一種用于模擬溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的溫度補(bǔ)償方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于模擬溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的溫度補(bǔ)償方法，該方法包括測量未補(bǔ)償?shù)木w振蕩器的電壓溫度曲線；測量參考熱敏電阻的電阻溫度特性；根據(jù)未補(bǔ)償?shù)木w振蕩器的電壓溫度曲線和參考熱敏電阻的電阻溫度特性，計(jì)算和優(yōu)化溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)值；根據(jù)計(jì)算和優(yōu)化的溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)值，選取匹配的元件，組建溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)；利用溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)對晶體振蕩器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，并測試補(bǔ)償后的晶體振蕩器頻率溫度特性。本發(fā)明所述方法有效改善了溫度補(bǔ)償晶體振蕩器溫度補(bǔ)償?shù)男Ч绕涫窃谳^寬工作溫度范圍內(nèi)的溫度補(bǔ)償效果，提高了溫度補(bǔ)償?shù)囊淮纬晒β屎蜏囟妊a(bǔ)償晶體振蕩器可靠性，降低了生產(chǎn)成本和溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的調(diào)試復(fù)雜度，提高了生產(chǎn)效率。
【專利說明】一種用于模擬溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的溫度補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種溫度補(bǔ)償方法，特別是一種用于模擬溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的溫度補(bǔ)償方法。
【背景技術(shù)】
[0002]模擬溫度補(bǔ)償晶體振蕩器因其質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的特性廣泛應(yīng)用于通信、導(dǎo)航、衛(wèi)星等多個(gè)領(lǐng)域。在惡劣的環(huán)境條件下，工作溫度范圍超過_30°C?+60°C，而頻率溫度穩(wěn)定性要求達(dá)到±1X10_6時(shí)，一般首次安裝溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)后，還需再經(jīng)過兩次到三次的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)調(diào)節(jié)才能使晶體振蕩器的頻率溫度穩(wěn)定性滿足指標(biāo)要求，即造成元器件浪費(fèi)，又延長生產(chǎn)周期。
[0003]因此，需要提供一種既能夠補(bǔ)償準(zhǔn)確，又能快速補(bǔ)償?shù)囊环N模擬溫度補(bǔ)償晶體振蕩器補(bǔ)償方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于模擬溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的溫度補(bǔ)償方法，以解決模擬晶體振蕩器溫度補(bǔ)償一次成功率低，溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)需要多次調(diào)節(jié)的問題，從而降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率。
[0005]為解決上述問題本發(fā)明提供一種用于模擬溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的溫度補(bǔ)償方法，該方法包括
[0006]測量未補(bǔ)償?shù)木w振蕩器的電壓溫度曲線；
[0007]測量參考熱敏電阻的電阻溫度特性；
[0008]根據(jù)未補(bǔ)償?shù)木w振蕩器的電壓溫度曲線和參考熱敏電阻的電阻溫度特性，計(jì)算和優(yōu)化溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)值；
[0009]根據(jù)計(jì)算和優(yōu)化的溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)值，選取匹配的元件，組建溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)；
[0010]利用溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)對晶體振蕩器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，并測試補(bǔ)償后的晶體振蕩器頻率溫度特性。
