岳紅月

摘要：為滿足晶體振蕩器設(shè)計(jì)要求，尤其是頻率穩(wěn)定度要求，研究人員針對當(dāng)前設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行了全面創(chuàng)新與優(yōu)化，提出一種基于超高穩(wěn)定度的智能化晶振設(shè)計(jì)技術(shù)內(nèi)容。針對于此，本文主要對超高穩(wěn)定度智能化晶振設(shè)計(jì)技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行研究與分析，通過分析晶振設(shè)計(jì)技術(shù)短期穩(wěn)定度情況，總結(jié)與歸納其的優(yōu)化措施。并在此基礎(chǔ)上，根據(jù)分析結(jié)果以仿真平衡諧波方式，達(dá)到優(yōu)化電路參數(shù)的目的。根據(jù)結(jié)果顯示，該種方法取得的頻率穩(wěn)定度較高，值得推廣與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：超高穩(wěn)定度;智能化;晶振設(shè)計(jì)技術(shù)

1?短時(shí)間內(nèi)頻率超高穩(wěn)定度問題的研究與分析

所謂的短期頻率穩(wěn)定度主要是指面對噪聲問題引起振蕩頻率波動(dòng)變化，應(yīng)該及時(shí)采取降低電路中噪聲問題的方法手段，盡可能地在短期內(nèi)確保頻率穩(wěn)定度效果。晶體電極管集電流呈現(xiàn)出下降趨勢時(shí)，秒級短穩(wěn)現(xiàn)象基本可以保持在穩(wěn)定狀態(tài)，并且同時(shí)可以借助減少振蕩管集電極電流方式達(dá)到上述效果。但需要注意的是，按照電路設(shè)計(jì)要求最好防止集電極電流過低現(xiàn)象，減少振蕩器起振問題。目前來看，研究人員結(jié)合以往的測試經(jīng)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)晶體激勵(lì)保持增加趨勢時(shí)，秒級短穩(wěn)效果會(huì)出現(xiàn)降低現(xiàn)象。按照估算晶振毫秒級穩(wěn)定度方法進(jìn)行衡量與研究，毫秒級短穩(wěn)可以在一定時(shí)間內(nèi)得到緩解，但是關(guān)于方向問題與原本相反[1]。

另外，數(shù)據(jù)問題主要是從晶振參數(shù)方面進(jìn)行合理估算，因此無法按照有載品質(zhì)因數(shù)方法進(jìn)行估算。而如果在提高電路激勵(lì)之后，非線性效應(yīng)問題引發(fā)的噪聲系數(shù)會(huì)呈現(xiàn)出逐漸升高趨勢，此時(shí)相位噪聲問題會(huì)隨著遠(yuǎn)端或者近旁問題呈現(xiàn)出惡化情況。此時(shí)，短時(shí)間內(nèi)部分因素會(huì)根據(jù)頻率穩(wěn)定度的變化而發(fā)生改變，如噪聲問題等。根據(jù)這一現(xiàn)象，研究人員若想在短時(shí)間內(nèi)獲得超高的頻率穩(wěn)定度，一般多需要從多個(gè)方面統(tǒng)籌規(guī)劃，盡量減少電路中的噪聲問題，確保頻率穩(wěn)定度可以維持波動(dòng)范圍當(dāng)中。同時(shí)，在晶振相位噪聲預(yù)測過程中，研究人員可以選取優(yōu)勢性較好的數(shù)學(xué)模型，對上述問題進(jìn)行全面研究與分析。

2?超高穩(wěn)定度智能化晶振設(shè)計(jì)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用分析

關(guān)于超高穩(wěn)定度智能化晶振設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用問題，我們需要從振蕩電路設(shè)計(jì)、晶振老化特性與補(bǔ)償問題、晶振電路與控溫電路、頻率溫度與老化智能補(bǔ)償?shù)仍O(shè)計(jì)角度進(jìn)行衡量與分析。以下是本人結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)超高穩(wěn)定度智能化晶振的設(shè)計(jì)原理，對其設(shè)計(jì)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用情況進(jìn)行總結(jié)與歸納，以期可以給相關(guān)人員提供一定的借鑒價(jià)值。

2.1?振蕩電路的設(shè)計(jì)問題

緩沖放大電路、主振電路以及濾波電路始終是振蕩電路的基本組成結(jié)構(gòu)。其中，電路穩(wěn)定性問題與噪聲抑制問題一般多被視為影響超高穩(wěn)定度智能化晶振設(shè)計(jì)的影響因素。根據(jù)晶體幅頻效應(yīng)情況，研究人員主張應(yīng)用SC切型晶體方法，確保熱瞬變與應(yīng)力補(bǔ)償效果可以達(dá)到預(yù)期效果[2]。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況來看，該晶體涉及到的幅頻效應(yīng)較低且在頻率溫度特性方面還具有良好表現(xiàn)，值得推廣與應(yīng)用。當(dāng)前，在電路設(shè)計(jì)工作中，研究人員為增強(qiáng)控制電路的穩(wěn)定性效果，通常會(huì)從電源穩(wěn)壓與電路控溫設(shè)計(jì)兩個(gè)方面入手，以確保晶體電流的穩(wěn)定性。另外，在電源配置方面，研究人員主張優(yōu)先應(yīng)用低噪聲穩(wěn)壓電路，并根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)實(shí)際情況，適當(dāng)給予二級穩(wěn)壓處理，減少噪聲問題。

