[发明专利]一种基于加速振动条件的射频晶振剩余寿命估计方法

说明书

本发明公开了一种基于加速振动条件的射频晶振剩余寿命估计方法，通过同时同地同条件对同类晶振产品进行失效实验，根据它们的相位噪声谱图像的分析确定其寿命状态，从一类历史样本的共同规律中确定此类产品的退化规律，建立数学模型，最后应用到现场样本进行验证，这样在减小了杂散和谐波的影响下，能够准确反映射频晶振寿命的平均情况。

技术领域

本发明属于射频模块健康评估及寿命预测技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于加速振动条件的射频晶振剩余寿命估计方法。

背景技术

晶体振荡器电路(晶振)是电子系统的参考源，其性能将直接影响电子系统的整机性能,它们可以执行很多重要操作，包括频率转换，同步，定时，和射频区的滤波。而相位噪声从频域的角度表征频率信号的短期稳定度，评估晶振的输出质量。本发明以100M Hz低相噪晶体振荡器在加速失效实验条件下由相位噪声表征的性能退化为对象进行射频晶振剩余寿命的预测。

相位噪声是指由于系统内部各种不确定噪声作用下所引起信号相位的随机起伏,一般是由随机噪声和幂律噪声所产生。由于相位噪声的存在,导致实际的振荡器输出信号中存在着无用的信号幅度和频率起伏。随着使用时间的增加，晶振内部元件性能老化，噪声越来越大，导致输出信号的起伏增加，相位噪声谱升高。

基于统计回归的模型可以从历史样本中获取同类产品的性能退化特点，对于正在使用的产品的退化预测有着很好的参考指示作用。且统计回归模型可以结合不确定性分析得到剩余寿命的分布情况，比起点估计的机器学习方法增加了对不确定性的概率意义的刻画，得出的结果更加可信和完整。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于加速振动条件的射频晶振剩余寿命估计方法，针对晶振本身构成和工作性质，采用宏观数学幂律模型和内部物理特性分析相结合的方式，得到晶振的剩余寿命期望和概率密度曲线。

为实现上述发明目的，本发明一种基于加速振动条件的射频晶振剩余寿命估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、选取实验射频晶振，并进行加速振动失效实验

维持整个实验过程中温度、湿度条件不变，设置振动台的输入电压、加速度自控制功率谱、平均推力和平均位移，对选取的射频晶振进行加速振动失效实验；

(2)、提取射频晶振的m组单边带相位噪声谱图像

设实验过程中一个完整的加速循环周期为T，采样点总数为K；在前N个加速循环周期内，每间隔n₁个加速循环周期作为一采样点，在N个加速循环周期后，每间隔n₂个加速循环周期作为一采样点，且n₁＞n₂；

在每个采样点对射频晶振进行采样，提取射频晶振的相位噪声，得到每个采样时刻的单边带相位噪声谱图像；

按照上述方法，重复实验m次，得到m组不同采样时刻的单边带相位噪声谱图像；

(3)、归一化m组单边带相位噪声谱图像

将m组单边带相位噪声谱图像对应时刻的每个采样点的相位噪声求均值，得到一组K幅均值单边带相位噪声谱图像

(4)、在_p个频偏f_m处提取均值单边带相位噪声谱图像的关键点，记录它们的坐标(f_m1,L_v(f_m1)),(f_m2,L_v(f_m2)),…(f_mp,L_v(f_mp))；

(5)、根据射频晶振的性能指标，计算相位白噪声系数b₀、闪烁调相噪声系数b_-1和闪烁调频系数b_-3；