[0011]優(yōu)選的，所述溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)包括多個(gè)固定電阻和多個(gè)熱敏電阻
[0012]優(yōu)選的，所述電壓溫度曲線通過調(diào)節(jié)晶體振蕩器中變?nèi)荻O管的控制電壓，使晶體振蕩器在不同溫度點(diǎn)下的頻率達(dá)到標(biāo)稱值，獲得未補(bǔ)償?shù)木w振蕩器的電壓溫度曲線。
[0013]優(yōu)選的，所述電阻溫度特性通過將連有參考熱敏電阻的測試電路放入溫箱中，通過在不同溫度下測量參考熱敏電阻的電阻值，獲得參考熱敏電阻的電阻溫度特性。
[0014]優(yōu)選的，所述測試電路為與溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)相同的電路結(jié)構(gòu)，所述測試電路中的固定電阻在0Ω至1ΜΩ范圍內(nèi)取值。
[0015]優(yōu)選的，所述溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)值的計(jì)算和優(yōu)化方法包括
[0016]根據(jù)溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中待優(yōu)化固定電阻以及待選熱敏電阻建立溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)隨溫度變化的電壓函數(shù)；[0017]待選熱敏電阻利用模型Rλ =、進(jìn)行計(jì)算，其中K(R，B)為與參考熱敏電阻的額定阻值R和常數(shù)B相關(guān)的比例系數(shù)，Rcun為參考熱敏電阻的實(shí)測值，N為溫度測試點(diǎn)數(shù)，Rixn和$「1>:、.均為N維行向量；
[0018]利用所述未補(bǔ)償?shù)木w振蕩器的電壓溫度曲線數(shù)據(jù)值和所述電壓函數(shù)求方差，以獲得目標(biāo)函數(shù)Λ ;
[0019]利用遺傳算法，對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行多次迭代，當(dāng)目標(biāo)函數(shù)Λ小于允許的誤差或設(shè)定的最大迭代次數(shù)時(shí)，迭代終止；
[0020]獲得待優(yōu)化的固定電阻及熱敏電阻的優(yōu)化值。
[0021]本發(fā)明中采用非傳統(tǒng)熱敏電阻的選取方法，并且利用優(yōu)化算法計(jì)算溫度補(bǔ)償網(wǎng)
絡(luò)中固定電阻的阻值，有效改善了溫度補(bǔ)償晶體振蕩器溫度補(bǔ)償?shù)男Ч?，尤其是在較寬工
作溫度范圍內(nèi)的溫度補(bǔ)償效果，提高了溫度補(bǔ)償?shù)囊淮纬晒β屎蜏囟妊a(bǔ)償晶體振蕩器可靠
性，降低了生產(chǎn)成本和溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的調(diào)試復(fù)雜度，提高了生產(chǎn)效率，增大了經(jīng)濟(jì)效Mo
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1示為一種用于模擬溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的溫度補(bǔ)償方法流程圖；
[0023]圖2示為溫度補(bǔ)償晶體振蕩器溫度補(bǔ)償原理框圖；
[0024]21、溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，22、振蕩電路，23、變?nèi)荻O管；
[0025]圖3示為溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)電路原理圖；
[0026]31、節(jié)點(diǎn) 1，32、節(jié)點(diǎn) 2，33、節(jié)點(diǎn) 3，34、節(jié)點(diǎn) 4，35、節(jié)點(diǎn) 5 ；
[0027]圖4示為本發(fā)明根據(jù)溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)示意圖；
[0028]41、節(jié)點(diǎn)1，42、節(jié)點(diǎn)2，43、節(jié)點(diǎn)3，44、節(jié)點(diǎn)4，45、節(jié)點(diǎn)5 ;46、節(jié)點(diǎn)6，47、節(jié)點(diǎn)7 ；
[0029]圖5不為優(yōu)化算法流程圖；
[0030]圖6_a示為補(bǔ)償前晶振的頻率溫度穩(wěn)定性示意圖；
[0031]圖6_b示為利用傳統(tǒng)方法和本發(fā)明方法進(jìn)行溫度補(bǔ)償后晶振的頻率溫度穩(wěn)定性實(shí)例比對圖；
