一种晶体振荡器自动温度补偿电压获取装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种晶体振荡器自动温度补偿电压获取装置及方法，获取装置包括高低温试验箱、压控晶体振荡器、外置高稳参考晶振、第一分频电路、第二分频电路以及相位比较电路，压控晶体振荡器放置于高低温试验箱内且用于输出待补偿频率信号，外置高稳参考晶振用于输出基准频率信号；第一分频电路用于对待补偿频率信号进行分频以输出第一分频信号；第二分频电路用于对基准频率信号进行分频以输出第二分频信号；相位比较电路用于将第一分频信号和第二分频信号进行比较以得到二者的相位偏差，最后再将相位偏差转换成对应大小的补偿电压信号并输出。本发明专利技术能够有效提高晶体振荡器温度补偿电压的获取效率与精确度，以克服现有技术中存在的技术问题。中存在的技术问题。中存在的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种晶体振荡器自动温度补偿电压获取装置及方法


[0001]本专利技术涉及晶体振荡器
，具体而言，涉及一种晶体振荡器自动温度补偿电压获取装置及方法。

技术介绍

[0002]温度补偿晶体振荡器(TCXO)具有功耗低、开机就工作、易于小型化等特点，被广泛应用于通信、电子仪器、航空航天、国防军工等相关电子领域产业，在电子系统里起着“心脏”的作用。
[0003]实际上，温补晶振是由带有与温度相关的补偿电压发生器和压控晶体振荡器(VCXO)组合而成，在实际应用过程中，压控晶体振荡器易受环境温度的影响导致其输出频率出现漂移，常用图1所示的温度
‑
频率特性曲线图表示温度与频率之间的关系，通常情况下，压控晶体振荡器的温度
‑
频率特性可以近似为高次曲线，表达为：
[0004]f(T)＝a5(T
‑
T0)5+a3(T
‑
T0)3+a1(T
‑
T0)+a0[0005]其中，a5为五次系数项，a3为三次系数项，a1为一次系数项，a0为T0时的振荡频率，T0为参考温度。
[0006]对于压控晶体振荡器，其输出频率可以在一定范围内随着压控输入端电压的变化而变化，用频率
‑
压控特性表示，压控特性的线性增益可以近似表述如下：
[0007]f(VG)＝
‑
G(VC
‑
VC0)+f0[0008]其中，G为VCXO的压控
‑
频率增益，VC为VCXO的控制输入电压，VC0为VCXO压控端的中心压控电压，f0是输入为VC0时的目标振荡频率。
[0009]因此，作为补偿晶振温度特性的电压VC(T)的方程式可以表述为：
[0010]VC(T)＝A5(T
‑
T0)5+A3(T
‑
T0)3+A1(T
‑
T0)+A0[0011]此时，A5＝a5/G，A3＝a3/G，A1＝a1/G，A0为温度为T0时的补偿电压。
[0012]为了减小温度引起的晶体振荡器的输出频率漂移，需要产生一个温度补偿电压加载到压控晶体振荡器的压控端上进行温度补偿以抵消此频率温度特性，从而得到在较宽温度范围内的稳定的频率输出，达到温度补偿的目的。
[0013]目前，获取温度补偿晶体振荡器所需的温度补偿电压的方法主要有两种：
[0014]第一种为传统的手动获取温度补偿电压的方式，图2示出了采用手动的方式获取温度补偿电压的系统结构示意图，其具体过程为：将待补偿压控晶体振荡器放置于高低温试验箱内，用第一直流稳压电源给压控晶体振荡器供电，第二直流稳压电源接到待补偿压控晶体振荡器的压控电压输入端，待补偿压控晶体振荡器的输出端接到频率计；当高低温试验箱的温度为25℃时，手动调整第二直流稳压电源的输出电压，使待补偿压控晶体振荡器的输出频率为目标频率f0，记录此时的压控电压VC0，随后改变高低温试验箱的温度，重复上面的步骤，以实现在多个不同的温度点下得到相应的频率和压控电压，最后再通过拟合的方式就可以获得不同温度条件下的温度补偿电压，以此建立温补晶振所需的温度
‑
补偿电压数据表。
[0015]第二种为自动获取温度补偿电压的方式，图3示出了采用自动的方式获取温度补偿电压的系统结构示意图，具体可参照公开号为CN104467674B以及公开号为CN106603011B的两项中国专利技术专利文献中公开的内容，此种方式通过计算机控制高低温试验箱，并通过ARM控制单元输出依次输出压控电压，以使待补偿压控晶体振荡器输出目标频率。其具体过程为：将待补偿压控晶体振荡器放置于高低温试验箱内，待补偿压控晶体振荡器的输出端接到频率计，频率计接到上位机，上位机控制高低温试验箱进行温度设置，至高低温试验箱的温度为T1时，同时控制ARM控制单元输出压控电压V1，记录频率计数据f
11
，从而得到一组环境温度、压控电压及输出频率(T1,V1,f
11
)数据，重复上述步骤，改变高低温试验箱的温度和压控电压，记录频率计数据，获得有限组数据(T
i
，V
j
，f
ij
)，再通过二元函数拟合得到f
s
＝g(T,V)，最后将二元函数导入ARM控制单元中建立待补偿压控晶体振荡器输出目标频率所需的温度
‑
补偿电压数据表。
[0016]然而，上述两种获取温度补偿电压的方法需要手动或利用上位机不断调节待补偿压控晶体振荡器压控端的压控电压，这就会造成温度补偿电压获取耗费的时间很长，且曲线拟合和手动调节都存在精度问题，进而影响最终的补偿精度。

