[发明专利]一种基于电压变化量的晶体振荡器抗振补偿装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于电压变化量的晶体振荡器抗振补偿装置及方法，通过压控晶体振荡器、功分器、微处理器、数模转换器、滤波器以及加法器依次连接形成闭环补偿构架，由微处理器和数模转换器直接生成补偿电压变化量，更容易实现实时高精度补偿。本发明不需要加速度传感器，而是直接将压控晶体振荡器的实时输出频率与振动条件建立联系，能够克服现有抗振晶体振荡器中由于使用外部加速度感器带来的迟滞问题。同时，本发明补偿过程简单，补偿结构也较为简单，易于集成和批量生产。此外，本发明可以良好适用于各种频率的晶体振荡器，尤其是对于采用现有技术补偿效果较差的高频晶体振荡器更为明显，实用性强。

技术领域

本发明属于晶体振荡器技术领域，具体涉及一种基于电压变化量的晶体振荡器抗振补偿装置及方法的设计。

背景技术

抗振晶体振荡器(Anti-vibration crystal Oscillator，以下简称AVXO)是一种能在特定振动环境工作并通过一定方式保持晶体振荡器的输出频率在一定的精度范围内的晶体振荡器。它具有低相噪，高稳定性等特点，广泛应用于各种通信、导航、雷达、卫星定位系统、移动通信以及各类电子测量仪器仪表中。

AVXO本质上是带有振动补偿网络并由其产生与振动相关的补偿电压的压控晶体振荡器(Voltage Controlled crystal Oscillator，以下简称VCXO)。未补偿的压控晶体振荡器VCXO受到振动影响，其输出频率与振动加速度的关系可以表示为：

其中，表示振动加速度，表示晶体振荡器的加速度灵敏度，f₀表示晶体振荡器无振动条件静态时的输出频率，表示晶体振荡器在振动加速度为时的输出频率。

对于常用的压控晶体振荡器的压控～频率特性可以近似表述如下：

其中，K是VCXO的压控～频率灵敏度，V_C是VCXO的控制电压，是VCXO的压控中心电压，f₀是输入压控中心电压为时的振荡频率。

为了使VCXO在振动条件下的输出频率稳定在标称频率，需要产生一个补偿电压加在VCXO的压控控制端进行补偿以抵消由振动产生的频率漂移，从而使其在振动条件下输出稳定的频率，达到频率补偿的目的。

目前，实现AVXO的有源补偿方法是基于加速度传感器的有源补偿网络的抗振晶体振荡器，该抗振晶体振荡器是一种开环补偿方式，利用加速度传感器测量晶体振荡器受到振动的实时振动加速度，通过外部电路产生一个补偿电压，并将该电压施加到晶体振荡器上，以抵消振动引起的晶体振荡器的频率漂移。

显然，现有的有源补偿AVXO是采用开环式补偿构架，要用到加速度传感器，该加速度传感器在电路上尽可能的靠近晶体谐振器，而晶体谐振器是被单独封装在密闭空间内，这就不可避免的产生了迟滞，对AVXO的补偿精度有明显影响。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有开环式补偿AVXO精度较低的问题，提出了一种基于电压变化量的晶体振荡器抗振补偿装置及方法，通过采用闭环式补偿构架来实现抗振晶体振荡器的高精度数字式补偿。

本发明的技术方案为：一种基于电压变化量的晶体振荡器抗振补偿装置，包括依次连接并形成闭环结构的压控晶体振荡器、功分器、微处理器、数模转换器、滤波器以及加法器。

压控晶体振荡器用于产生稳定的振荡频率信号并将其输出至功分器。

功分器用于将压控晶体振荡器的输出信号分为两路，其中一路作为晶体振荡器抗振补偿装置的输出信号，另一路输出至微处理器。