温补晶振温度补偿测试系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种温补晶振温度补偿测试系统及方法，该系统包括：测试上位机；频率源；高低温试验箱，测试上位机设置高低温试验箱的温度；多个测试电路板，位于高低温试验箱内，每个测试电路板包括FPGA测频电路、ARM控制电路和多个TCXO测试电路；FPGA测频电路用于根据测试上位机发送的控制指令测量每个测试电路板上的温补晶振的频率；每个TCXO测试电路用于采集对应温补晶振在不同温度下的频率；ARM控制电路用于根据每个温补晶振的频率和频率源的频率之间差值，确定每个温补晶振的压控电压；测试上位机用于根据压控电压确定温补晶振的补偿参数，将补偿参数写回温补晶振。本发明专利技术实现批量化温度补偿测试，提供测试效率。提供测试效率。提供测试效率。

【技术实现步骤摘要】
温补晶振温度补偿测试系统及方法


[0001]本专利技术涉及温补晶振测试
，尤其涉及一种温补晶振温度补偿测试系统及方法。

技术介绍

[0002]温补晶振即温度补偿晶体振荡器(Temperature Compensated Crystal Oscillator，TCXO)作为电子设备的核心器件，具有较高的频率稳定度，作为一种高精度频率源广泛应用于通讯系统、雷达导航系统和精密测控系统等。温补晶振通过温度补偿电路来补偿由周围温度变化产生的振荡频率偏差。
[0003]在温补晶振研究和制造过程中，晶体的频率温度特性测量是必不可少的环节。一般晶振在长期运行中，由于各种因素的影响，晶振工作频率会产生一定的波动或老化漂移。为了保证晶振工作频率达到系统运行要求，在频率超出运行要求时必须进行调节，一般多采用电压调节的方法来实现。同时，因为温补晶振的预置参数和软件都是在测量环节完成写入的，所以频率特性测量的工作效率还将影响到温补晶振的工业化生产效率。另外，要获得高精度的温补晶振，频率测量也必须满足一定的精度要求。TCXO的温度补偿是一项关键技术，通过温度补偿测试来保证全温范围内晶振输出频率的高精度和高稳定性。
[0004]温补晶振测试是一项基本且重要的测量技术，主要分为5类:直接测频法、时间间隔/相位转换测频法、数字化测频法、内插测频法和混频测频法。目前的温补晶振测试设备一般采用直接测频法，它们都具有十分相似的系统结构，包括主控计算机、高低温试验箱、多路信号开关、标准频标、高精度频率计和测试电路板等，如图1所示。由于在频率特性测量环节的频率计有限，通常只有一个，待测温补晶振只能逐个测试，导致测试效率低下，不利于大批量测试和生产。另外，由于在对温补晶振逐个测试的过程中，为了使所有待测温补晶振在相同的温度环境下进行测试，需要长时间保持测试环境温度稳定，使得在不同温度条件下测试温补晶振的频率
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温度特性需要很长保温和测试时间，占用过多的生产资源，增加生产成本。传统测试系统只能通过减少测试温度点来缩短测试时间，这样又导致测试数据少，温补晶振的补偿精度降低，牺牲了产品的精度和频率稳定性。
[0005]因此，传统的温补晶振测试设备效率不高，测试所需时间和待测温补晶振数量成正比；另外由于无法兼顾测量温补晶振的动态频率
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温度特性数据多样性和测试时长。传统测试设备一般只适用于少量的温补晶振产品测试。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种温补晶振温度补偿测试系统及方法，用以解决现有技术中温补晶振测试设备效率不高，无法兼顾测试数据的多样性和测试时长的缺陷，实现多路温补晶振频率信号的并行测量，进行批量化温度补偿测试。
[0007]本专利技术提供一种温补晶振温度补偿测试系统，包括：
[0008]测试上位机；
[0009]频率源，所述频率源用于提供频率基准；
[0010]高低温试验箱，所述高低温试验箱与所述测试上位机信号连接，所述测试上位机用于设置所述高低温试验箱的温度；
[0011]多个测试电路板，所述多个测试电路板位于所述高低温试验箱内，每个测试电路板与所述测试上位机信号连接，且与所述频率源信号连接；
[0012]每个测试电路板包括FPGA测频电路、ARM控制电路和多个TCXO测试电路；
[0013]所述FPGA测频电路用于根据所述测试上位机发送的控制指令测量每个测试电路板上的温补晶振在不同温度下的频率；
[0014]每个TCXO测试电路用于采集每个TCXO测试电路对应的温补晶振在不同温度下的频率，所述TCXO测试电路与每个测试电路板上的温补晶振一一对应；
[0015]所述ARM控制电路用于根据每个温补晶振在不同温度下的频率和所述频率源的频率之间差值，确定每个温补晶振在不同温度下的压控电压，使得每个温补晶振在不同温度下的频率等于所述频率源的频率；
[0016]所述测试上位机用于根据每个温补晶振的压控电压确定每个温补晶振的补偿参数，将每个温补晶振的补偿参数写回每个温补晶振。
[0017]根据本专利技术提供的一种温补晶振温度补偿测试系统，所述FPGA测频电路用于：
[0018]在接收到所述测试上位机发送的控制指令后，使用计数器对每个温补晶振的频率信号的下降沿进行计数；
[0019]在对所述频率信号的下降沿计数完成后，中断所述频率信号，并对所述计数器进行清零，将所述下降沿的计数作为每个温补晶振的频率进行锁存。
[0020]根据本专利技术提供的一种温补晶振温度补偿测试系统，所述ARM控制电路用于根据每个温补晶振在不同温度下的频率和所述频率源的频率之间的差值，基于PI控制算法调节每个温补晶振的压控电压，使得每个温补晶振在不同温度下的频率等于所述频率源的频率。
