[发明专利]一种改善晶体振荡器老化漂移率的方法

说明书

本发明属于时间频率测量与控制、精密频标技术领域，尤其涉及一种改善晶体振荡器的老化漂移率的方法。本发明通过采集数据、建立晶体谐振器输出频率和运行时间的函数关系、建立压控端电压和频率的函数关系、数据传输和改变晶体谐振器输出频率五个步骤，利用采集的谐振器两端信号数据经过三角函数运算，计算得到的结果就是相位差变化。无需引入外界高性能的频率源，设计简单方便。针对振荡器长期的频率变化和其谐振参数之间变化的相关性，通过晶体谐振器两端之间信号相位差的变化推导出其谐振参数的变化进而就推算出振荡器频率的变化，并且就其反馈调整和改善振荡器本身的频率变化，提高晶体振荡器的老化漂移指标。

技术领域

本发明属于时间频率测量与控制、精密频标技术领域，尤其涉及一种改善晶体振荡器老化漂移率的方法。

背景技术

时间和频率是最基本的物理量，我们生活的各个方面都与时间和频率息息相关。能够产生高精度频率信号的装置称为标准频率源，其中包括高精度原子频标，较低精度振荡电路以及石英晶体作为主要谐振器件的晶体振荡器。目前，石英晶体振荡器以其低廉的价格和较高的频率稳定度以及较长的使用寿命在市场得到最为广泛的应用。然而晶体老化成为限制高稳定度的石英晶体振荡器进一步提升的主要因素，通过测量频率漂移状态来修正频率源的方法可以有效抑制老化造成的影响。现有技术中的进行老化补偿的方法是根据该晶体振荡器一段时间内的老化规律，预测出其长时间的老化数学模型，即计算出晶振老化的拟合曲线，根据运行时间的情况以及老化拟合曲线，预测出当前时刻晶体振荡器老化程度，计算出当前预测频率值与标称频率的差值，根据预测的频率或者相对标称频率的差值对晶体振荡器的振荡回路进行干预，修改或补偿输出频率，提高输出频率准确度。但是不同的晶体振荡器其老化漂移速率不同，转折点也不尽相同，不是同一批次的晶体振荡器，其材料、结构具有明显的差异的情况下老化漂移规律区别较大。在此情况下对晶体振荡器建立老化漂移预测曲线，所得到的老化漂移补偿情况也有好有坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种对晶体老化的本质进行分析，从而改善晶体振荡器老化漂移率的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种改善晶体振荡器老化漂移率的方法，其特征在于：包括如下步骤

步骤一：采集数据

同步采集晶体振荡器的谐振器两端相位差ΔT和输出频率f；

步骤二：建立晶体谐振器输出频率和运行时间的函数关系

根据步骤一采集的数据，建立相位差ΔT和运行时间t的函数关系，以及输出频率f和运行时间t的关系，消去时间因子t从而得到谐振器相位差变化ΔT与输出频率的f函数关系；

步骤三：建立压控端电压和频率的函数关系

控制输出电压给晶体振荡器压控端，从0伏开始，以每次相同伏数进行增长，记录增长过程中输出频率的变化，从而得到压控端电压和频率的函数关系；

Δf＝kΔu

Δf晶体振荡器两端输出频率变化量，Δu为压控端电压变化量，k为压控灵敏系数。

步骤四：数据传输及运算

采集步骤三中谐振器两端的相位差，并将数据送给FPGA；FPGA将接受的数据进行存储，并行输出给单片机，单片机根据步骤二及步骤三建立的函数关系对接受的数据进行电压变化量平均值的运算；

步骤五：改变晶体谐振器输出频率

通过步骤四中单片机电压变化量平均值的运算运结果，输出调整电压给晶振压控端，从而改变晶体谐振器输出频率，实现晶体振荡器的频率稳定。

所述的步骤一是通过ADC转换芯片同步采集晶体谐振器两端的相位差和晶振输出频率。