基于加速度补偿技术的晶体振荡器的频率补偿系统技术方案

本发明专利技术适用于晶体振荡器技术领域，提供了一种基于加速度补偿技术的晶体振荡器的频率补偿系统，包括：加速度传感器、初始补偿模块、方向补偿模块和相位噪声检测模块；通过加速度传感器对晶体振荡器的加速度进行检测，然后通过初始补偿模块对加速度电压信号进行初始补偿电压，再通过方向补偿模块根据频率补偿后的晶体振荡器的相位噪声以及初始补偿电压确定晶体振荡器最终的补偿电压，该补偿电压作用于晶体振荡器能够抵消晶体振荡器振动时产生的频率，从而减小晶体振荡器的频率变化，优化晶体振荡器的近端动态相位噪声。

Frequency compensation system of crystal oscillator based on acceleration compensation technology

【技术实现步骤摘要】
基于加速度补偿技术的晶体振荡器的频率补偿系统
本专利技术属于晶体振荡器
，尤其涉及一种基于加速度补偿技术的晶体振荡器的频率补偿系统。
技术介绍
晶体振荡器具有频率稳定度高、相位噪声低的特点，晶体振荡器通常作为系统的参考信号源广泛应用于车载、机载和弹载等航天军用电子系统中。晶体振荡器是一个对振动非常敏感的器件，其电性能指标，特别是相位噪声在振动条件下会严重恶化。振动强度越大，动态相位噪声恶化越大。目前常用的解决方案是采用机械减振的方式，通过减振器对晶体振荡器进行减振，减小晶体振荡器所受到的振动强度，从而使晶体振荡器的动态相位噪声的恶化量减小。但是机械减振方式存在减振器的谐振频率问题，对于大于谐振频率处的振动有衰减作用，而对于小于或等于谐振频率处的振动无衰减作用，甚至还会在谐振频率处产生谐振而放大振动强度。另外，由于常规振动条件的频率范围为10-2000Hz，而减振器的谐振频率较难设计至10Hz以下，所以机械减振方式存在无法优化100Hz以内近端动态相位噪声的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种基于加速度补偿技术的晶体振荡器的频率补偿系统，以解决现有技术中机械减震方式无法优化低频率段近端动态相位噪声的问题。本专利技术实施例提供了一种基于加速度补偿技术的晶体振荡器的频率补偿系统，包括：加速度传感器、初始补偿模块、方向补偿模块和相位噪声检测模块；所述加速度传感器用于对晶体振荡器的加速度进行检测，得到加速度电压信号，并将所述加速度电压信号发送至所述初始补偿模块；所述初始补偿模块用于根据所述加速度电压信号得到初始补偿电压；并将所述初始补偿电压发送至所述方向补偿模块；所述相位噪声检测模块用于检测上一周期经过频率补偿后的晶体振荡器的相位噪声，并根据所述相位噪声得到电平控制信号，以及将所述电平控制信号反馈至所述方向补偿模块；所述方向补偿模块用于根据所述初始补偿电压及所述电平控制信号生成补偿电压，并将所述补偿电压发送至所述晶体振荡器，以使所述晶体振荡器根据所述补偿电压产生用于减小频率偏移的补偿频率。在一个实施例中，所述补偿电压包括第一补偿电压和第二补偿电压；所述方向补偿模块包括转换型继电器、正相输出单元和反相输出单元；所述转换型继电器的动触点与所述初始补偿模块的输出端连接，所述转换型继电器的第一静触点与所述正相输出单元的输入端连接，所述转换型继电器的第二静触点与所述反相输出单元的输入端连接，所述动触点与所述第一静触点组成常闭开关，所述动触点与所述第二静触点组成常开开关；所述转换型继电器用于根据所述相位噪声检测模块反馈的电平控制信号转换所述常开开关和所述常闭开关的开关状态；所述正相输出单元根据所述初始补偿电压得到所述第一补偿电压，并将所述第一补偿电压发送至所述晶体振荡器；所述反相输出单元根据所述初始补偿电压得到所述第二补偿电压，并将所述第二补偿电压发送至所述晶体振荡器。在一个实施例中，所述电平控制信号包括高电平信号和低电平信号，所述相位噪声检测模块包括相位噪声检测仪和控制单元；所述相位噪声检测仪用于检测未经过频率补偿的晶体振荡器的第一相位噪声、及上一周期经过频率补偿后的晶体振荡器的第二相位噪声，并将所述第一相位噪声及所述第二相位噪声发送至所述控制单元；所述控制单元用于对所述第一相位噪声及所述第二相位噪声做差，得到噪声差值，若所述噪声差值小于噪声差阈值，则输出所述高电平信号，若所述噪声差值大于或等于所述噪声差阈值，则输出所述低电平信号。在一个实施例中，所述加速度传感器为三轴加速度传感器。