[发明专利]自适应温度补偿

说明书

一种对振荡器的与温度相关的频率漂移进行补偿的方法。该方法包括：使用外部参考频率信号来导出在工作温度范围上的振荡器补偿数据，将振荡器补偿数据存储在第一表中，以及针对给定工作温度，使用第一表以获得相应的振荡器补偿数据并应用该数据以提供对与温度相关的频率漂移的补偿。该方法还包括针对工作温度范围定义一系列温度槽，每个温度槽被细分为一系列温度仓。使用外部参考频率信号来导出在工作温度范围上的振荡器补偿数据的步骤包括：a)测量工作温度，并且使用外部参考频率信号来确定当工作温度变化时的各个温度的振荡器补偿值；b)在第二表的相应的温度仓中累积所确定的振荡器补偿值；c)每隔隔开的时间段，使用在所述第二表的温度仓中累积的数据来确定或更新针对所述第一表中的一个或多个槽所存储的振荡器补偿数据。

技术领域

本发明涉及对振荡器的与温度相关的频率漂移进行补偿。

背景技术

振荡器在广泛的系统中使用以提供可靠的参考频率。不同的振荡器设计提供不同程度的稳定性，成本通常随着稳定性水平而增加。许多类型的振荡器受到温度依赖性和由老化引起的漂移的影响。这个问题对于晶体振荡器来说特别严重。在一些振荡器设计中，可以通过确定由振荡器产生的(内部)频率和外部频率参考之间的频率偏移来管控(discipline)振荡器。一些全球导航卫星系统(GNSS)接收机应用这种方法，利用一个或多个卫星信号载波频率作为外部频率参考。为了操作的目的，典型的GNSS接收机连续使用振荡器。振荡器输出被用作稳定频率参考，稳定频率参考用于将GNSS信号下变频，并且用于生成将扩频基带信号“解扩(despread)”的本地码副本。一些全球导航卫星系统(GNSS)接收机利用一个或多个卫星信号载波频率作为外部频率参考，以测量和跟踪频率偏移，并在其内部计算中允许这种偏移，但不管控振荡器。其他GNSS接收机管控振荡器，即，它们使用频率偏移来确定控制电压并将其应用于晶体振荡器电路，以针对温度和老化效应加以调节。

然而，有时候外部频率参考不可用；来自轨道卫星的信号可能被阻挡或遭受临时干扰。如果发生这种情况且当这种情况发生时，期望接收机进入“延续”(holdover)，在此期间接收机基于在先前(正常)操作周期期间收集的数据来尝试维护经补偿的振荡器频率。用于提供温度补偿的各种方案在现有技术中是已知的。

US4922212公开了一种依赖于预定的振荡器温度-频率转移曲线的振荡器温度效应补偿方案。环境温度由温度传感器来测量，并被用于评估转移曲线和确定温度补偿电压。使用适当的值来处理老化效应。US2002/0158693提供了一种在包括温度在内的物理参数的意义上预测振荡频率的机制。然后，在参考信号不可用的时间段期间使用该机制来调节调节振荡器控制电压。

振荡器的温度特性通常对于各个振荡器来说特定的。使用预定义的功能不太可能考虑单个振荡器行为。US4746879描述了一种备选方法，其包括在初始设备校准期间创建和存储将温度映射到补偿值的查找表。然而，虽然这种方法可能在某种程度上考虑了单个设备特性，但是它不能对设备老化进行补偿。US5892408公开了一种相关方法。

更好的方法包括使用动态维护的查找表。US2006/0267703举例说明了这种方法。通过以下方式来创建查找表：通过使用外部频率参考来定期测量和记录环境温度和频率偏移/补偿值。当外部频率参考不可用时，对所测量的环境温度进行测量并将其用于从查找表中获得频率偏移或补偿值。该方法的优点在于：由于动态更新查找表，所以固有地补偿了老化效应。

US5392005使用存储的补偿值并且通过提供一种机制来解决晶体振荡器的老化问题，借助该机制，当振荡器频率已经从参考信号漂移超过指定公差时，通过使用参考信号来调节温度补偿因子。

使用将温度映射到偏移频率或补偿值的动态更新的查找表提供了一种针对依赖温度的变化和老化的效应来补偿本地晶体振荡器或其输出的有效机制。然而，现有技术方法需要收集和存储相对大量的数据，以便能够在足够宽的可能操作温度范围上并且在足够的温度分辨率下进行补偿。特别是在移动接收机的情况下，存储器要求导致了显著的成本和“不动产”开销。

发明内容