[发明专利]温度补偿晶体振荡器

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，具体来说涉及一种温度补偿晶体振荡器。

背景技术

晶体振荡器在电子产品中有着广泛的应用，它常常被称之为电子产品的心脏，它的输出频率的稳定性直接影响到电子系统的性能好坏。随着近年来通讯行业，北斗GPS卫星导航行业，信号发生器和数字频率计等仪器仪表行业的发展，都需要较高输出频率稳定度的晶体振荡器来为电子系统提供精密的标准频率和时间基准，如果作为上述设备中主要的标准频率和时间基准的晶体振荡器的频率不稳，就会直接影响通讯系统的稳定性、卫星定位的精确性、测量仪器的测量精度。自从晶体振荡器问世近百年来，人们一直在研究不断提高晶体振荡器的输出频率稳定度，由于现在晶体振荡器里使用的晶体谐振器其谐振频率随温度的变化而变化，不管是常用的AT 切型和SC切型，还是别的X、DT、CT、XY等切型，在较大的温度范围内它们的频率都随温度有较大的变化，特别是在温度T距晶体谐振器的参考点温度T0越远的温度区，晶体谐振器的谐振频率随单位温度变化的变化量就越大，因此人们使用了温度补偿等技术来提高晶体振荡器的输出频率稳定度，但是目前技术仍然满足不了电子产品系统对较宽温度范围内有较高输出频率稳定度的要求，例如，大量使用的X切型32.768 KHz时钟晶体谐振器，它的温度频率特征曲线如图1所示，参考点温度T0通常选在25℃，这样，在低温端部分和高温端部分，T-T0之差值较大，因此，每度温差内晶体谐振器振动频率f与设定频率fidea之差就会很大，从而使得在这些温度区间内，晶体振荡器的输出频率精度大大降低。当T0为25℃，在125℃和124℃间△f/fidea的变化量约为 8ppm, 在此处温补晶体振荡器要得到△f/fidea为 0.5ppm 的精度，则对温度精度的测量要达到约0.05度的精度用于温度补偿，这在实际的温补晶体振荡器中是很难实现的。因此我们需要研究新的技术来满足市场对更高精度的晶体振荡器的需求。

现在许多电子系统，例如手机，卫星导航GPS,北斗模块等都同时需要一个时间频率（通常32.768 KHz时钟晶体振荡器）和一个射频参考频率（通常是温度补偿晶体振荡器TCXO）, 他们各自独立的工作，其中TCXO由于其对相位噪声的高要求，使其很难用数字化的温度补偿晶体振荡器DTCXO补偿方式来在宽的温度范围内保持高的频率稳定性，而不得不用复杂的模拟电路补偿，导致系统成本居高不下。

手机，卫星导航GPS、北斗模块等中对时钟时频和射频参考TCXO的频率稳定度要求都高，但晶体谐振器频率老化引起的频率漂移远大于它们允许的范围，例如，对射频参考频率F2的频率变化要求是小于0.5ppm, 但晶体谐振器的频率老化漂移就会到达2ppm 至3ppm一年，由于没有老化补偿功能，导致整个系统性能的下降。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点而提供的一种极大提高了系统的精度和长期可靠性的温度补偿晶体振荡器。

本发明目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的：

本发明的一种温度补偿晶体振荡器，包含两个同样切型的晶体谐振器，它们的参考点温度不同分别为T01、T02，其中T01<T02，在温度小于设定温度Ts时，用晶体谐振器A输出频率F1，温度大于设定温度Ts时，用晶体谐振器B输出频率F1。

上述的温度补偿晶体振荡器，其中：频率F1通过基于锁相环技术的频率合成器生成频率F2。

上述的温度补偿晶体振荡器，其中：基于锁相环技术的频率合成器可选择压控振荡器VCO或压控晶体振荡器VCXO。

上述的温度补偿晶体振荡器，其中：用1PPS信号对频率F1、频率F2的老化进行补偿。

上述的温度补偿晶体振荡器，其中：包含三个同样切型的晶体谐振器，它们的参考点温度不同分别为T01、T02、T03，T01<T02<T03，在温度小于较低设定温度Ts1时，用晶体谐振器A输出频率F1，在Ts1<T<Ts2用晶体谐振器B输出频率F1，在较高设定温度Ts2<T用晶体谐振器C输出频率F1（参见图7）。