在一个实施例中，所述加速度电压信号包括X轴电压分量、Y轴电压分量和Z轴电压分量；所述初始补偿模块包括第一放大单元，第二放大单元、第三放大单元及加法单元；所述第一放大单元的输入端与所述三轴加速度传感器的X轴输出端连接，所述第一放大单元的输出端与所述加法单元的输入端连接，所述第一放大单元用于对所述X轴电压分量进行放大处理；所述第二放大单元的输入端与所述三轴加速度传感器的Y轴输出端连接，所述第二放大单元的输出端与所述加法单元的输入端连接，所述第二放大单元用于对所述Y轴电压分量进行放大处理；所述第三放大单元的输入端与所述三轴加速度传感器的Z轴输出端连接，所述第三放大单元的输出端与所述加法单元的输入端连接，所述第三放大单元用于对所述Z轴电压分量进行放大处理；所述加法单元用于对经过放大处理的X轴电压分量、经过放大处理的Y轴电压分量及经过放大处理的Z轴电压分量求和，得到初始补偿电压。在一个实施例中，所述第一放大单元包括第一放大电阻、第二放大电阻、第三放大电阻、第四放大电阻和第一运算放大器；所述第一放大电阻的第一端为所述第一放大单元的输入端，所述第一放大电阻的第二端与所述第一运算放大器的同相输入端连接；所述第一运算放大器的反相输入端分别与所述第二放大电阻的第一端及所述第三放大电阻的第一端连接；所述第二放大电阻的第二端接地，所述第三放大电阻的第二端分别与所述第一运算放大器的输出端及所述第四放大电阻的第一端连接，所述第四放大电阻的第二端为所述第一放大单元的输出端。在一个实施例中，所述第二放大单元和所述第三放大单元与所述第一放大单元的结构相同。在一个实施例中，所述加法单元包括第一加法电阻、第二加法电阻、第三加法电阻和第四运算放大器；所述第四运算放大器的同相输入端为所述加法单元的输入端，且所述第四运算放大器的同相输入端通过所述第一加法电阻接地；所述第四运算放大器的反相输入端分别与所述第二加法电阻的第一端及所述第三加法电阻的第一端连接，所述第二加法电阻的第二端接地，所述第三加法电阻的第二端与所述第四运算放大器的输出端连接，所述第四运算放大器的输出端为所述加法单元的输出端。在一个实施例中，所述正相输出单元包括第一输出电阻。在一个实施例中，所述反相输出单元包括反相器。本专利技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本专利技术实施例提供的基于加速度补偿技术的晶体振荡器的频率补偿系统通过加速度传感器对晶体振荡器的加速度进行检测，然后通过初始补偿模块对加速度电压信号进行初始补偿电压，再通过方向补偿模块根据频率补偿后的晶体振荡器的相位噪声以及初始补偿电压确定晶体振荡器最终的补偿电压，该补偿电压作用于晶体振荡器能够抵消晶体振荡器振动时产生的频率，从而减小晶体振荡器的频率变化，优化晶体振荡器的近端动态相位噪声。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的基于加速度补偿技术的晶体振荡器的频率补偿系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的晶体振荡器频率补偿前后的频率变化示意图；图3是本专利技术实施例提供的初始补偿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于加速度补偿技术的晶体振荡器的频率补偿系统，其特征在于，包括：加速度传感器、初始补偿模块、方向补偿模块和相位噪声检测模块；/n所述加速度传感器用于对晶体振荡器的加速度进行检测，得到加速度电压信号，并将所述加速度电压信号发送至所述初始补偿模块；/n所述初始补偿模块用于根据所述加速度电压信号得到初始补偿电压；并将所述初始补偿电压发送至所述方向补偿模块；/n所述相位噪声检测模块用于检测上一周期经过频率补偿后的晶体振荡器的相位噪声，并根据所述相位噪声得到电平控制信号，以及将所述电平控制信号反馈至所述方向补偿模块；/n所述方向补偿模块用于根据所述初始补偿电压及所述电平控制信号生成补偿电压，并将所述补偿电压发送至所述晶体振荡器，以使所述晶体振荡器根据所述补偿电压产生用于减小频率偏移的补偿频率。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于加速度补偿技术的晶体振荡器的频率补偿系统，其特征在于，包括：加速度传感器、初始补偿模块、方向补偿模块和相位噪声检测模块；
所述加速度传感器用于对晶体振荡器的加速度进行检测，得到加速度电压信号，并将所述加速度电压信号发送至所述初始补偿模块；
所述初始补偿模块用于根据所述加速度电压信号得到初始补偿电压；并将所述初始补偿电压发送至所述方向补偿模块；
所述相位噪声检测模块用于检测上一周期经过频率补偿后的晶体振荡器的相位噪声，并根据所述相位噪声得到电平控制信号，以及将所述电平控制信号反馈至所述方向补偿模块；
所述方向补偿模块用于根据所述初始补偿电压及所述电平控制信号生成补偿电压，并将所述补偿电压发送至所述晶体振荡器，以使所述晶体振荡器根据所述补偿电压产生用于减小频率偏移的补偿频率。