技术实现思路

[0017]本专利技术的目的在于提供一种晶体振荡器自动温度补偿电压获取装置及方法，以解决现有技术中在获取温度补偿电压的过程中存在的获取时间过长、精度低等技术问题，从而实现提高晶体振荡器温度补偿电压的获取效率与精确度。
[0018]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0019]一方面，本专利技术提供了一种晶体振荡器自动温度补偿电压获取装置，包括：
[0020]高低温试验箱；
[0021]压控晶体振荡器，放置于高低温试验箱内且用于输出待补偿频率信号；
[0022]外置高稳参考晶振，用于输出基准频率信号；
[0023]第一分频电路，用于接收压控晶体振荡器输出的待补偿频率信号，并对待补偿频率信号进行分频以输出第一分频信号；
[0024]第二分频电路，用于接收外置高稳参考晶振输出的基准频率信号，并对基准频率信号进行分频以输出第二分频信号；以及，
[0025]相位比较电路，用于接收第一分频电路输出的第一分频信号以及第二分频电路输出的第二分频信号，并将第一分频信号和第二分频信号进行比较以得到二者的相位偏差，最后再将相位偏差转换成对应大小的补偿电压信号并输出。
[0026]可选的，晶体振荡器自动温度补偿电压获取装置还包括：
[0027]低通滤波器，用于接收相位比较电路输出的补偿电压信号，并对补偿电压信号进行滤波后输出。
[0028]可选的，晶体振荡器自动温度补偿电压获取装置还包括：
[0029]直流稳压电源，用于为压控晶体振荡器、外置高稳参考晶振、第一分频电路、第二分频电路、相位比较电路以及低通滤波器供电。
[0030]另一方面，本专利技术提供了一种晶体振荡器自动温度补偿电压获取方法，采用上述所述的晶体振荡器自动温度补偿电压获取装置，包括以下步骤：
[0031]S1.将压控晶体振荡器放置于高低温试验箱内部；
[0032]S2.利用直流稳压电源分别为压控晶体振荡器、外置高稳参考晶振、第一分频电路、第二分频电路、相位比较电路以及低通滤波器供电；
[0033]S3.依次调节高低温试验箱至不同的温度，分别测量并记录在不同温度下低通滤波器的输出电压，以建立压控晶体振荡器在全温度范围内的温度
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶体振荡器自动温度补偿电压获取装置，其特征在于，包括：高低温试验箱；压控晶体振荡器，放置于高低温试验箱内且用于输出待补偿频率信号；外置高稳参考晶振，用于输出基准频率信号；第一分频电路，用于接收压控晶体振荡器输出的待补偿频率信号，并对待补偿频率信号进行分频以输出第一分频信号；第二分频电路，用于接收外置高稳参考晶振输出的基准频率信号，并对基准频率信号进行分频以输出第二分频信号；以及，相位比较电路，用于接收第一分频电路输出的第一分频信号以及第二分频电路输出的第二分频信号，并将第一分频信号和第二分频信号进行比较以得到二者的相位偏差，最后再将相位偏差转换成对应大小的补偿电压信号并输出。2.根据权利要求1所述的晶体振荡器自动温度补偿电压获取装置，其特征在于，还包括：低通滤波器，用于接收相位比较电路输出的补偿电压信号，并对补偿电压信号进行滤波后输出。3.根据权利要求2所述的晶体振荡器自动温度补偿电压获取装置，其特征在于，还包括：直流稳压电源，用于为压控晶体振荡器、外置高...

【专利技术属性】
技术研发人员：奉建华，蒋松涛，吴海钧，
申请(专利权)人：成都天奥电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：