[发明专利]恒温控制石英晶体振荡器

说明书

本发明属于无线电技术领域，特别是带压电石英晶体谐振器的频率振荡器。

众所周知，存在着各种不同型式的恒温控制石英晶体振荡器(例如1990.02.27的美国第4 985 687号专利，国际专利分类H 03 B 1/02，5/04，5/32和1990.03.27的法国第2 660 499号专利，国际专利分类H 03 B 5/32，5/04)。为了获得达到±1×10^-8的温度稳度性，在已知的频率振荡器内一般使用单级恒温电路，该电路可使振荡器的结构最简单、最经济和尺寸最小。但是，为了获得超过±1×10^-9的温度稳定性，就得使用保证恒温控制精度极高的双级恒温控制电路，然而这种电路要求比较复杂而且结构体积较大(实例可见英格别尔门、弗罗姆别尔格、格拉保依(Ингберман М.И.，Фромберг Э.М.，Грабой Л.П.，)著的“通信技术中的恒温控制”，邮电部出版社(М.，Связь，)，1979年，17页以及高德可夫.格罗莫夫.尼基钦(Годков В.Д.，Громов С.С.，Никитин Н.В，)著的“无线电设备的恒温控制方法综述”，国家公用统计部出版社(М.，Гос·комстатиздат)，1979年46页。

此外，已知按单级恒温控制电路构造的石英晶体振荡器，它包含一印刷电路板，其上装有振荡器电路元件并被置于一外部密封壳体内。同时包括其内部装有石英晶体谐振器的恒温器、加热元件、温度传感器以及带热敏电桥的温度调节器在内的全部恒温控制电路元件，并被集中在印刷电路板的中心部分，该部分通过穿通板厚的槽缝和电路板的其他部分隔开，同时通过边距和电路板的其他部分连接(见1995.03.06的专利文摘第2081506号，国际专利分类H 03 B 5/32，5/36)。

虽然这种振荡器具有诸如简单、尺寸小和经济的明显优点，但是它不能获得±1×10^-9数量级的温度稳定性，其原因在于温度场均匀性不足和保持恒温控制温度的精度不足。

本发明试图解决的主要任务是制造一种恒温控制石英晶体振荡器，它既能保证频率温度稳定性高，又不需要采用双级恒温控制电路。

再具体的任务在于消除对石英晶体谐振器上温度场均匀的要求和对高精度恒温控制的要求两者之间技术上的矛盾。因为前者要求将谐振器从热流区中移出，即增加石英晶体谐振器和加热器之间的距离，然而为了保证后者，又必须将温度传感器和加热器尽可能地靠近谐振器安装。除此以外，还有一个提高温度调节精度的任务。

实施上述任务基本上是综合利用本发明权利要求书中独立权利要求列举的主要特征。

按照实施本发明的方案之一，石英晶体谐振器上温度场所需的均匀性如同专利文摘第2081506号中得知的振荡器所达到的那样。在这种振荡器中的电路板被穿通板厚的槽缝分成中心部分和周边部分。这些部分之间又用槽缝末端上的狭窄边距相连接。同时，在中心部分上装有振荡器的全部恒温控制元件，其中包括装有自身壳体内的石英晶体谐振器和带加热元件的温度调节器。电路板安装在外部密封壳体内。与此同时，按本发明被包含在自身壳体的所述石英晶体谐振器安装在内壳体的底部上。该内壳体用高导热材料制成敞开的盒状，并且用穿过所述电路板靠近所述每个边距的中心部分的高导热杆固定在电路板上。此时，壳体的底部最好用一层高导热性的胶紧贴在电路板上。加热元件和温度传感器安装在所述壳体的外侧壁上。

盒敞开的一侧最好用一由高导热性材料制的薄盖盖住，该盖相对于石英晶体谐振器的壳体留有一隔热间隙。此外，按本发明的优选实施例，在伸出到电路板背面上方的所述导热杆端部，固定一用高导热性材料制的盖，它相对于装在电路板中心部分该表面上的电路元件也有一隔热间隙。

由于上述新的特征，从恒温控制元件表面上任一任选点以任何可能方向散发到周围介质的热流途径上，都存在一个点被隔热间隙所选定的巨大阻热性所隔离，从而使其温度和所选点相差甚微。这样一来，位于电路板中心部分上的石英晶体谐振器和电路恒温控制元件均摆脱了热流，位于均匀温度场区域内，这是获致高温度稳定性的最重要条件之一。本发明的这一方案保证使直接来自恒温控制元件表面上的热损失最小，因而保证这些元件，首先是谐振器的内部温度落差最小。