[0032]圖7示為利用本發(fā)明方法計(jì)算的熱敏電阻值、傳統(tǒng)方法計(jì)算的熱敏電阻值和測試熱敏電阻值比對圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]本發(fā)明提供一種用于模擬溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的溫度補(bǔ)償方法，該方法包括測量未補(bǔ)償?shù)木w振蕩器的電壓溫度曲線(SI);測量參考熱敏電阻的電阻溫度特性(S2);根據(jù)未補(bǔ)償?shù)木w振蕩器的電壓溫度曲線和參考熱敏電阻的電阻溫度特性，計(jì)算和優(yōu)化溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)值(S3);根據(jù)計(jì)算和優(yōu)化的溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)值，選取匹配的元件，組建溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(S4);利用溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)對晶體振蕩器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，并測試補(bǔ)償后的晶體振蕩器頻率溫度特性(S5)。
[0034]下面根據(jù)附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。[0035]實(shí)施例1
[0036]將晶體振蕩器放入溫箱中，調(diào)節(jié)晶體振蕩器中變?nèi)荻O管(23)的控制電壓，使晶體振蕩器的頻率在各個(gè)溫度點(diǎn)下均達(dá)到標(biāo)稱值，記錄各個(gè)溫度點(diǎn)下的控制電壓值，形成未補(bǔ)償?shù)木w振蕩器的電壓溫度曲線數(shù)據(jù)。
[0037]參考熱敏電阻采用在線測試方法，參考熱敏電阻測試電路采用與溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)相似的形式。如圖3所示，該測試電路的輸入端施加固定電壓Vz，并選擇低、中阻值的熱敏電阻作為參考熱敏電阻分別連接在溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中R5、R7和R4的位置。在熱敏電阻在線測試過程中，可以先在溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中固定電阻和熱敏電阻的允許范圍內(nèi)粗略選定進(jìn)行在線測試。本發(fā)明所述測試電阻中R5和R7采用幾百kQ的中阻值熱敏電阻，R4采用幾kQ的熱敏電阻，Rl選取0Ω~幾百Ι?Ω，R2、R3和R8選取幾百kQ，R6選取幾kQ~幾十Ι?Ω。將測試電路放入溫箱中，在各個(gè)溫度點(diǎn)下記錄節(jié)點(diǎn)I (31)、節(jié)點(diǎn)2 (32)、節(jié)點(diǎn)3 (33)、節(jié)點(diǎn)4 (34)和節(jié)點(diǎn)5 (35)的電壓值，利用測量得到的節(jié)點(diǎn)電壓值，根據(jù)基爾霍夫定律計(jì)算得到參考熱敏電阻的電阻溫度特性，即參考熱敏電阻值的電阻溫度特性數(shù)據(jù)。
[0038]為了增強(qiáng)溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)償能力，本發(fā)明在溫補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算中使用圖4所示電路，電路中R5和R7的位置再分別串聯(lián)一個(gè)固定電阻。
[0039]利用未補(bǔ)償?shù)木w振蕩器的電壓溫度曲線數(shù)據(jù)，以及參考熱敏電阻的電阻溫度特性數(shù)據(jù)對溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)固定電阻和熱敏電阻優(yōu)化步驟如下:
[0040]第一步，選定優(yōu)化參數(shù)，給定參數(shù)初始值(S6)，本實(shí)施例中僅以溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中的固定電阻為待優(yōu)化變量，將熱敏電阻作為半已知量(半已知量:實(shí)際補(bǔ)償過程中允許選取的熱敏電阻的阻值范圍內(nèi)隨機(jī)選定一個(gè)低阻值和兩個(gè)中阻值熱敏電阻)。本發(fā)明中待選熱敏電阻的計(jì)算模型與常規(guī)熱敏電阻模型不同，常規(guī)熱敏電阻選取利用一階近似公式:
R = R0eB(^，其中R0為熱敏電阻額定阻值，B為材料常數(shù)，本發(fā)明中利用的熱敏電阻計(jì)
算模型為=其中K(R，B)為與參考熱敏電阻的額定阻值R和
常數(shù)B相關(guān)的比例系數(shù)R、v為參考熱敏電阻的實(shí)測值，N為測量參考熱敏電阻時(shí)，溫度測
試點(diǎn)數(shù)，Rixn和均為N維行向量。利用本發(fā)明中所述計(jì)算熱敏電阻模型在計(jì)算過程中可以消除一階近似模型中的誤差，提高溫度補(bǔ)償?shù)囊淮纬晒β?；將半已知電阻按照本發(fā)明采用的熱敏電阻模型建模R = K(RDo,BD,RCi,Bc)RCuN，其中Rd。和Bd為初始選
取熱敏電阻的特性常數(shù)，Rco和R。為參考熱敏電阻的特性常數(shù)，& (~,^Bn,RCo,Bc )為與
初始選取熱敏電阻以及參考熱敏電阻的特性常數(shù)相關(guān)的比例系數(shù)。將溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中的固定電阻作為優(yōu)化參數(shù)X，并給予初始值。