2.如权利要求1所述的基于加速度补偿技术的晶体振荡器的频率补偿系统，其特征在于，所述补偿电压包括第一补偿电压和第二补偿电压；所述方向补偿模块包括转换型继电器、正相输出单元和反相输出单元；
所述转换型继电器的动触点与所述初始补偿模块的输出端连接，所述转换型继电器的第一静触点与所述正相输出单元的输入端连接，所述转换型继电器的第二静触点与所述反相输出单元的输入端连接，所述动触点与所述第一静触点组成常闭开关，所述动触点与所述第二静触点组成常开开关；
所述转换型继电器用于根据所述相位噪声检测模块反馈的电平控制信号转换所述常开开关和所述常闭开关的开关状态；
所述正相输出单元根据所述初始补偿电压得到所述第一补偿电压，并将所述第一补偿电压发送至所述晶体振荡器；
所述反相输出单元根据所述初始补偿电压得到所述第二补偿电压，并将所述第二补偿电压发送至所述晶体振荡器。


3.如权利要求2所述的基于加速度补偿技术的晶体振荡器的频率补偿系统，其特征在于，所述电平控制信号包括高电平信号和低电平信号，所述相位噪声检测模块包括相位噪声检测仪和控制单元；
所述相位噪声检测仪用于检测未经过频率补偿的晶体振荡器的第一相位噪声、及上一周期经过频率补偿后的晶体振荡器的第二相位噪声，并将所述第一相位噪声及所述第二相位噪声发送至所述控制单元；
所述控制单元用于对所述第一相位噪声及所述第二相位噪声做差，得到噪声差值，若所述噪声差值小于噪声差阈值，则输出所述高电平信号，若所述噪声差值大于或等于所述噪声差阈值，则输出所述低电平信号。


4.如权利要求2所述的基于加速度补偿技术的晶体振荡器的频率补偿系统，其特征在于，所述加速度传感器为三轴加速度传感器。


5.如权利要求4所述的基于加速度补偿技术的晶体振荡器的频率补偿系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐淑壹，王占奎，刘兰坤，陈中平，牛占鲁，孟昭建，戴文涛，朱晴，李运慈，王立亚，唐彦鹏，杨海利，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13