專利名稱：一種帶加速度補償?shù)暮銣鼐w振蕩器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明對恒溫晶體振蕩器進行振動補償，應用于需要高精度頻率基準場合，特別 是在振動環(huán)境下需要高精度頻率基準；如機載精密電子設備、航天器精密電子設備和各種 運動載體攜帶的精密電子設備。
背景技術：
恒溫晶體振蕩器(OCXO)由于輸出頻率穩(wěn)定在各種需要高精度頻率基準場合獲得 廣泛應用。由于石英晶體振蕩器對加速度敏感，在振動環(huán)境下輸出頻率改變，相位噪聲增 加，降低了電子設備的性能。目前人們在機械結構上作了研究，在機械上采取各種緩沖技術，降低沖擊對晶振 的影響。然而機械上的緩沖只能減小短期的沖擊，對于低頻的加速度則無法解決。并且機 械上的緩沖措施增大設備體積和重量，不利于小型化。人們也采用了各種補償方法。補償包括被動補償和主動補償。feign印ain等將兩 個振蕩器在機械上反并聯(lián)再在電氣上串聯(lián)，從而實現(xiàn)了被動補償；有學者采用雙晶振，將加 速度敏感電容加在調諧電路中，利用加速度敏感電容進行補償。也有學者采用主動補償?shù)?方法，將加速度計安裝在晶體上，將檢測值饋入模擬電路實現(xiàn)頻率調整。這些補償方法均為 模擬補償方法，由于加速度變化范圍大，要保證模擬電路在寬范圍內(nèi)的線性度很困難。l]Martin Bloch,"Method for achieving highly reproducible acceleration insensitive quartz crystal oscillators", U. S. Patent No 7,106,143,2002John A. Kosinski, "Acceleration insensitive piezo-microresonator，，， U. S. Patent No 7，154，212，2003Marvin E. Frerking, "Vibration compensated crystal oscillator，，， U. S. Patent No4, 891，611，1990
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種采用數(shù)字方式補償?shù)暮銣鼐w振蕩器。將三維MEMS加速度傳 感器安裝在與晶體振蕩器接近的位置，實時檢測三維加速度。采用數(shù)字處理芯片得到三維 加速度值，通過數(shù)字計算產(chǎn)生控制電壓，該電壓施加在恒溫晶體振蕩器的壓控端，補償加速 度帶來的頻率變化。該發(fā)明采用數(shù)字補償技術，利用數(shù)字算法實現(xiàn)，克服了模擬電路易受環(huán)境溫度影 響、性能不穩(wěn)定的缺點，具有廣泛的應用前景。
圖1為帶加速度補償?shù)暮銣鼐д裨韴D。圖2為加速度矢量圖。圖3為加速度補償電路板原理圖。
圖4為加速度補償電路板的安裝示意圖。圖5為加速度補償電路板的平面示意圖，其中I-MEMS加速度傳感器；2-FPGA ； 3-電源模塊；4-D/A芯片。
具體實施例方式恒溫晶體振蕩器(簡稱0CX0) —般具有溫控電路精確控制晶體的溫度，00(0還具 有一個壓控電路，通過改變壓控端的電壓即可對輸出頻率進行調整。本發(fā)明在OCXO內(nèi)部加 上加速度補償部分，該部分主要包括一個三維MEMS加速度傳感器、基于FPGA的數(shù)字控制電 路、數(shù)模轉換電路(簡稱D/A)。具有加速度補償?shù)腛CXO組成如圖1所示。OCXO具有一個固有的加速度敏感方向，該方向為確定的，通過測試方法可獲得。設 該方向與x，y，z三軸的夾角為代錯誤！未找到引用源。。設三維MEMS加速度傳感器 實時檢測三個方向的加速度，三軸加速度分別為\，ay, \錯誤！未找到引用源。，則敏感加 速度矢量為 =A'cos代+iVcos^+A .cos^錯誤！未找到引用源。(1)加速度傳感器的檢測值 ，ay, az送給FPGA，通過式(1)的計算得到敏感加速度值 ，設OXCO的壓控系數(shù)為kv，加速度敏感系數(shù)為ka，則數(shù)模轉換輸出的電壓為
權利要求
1.一種帶加速度補償?shù)暮銣鼐w振蕩器，其特征在于包括一個三維MEMS加速度傳感 器、基于FPGA的數(shù)字控制電路、數(shù)模轉換電路；數(shù)模轉換器的輸出接至恒溫晶體振蕩器的 壓控管腳。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種帶加速度補償?shù)暮銣鼐w振蕩器，其特征在于補償電路 板直接安裝在OCXO的管腳上，便于安裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶加速度補償?shù)暮銣鼐w振蕩器。本發(fā)明在恒溫晶體振蕩器內(nèi)部加上加速度補償部分，該部分主要包括一個三維MEMS加速度傳感器、基于FPGA的數(shù)字控制電路、數(shù)模轉換電路。該發(fā)明采用數(shù)字補償技術，利用數(shù)字算法實現(xiàn)，克服了模擬電路易受環(huán)境溫度影響、性能不穩(wěn)定的缺點，具有廣泛的應用前景。
文檔編號H03B5/04GK102075141SQ20101060873
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權日2010年12月28日
發(fā)明者單慶曉 申請人:單慶曉