[0021]根据本专利技术提供的一种温补晶振温度补偿测试系统，所述测试上位机用于根据每个温补晶振在不同温度下的压控电压，得到所述压控电压与所述温度之间的第一关系曲线；
[0022]从所述第一关系曲线中选择多个点进行组合，得到每种组合对应的所述压控电压与所述温度之间的第二关系曲线；
[0023]计算每个所述第二关系曲线与所述第一关系曲线之间同一温度对应的压控电压之间的差值；
[0024]计算每个第二关系曲线中所有温度对应的差值的平均值，根据最小平均值对应的组合确定每个温补晶振的补偿参数。
[0025]根据本专利技术提供的一种温补晶振温度补偿测试系统，所述测试上位机用于将每个温补晶振的默认参数写入所述温补晶振；
[0026]所述FPGA测频电路还用于在所述高低温试验箱内的温度为常温的情况下，测量每个温补晶振在所述默认参数下的频率；
[0027]所述测试上位机用于根据每个温补晶振在默认参数下的频率和所述频率源的频率之间差值，确定每个温补晶振的频率是否正常。
[0028]本专利技术还提供一种温补晶振温度补偿测试方法，包括：
[0029]通过测试上位机设置高低温试验箱的温度；
[0030]通过每个测试电路板中的FPGA测频电路根据所述测试上位机发送的控制指令，测量所述高低温试验箱内每个测试电路板上的温补晶振在不同温度下的频率；
[0031]通过每个测试电路板中的各TCXO测试电路采集各TCXO测试电路对应的温补晶振在不同温度下的频率，所述TCXO测试电路与每个测试电路板上的温补晶振一一对应；
[0032]通过每个测试电路板中的ARM控制电路根据每个温补晶振在不同温度下的频率和频率源的频率之间的差值，确定每个温补晶振在不同温度下的压控电压，使得每个温补晶振在不同温度下的频率等于所述频率源的频率；
[0033]通过所述测试上位机根据每个温补晶振的压控电压确定每个温补晶振的补偿参数，将每个温补晶振的补偿参数写回每个温补晶振。
[0034]根据本专利技术提供的一种温补晶振温度补偿测试系统，所述通过每个测试电路板中的FPGA测频电路根据所述测试上位机发送的控制指令，测量所述高低温试验箱内每个测试本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温补晶振温度补偿测试系统，其特征在于，包括：测试上位机；频率源，所述频率源用于提供频率基准；高低温试验箱，所述高低温试验箱与所述测试上位机信号连接，所述测试上位机用于设置所述高低温试验箱的温度；多个测试电路板，所述多个测试电路板位于所述高低温试验箱内，每个测试电路板与所述测试上位机信号连接，且与所述频率源信号连接；每个测试电路板包括FPGA测频电路、ARM控制电路和多个TCXO测试电路；所述FPGA测频电路用于根据所述测试上位机发送的控制指令测量每个测试电路板上的温补晶振在不同温度下的频率；每个TCXO测试电路用于采集每个TCXO测试电路对应的温补晶振在不同温度下的频率，所述TCXO测试电路与每个测试电路板上的温补晶振一一对应；所述ARM控制电路用于根据每个温补晶振在不同温度下的频率和所述频率源的频率之间差值，确定每个温补晶振在不同温度下的压控电压，使得每个温补晶振在不同温度下的频率等于所述频率源的频率；所述测试上位机用于根据每个温补晶振的压控电压确定每个温补晶振的补偿参数，将每个温补晶振的补偿参数写回每个温补晶振。2.根据权利要求1所述的温补晶振温度补偿测试系统，其特征在于，所述FPGA测频电路用于：在接收到所述测试上位机发送的控制指令后，使用计数器对每个温补晶振的频率信号的下降沿进行计数；在对所述频率信号的下降沿计数完成后，中断所述频率信号，并对所述计数器进行清零，将所述下降沿的计数作为每个温补晶振的频率进行锁存。3.根据权利要求1所述的温补晶振温度补偿测试系统，其特征在于，所述ARM控制电路用于根据每个温补晶振在不同温度下的频率和所述频率源的频率之间的差值，基于PI控制算法调节每个温补晶振的压控电压，使得每个温补晶振在不同温度下的频率等于所述频率源的频率。4.根据权利要求1
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3任一所述的温补晶振温度补偿测试系统，其特征在于，所述测试上位机用于根据每个温补晶振在不同温度下的压控电压，得到所述压控电压与所述温度之间的第一关系曲线；从所述第一关系曲线中选择多个点进行组合，得到每种组合对应的所述压控电压与所述温度之间的第二关系曲线；计算每个所述第二关系曲线与所述第一关系曲线之间同一温度对应的压控电压之间的差值；计算每个第二关系曲线中所有温度对应的差值的平均值，根据最小平均值对应的组合确定每个温补晶振的补偿参数。5.根据权利要求1
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3任一所述的温补晶振温度补偿测试系统，其特征在于，所述测试上位机用于将每个温补晶振的默认参数写入每个温补晶振；所述FPGA测频电路还用于在所述高低温试验箱内的温度为常温的情况下，测量每个温
补晶振在所述默认参数下的频率；所述测试上位机用于根据每个温补晶振在默认参数下的频率和所述频率源的频率之间差值，确定每个温补晶振的频率是否正常。6.一种温补晶振温度补偿测试方法，其特征在于，包括：通过测试上位机设置高低温试...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭东，王松杰，张永斌，刘松，廖兴才，孙鹏，魏金鑫，
申请(专利权)人：北京晨晶电子有限公司，
类型：发明
国别省市：