系统要求，研发者往往需要不断提高隔振率，这通常需要占用更多的系统资源(体积、重量、用电量、信号通道数)，以至于高纯度的频率源系统只能长期停留在实验室水平，且同一设计方案的频率源系统在振动环境中的环境适应性差别较大，这给频率源减振降噪设计带来巨大的困惑。因此，同时考虑隔振率和电性能指标为设计目标，综合利用电补偿和减振降噪的优点，期望设计出振动条件下高稳定性的晶振模块。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供了一种智能化晶振相噪综合补偿方法，能够使晶振模块在恶劣振动环境下能够保持高稳定性的频率信号输出，同时保证模块在随机振动下不出现损坏。本专利技术提供的一种智能化晶振相噪综合补偿方法，包括电子系统，电子系统内设有晶振，还包括以下步骤：(1)根据电子系统的要求确定相噪容许值和降噪频段；(2)获取电子系统的功率谱函数；(3)计算电子系统的权重因子Q；(4)根据权重因子和相噪容许值设计相噪补偿系统。其中，相噪容许值为电子系统降噪频段范围要求的相位噪声值，所述降噪频段包括超过5KHz的高频段和低于5KHz的低频段，步骤(2)中的功率谱函数为电子系统在工作环境下测得的，通过对具体的系统指标设计对应的补偿方法，以最小化系统资源、最大化降噪效果。更进一步的，所述步骤(3)具体包括，(31)计算功率谱函数中各个关键频点的权系数ci；(32)获取各关键频点的实际相位噪声值；(33)计算权重因子Q，其中：e表示自然常数，表示相噪容许值，表示加权因子，Li为关键频点的实际相位噪声值，为关键频点的理想相位噪声值。其中ci的计算公式为：其中，f1,f2,f3,f4为功率谱函数上功率谱密度转折点对应的频率，fa,fb为需要降噪的频段范围。所述关键频点为fa到fb降噪频段范围内随机选取的点，所述关键频点根据fa,fb与f1,f2,f3,f4位置关系的不同具有不同的权系数ci。其中，所述晶振的实际相位噪声值是在电子系统工作环境下测得的相位噪声值，更进一步的，还包括步骤(5)根据确定的相噪容许值选择相关器件的参数，并对相噪补偿系统进行仿真，以确定补偿设计方案。所述仿真包括电路仿真及动力学仿真，通过利用电路仿真软件及动力学仿真软件进行相应的仿真计算，以估算降噪效果。其中，所述仿真具体包括，(51)对相噪补偿系统进行仿真，并记录各个关键频点的偏差值；(52)根据偏差值修改对应关键频点的加权因子：其中，wi为随机取值，为仿真时该关键频点的相位噪声值；(53)根据加权因子调整权重因子，并根据权重因子调整相噪补偿系统；(54)重复步骤(51)-(53)，直到调整后的相噪补偿系统的相噪恶化值在相噪容许值之内，其中，wi为根据调试经验确定的随机调试值，根据不同的晶振模块类型，取值有差异，但必须为正数。更进一步的，还包括步骤(6)验证所述补偿设计方案是否达到各频段相位噪声的要求，若是则确定为晶振模块综合补偿方案，若否，则继续调整补偿设计方案。通过实验，使本专利技术既不仅仅进行仿真计算来设计，也不完全依赖实验调试，可有效降低设计成本和保障方案实际效果。通过采用以上的技术方案，本专利技术的有益效果是：提供了一套智能化晶振相噪综合补偿方法，以实现电子系统在晶振振动条件下相位噪声的全频段智能补偿，以满足使用需求。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1为本专利技术智能化晶振相噪综合补偿方法设计流程示意图。具体实施方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。本专利技术提供的一种智能化晶振相噪综合补偿方法，包括电子系统，电子系统内设有晶振，还包括以下步骤：步骤1：根据电子系统的要求确定相噪容许值和降噪频段。其中，降噪频段根据电子系统要求划分，在本实施例中划分降噪频段具体指划分需要降噪的高频段和低频段。相噪容许值指该补偿系统的技术边界，通常表示该电子系统工作时所允许的相噪恶化值，根据电子系统的需求确定。在实际工程中，恶化值一般为理想值基础上恶化20dB，为常数，对于某个具体频段内要求基本一致，主要看是看中哪个频段：比如(50-100Hz，500-1000Hz等等)。不同的降噪频段有不同的相噪容许值。在本实施例中，分别对高频段和低频段设计功能不同的补偿系统。针对相噪恶化低频段设计压控补偿系统，根据电子系统的工作环境，可得低频段相位噪声值，并根据该电子系统的设计需要，确定相应的技术边界，并设计压控补偿系统以达到改善低频段相位噪声指标的目的。假设晶振低频段理想的相位噪声值无补偿系统相位噪声值为Lv，一般来说，系统所要求的相噪值介于两者之间，设为则依据值确定压控补偿系统的技术边界，以此达到改善低频段相位噪声指标的目的。针对相噪恶化高频段设计减振系统，根据电子系统的工作环境，可得高频段相位噪声值的恶化水平，并根据电子系统的设计需要，确定相应的技术边界，并设计减振系统以达到改善高频段相位噪声指标的目的。具体包括:假设晶振高频段理想的相位噪声值无补偿系统相位噪声值为Lh，系统要求的相位噪声值设为则依据值可确定隔振率的要求。步骤2：获取电子系统的功率谱函数和晶振的实际相位噪声值。具体指，根据电子系统所工作的环境，得到相应的功率谱函数曲线，使晶振模块在该振动环境下工作并记录该晶振在该工作环境下的相位噪声值；通常，在航空电子设备中，不同安装部位的功率谱密度函数不同。假设某个工况下，权系数ci的计算应当对应于信号处理系统重点考量的载波频率偏移值区间为[fa,fb]。其中，f1,f2，f本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能化晶振相噪综合补偿方法，包括电子系统，电子系统内设有晶振，其特征在于，还包括以下步骤：/n(1)根据电子系统的要求确定相噪容许值和降噪频段；/n(2)获取电子系统的功率谱函数；/n(3)计算电子系统的权重因子Q；/n(4)根据权重因子和相噪容许值设计相噪补偿系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能化晶振相噪综合补偿方法，包括电子系统，电子系统内设有晶振，其特征在于，还包括以下步骤：
(1)根据电子系统的要求确定相噪容许值和降噪频段；
(2)获取电子系统的功率谱函数；
(3)计算电子系统的权重因子Q；
(4)根据权重因子和相噪容许值设计相噪补偿系统。


2.根据权利要求1所述的智能化晶振相噪综合补偿方法，其特征在于：所述降噪频段分为高频段和低频段。


3.根据权利要求1所述的智能化晶振相噪综合补偿方法，其特征在于：所述步骤(3)具体包括，
(31)计算功率谱函数中各个关键频点的权系数ci；
(32)获取各关键频点的实际相位噪声值；
(32)计算权重因子Q，



其中：e表示自然常数，表示相噪容许值，表示加权因子，Li为关键频点的实际相位噪声值，为关键频点的理想相位噪声值。


4.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：冷国俊，尹本浩，保宏，吴穹，赖天华，张文锋，侯照临，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51