[发明专利]一种频率可调的晶体振荡电路

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种频率可调的晶体振荡电 路。

背景技术

在无线通信设备中，精确稳定的参考时钟是必不可少的组成部 分。通常对参考时钟的要求有：精度、温度特性、成本和功耗等。目 前被广泛应用的通信系统对参考时钟的精确度有很高的要求，通常要 在千万分之一以内。为了满足如此高的精度要求，无线通信设备中的 参考时钟都是采用成本较高的温补压控晶体振荡器(TCVCXO， Temperature-Controlled Voltage-Controlled Crystal Oscillator)来实 现的。这种温补压控晶体振荡器本身就是一个复杂的振荡电路，它包 括晶体及其振荡电路，温补电路和压控电路三个部分。由于采用的是 离散器件的实现方法，且每个晶体的切割差异导致温补电路必须采用 不同的温补元件，因此虽然可靠性高，但成本也很高。

随着系统集成度的不断提高，这种温补压控晶体振荡器由于价格 较高，在无线通信设备的硬件成本中的比重也越来越高，降低这部分 成本已经成了该领域的热门课题。

在介绍本发明之前首先来了解晶体的等效模型。图1是晶体的 等效模型。如图1所示，晶体的等效模型包括串联电感(Li)，串联电 容(Ci)，串联电阻(Ri)，和并联电容(Cs)。晶体的串联谐振频率可 以表示为：

fs=12πLiCi]]>(公式1)

但是通常串联谐振频率对温度和元件都很敏感，实际应用时一般工作 在并联模式。晶体振荡需要起振电路，在分析并联模式的振荡频率时， 一般把起振电路中的等效电容从电路中分离出来。

图2是分析晶体振荡频率时的等效模型。其中，Cp为外挂在晶 体两端的对程电容，与晶体并联的电路Ci rcuit实现晶体的起振和振 荡维持。

将图2中的晶体采用图1所示的等效模型代替，并将图2中电 路里的电容分离出来，就构成了图3所示的等效电路。图3是分析晶 体振荡频率时的等效模型，所述模型便于分析晶体的并联振荡频率。 如图3所示，Li为串联电感；Ci为串联电容；Ri为串联电阻；Cs为 并联电容；Cp为外挂电容；Circuit without cap为不带电容的外围电 路，Cx为电路电容。此时晶体的并联振荡频率表示为：

fp=12πLiCi1+CiCs+Cp/2+Cx]]>(公式2)

因此改变Cx可以微调晶体的振荡频率。

发明内容

为了解决上述温补压控晶体振荡器成本较高的问题，本发明提出 一种频率可调的晶体振荡电路，可以保证精确和稳定的振荡频率，在 实现晶体振荡频率精确可调的同时并大大地降低了无线通讯的硬件 成本，可广泛应用于需要高精度和高稳定度的参考时钟的系统中。