[0041]第二步，構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)初始化的固定參數(shù)值和熱敏電阻值建立電壓函數(shù)，圖4中所示V1點(diǎn)的電壓為v21xn = [β1,β2,...βn]，其中
【權(quán)利要求】
1.一種用于模擬溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的溫度補(bǔ)償方法，其特征在于:該方法包括 測量未補(bǔ)償?shù)木w振蕩器的電壓溫度曲線； 測量參考熱敏電阻的電阻溫度特性； 根據(jù)未補(bǔ)償?shù)木w振蕩器的電壓溫度曲線和參考熱敏電阻的電阻溫度特性，計(jì)算和優(yōu)化溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)值； 根據(jù)計(jì)算和優(yōu)化的溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)值，選取匹配的元件，組建溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)； 利用溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)對晶體振蕩器進(jìn)行溫度補(bǔ)償，并測試補(bǔ)償后的晶體振蕩器頻率溫度特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模擬溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的溫度補(bǔ)償方法，其特征在于:所述溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)包括多個(gè)固定電阻和多個(gè)熱敏電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模擬溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的溫度補(bǔ)償方法，其特征在于:所述電壓溫度曲線通過調(diào)節(jié)晶體振蕩器中變?nèi)荻O管的控制電壓，使晶體振蕩器在不同溫度點(diǎn)下的頻率達(dá)到標(biāo)稱值，獲得未補(bǔ)償?shù)木w振蕩器的電壓溫度曲線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模擬溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的溫度補(bǔ)償方法，其特征在于:所述電阻溫度特性通過將連有參考熱敏電阻的測試電路放入溫箱中，通過在不同溫度下測量參考熱敏電阻的電阻值，獲得參考熱敏電阻的電阻溫度特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于模擬溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的溫度補(bǔ)償方法，其特征在于:所述測試電路為與溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)相同的電路結(jié)構(gòu)，所述測試電路中的固定電阻在0Ω至1ΜΩ范圍內(nèi)取值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模擬溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的溫度補(bǔ)償方法，其特征在于:所述溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)值的計(jì)算和優(yōu)化方法包括 根據(jù)溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中待優(yōu)化固定電阻以及待選熱敏電阻建立溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)隨溫度變化的電壓函數(shù)； 待選熱敏電阻利用模型-Mun =夂、進(jìn)行計(jì)算，其中K(R，B)為與參考熱敏電阻的額定阻值R和常數(shù)B相關(guān)的比例系數(shù)，Rc為參考熱敏電阻的實(shí)測值，N為溫度測試點(diǎn)數(shù)，Rixn和均為N維行向量； 利用所述未補(bǔ)償?shù)木w振蕩器的電壓溫度曲線數(shù)據(jù)值和所述電壓函數(shù)求方差，以獲得目標(biāo)函數(shù)Λ ； 利用遺傳算法，對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行多次迭代，當(dāng)目標(biāo)函數(shù)△小于允許的誤差或設(shè)定的最大迭代次數(shù)時(shí)，迭代終止； 獲得待優(yōu)化的固定電阻及熱敏電阻的優(yōu)化值。
【文檔編號】H03L1/02GK103716042SQ201310739925
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】韓艷菊, 楊科, 鄭紅耀, 于德江 申請人:北京無線電計(jì)量測試研究所