2.2?晶振老化特性與補(bǔ)償問題分析

晶體諧振器老化問題的主要取決于晶振固有老化特性問題。一般來說，晶振固有老化過程基本上可以視為不可逆過程。根據(jù)大量研究調(diào)查表明，晶體老化因素通常取決于安裝、焊接、結(jié)構(gòu)、化學(xué)反應(yīng)等多方面因素。一旦某一因素問題存在明顯缺陷，勢必會(huì)對晶振固有老化問題產(chǎn)生直接作用影響。針對于此，建議可以優(yōu)先從晶振電路補(bǔ)償角度入手，針對晶體諧振器激勵(lì)程度、石英晶體諧振器等問題進(jìn)行研究與分析。與此同時(shí)，根據(jù)高精度溫度補(bǔ)償問題，適當(dāng)引入數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)，為頻率溫度的穩(wěn)定性提供安全保障。最后，結(jié)合老化補(bǔ)償情況，以測試晶振前期的老化數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，按照最小二乘法擬合公式要求，確定晶振老化曲線情況，進(jìn)行觀測與分析。

2.3?晶振電路與控溫電路的設(shè)計(jì)問題

在晶振振蕩電路的選擇問題上，研究人員通常優(yōu)先以完善型科爾匹茲電路為主。究其原因，主要是因?yàn)榭茽柋绕濍娐冯娐方Y(jié)構(gòu)比較簡單，且在調(diào)試起振功能方面效果顯著。通過運(yùn)用仿真軟件進(jìn)行模擬，該電路涉及到的輸出功率與相位噪聲問題基本上可以達(dá)到預(yù)期要求。同時(shí)，控溫電路利用單片控制智能機(jī)進(jìn)行實(shí)踐操作，當(dāng)恒溫晶振運(yùn)行狀態(tài)處于恒定不變時(shí)，此時(shí)溫度傳感器會(huì)將系統(tǒng)測得的溫度信號，以電壓數(shù)字信號的方式進(jìn)行輸送。最后，根據(jù)控制脈沖信號的實(shí)際情況，將其合理傳送到驅(qū)動(dòng)電路當(dāng)中，確保振蕩電路與晶體諧振器的控溫效果可以達(dá)到預(yù)期[3]。

（圖片為晶振電路與控溫電路的設(shè)計(jì)圖）

2.4?頻率溫度與老化智能補(bǔ)償問題分析

溫度補(bǔ)償智能電路作為以單片機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字電路形式，在電路組成方面集中以程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、補(bǔ)償電壓產(chǎn)生電路等為主。根據(jù)當(dāng)前情況來看，補(bǔ)償電路中涉及到的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，會(huì)在溫度傳感器測試作用條件下將晶振溫度信號，集中以數(shù)字信號形式進(jìn)行傳輸。經(jīng)過微處理器作用，得出補(bǔ)償電壓控制量。根據(jù)低通濾波器消除作用，實(shí)現(xiàn)對晶振輸出頻率的高溫補(bǔ)償效果、低溫補(bǔ)償效果等。需要注意的是，計(jì)算補(bǔ)償電壓控制量的過程中，研究人員可以總結(jié)過往經(jīng)驗(yàn)，合理得出具體數(shù)值，防止數(shù)值計(jì)算過程出現(xiàn)偏差問題。

3結(jié)論

總之，科學(xué)、合理地設(shè)置晶體管振蕩器，尤其是集電極電流與晶體激勵(lì)磁流，一般可以為晶體恒定電流的穩(wěn)定性與安全性提供相應(yīng)保障。與此同時(shí)，電路設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)當(dāng)中通過選用良好的對策，基本上可以達(dá)到減少晶體管閃變噪聲的問題，并且可以在較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)一步夯實(shí)晶體振蕩器的穩(wěn)定性與安全性。除此之外，積極借助智能化補(bǔ)償技術(shù)可以達(dá)到超高穩(wěn)定度效果，利于晶體振蕩器在寬溫度范圍中增強(qiáng)穩(wěn)定度效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]敦娟.?超高穩(wěn)定度智能化晶振設(shè)計(jì)技術(shù)[J].?科技風(fēng)，2018（07）：94-95.

[2]孫曉英.?超高穩(wěn)定度智能化晶振設(shè)計(jì)技術(shù)[J].?壓電與聲光，2016，38（06）：885-887.

[3]沈玥.?低噪聲高穩(wěn)定度晶體振蕩器的研究[D].西安電子科技大學(xué)，2013.

（作者單位：河北遠(yuǎn)東通信系統(tǒng)工程有限公司）