本發(fā)明屬于集成電路領(lǐng)域，具體為一種基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的晶體振蕩器。

背景技術(shù)：

晶體振蕩器作為穩(wěn)定的頻率源廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備以及無線通信技術(shù)等領(lǐng)域，其頻率對溫度變化的穩(wěn)定度是衡量晶體振蕩器性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。溫度補償晶體振蕩器(TCXO)是通過溫度補償網(wǎng)絡(luò)減小振蕩器輸出頻率因溫度變化產(chǎn)生的偏移，從而提高頻率穩(wěn)定度。

溫度補償晶體振蕩器(TCXO)一般由溫補網(wǎng)絡(luò)、變?nèi)荻O管、晶體諧振器和振蕩電路模塊組成，如圖1所示。其工作原理是：溫補網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生隨溫度變化的控制電壓，該控制電壓作用于變?nèi)荻O管，可以改變變?nèi)荻O管的容值，補償晶體諧振器的諧振頻率因溫度變化產(chǎn)生的偏移，從而提高晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度。

變?nèi)荻O管兩端的電壓和晶體振蕩器諧振頻率非線性關(guān)系導(dǎo)致了控制電壓V是溫度的高階函數(shù)，電壓和頻率關(guān)系的非線性越大，則電壓和溫度關(guān)系中的高階項越大(K.R.Ward，A novel approach to improving the stability of TCVCXO temperature performance,Frequency Control Symposium and PDA Exhibition Jointly with the 17th European Frequency and Time Forum,2003.Proceedings of the 2003IEEE International,pp.473–477,2003)。

現(xiàn)有的溫度補償方案主要有兩種，一種是模擬溫度補償方案，另一種是數(shù)字溫度補償方案。模擬溫度補償方案中，因為產(chǎn)生對溫度呈高階函數(shù)的電壓比較困難，一般用線性函數(shù)近似電壓V對振蕩頻率的控制作用，從而用溫度補償網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生對溫度呈多項式函數(shù)(一般為三次方函數(shù))的控制電壓V，補償精度有限；數(shù)字溫度補償方案中，通過對電壓—溫度函數(shù)的擬合和插值的方式得到每個溫度點所需的控制電壓，雖然精度比模擬溫度補償方案的精度高，但是其精度受限于擬合和插值基函數(shù)的形式和階數(shù)，階數(shù)越高，補償?shù)木仍礁?，但是需要的系統(tǒng)資源和復(fù)雜度越大，不適用于對補償精度有進一步要求的應(yīng)用場合。

控制電壓和晶體諧振頻率的非線性關(guān)系不僅影響了溫度補償晶體振蕩器(TCXO)的補償精度，更是嚴(yán)重影響了輸出頻率可調(diào)的溫度補償晶體振蕩器(VCTCXO)的頻率穩(wěn)定性。目前，(VCTCXO)同樣通過變?nèi)荻O管實現(xiàn)，但是變?nèi)荻O管的控制電壓V是溫補網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的補償電壓V₁和外部調(diào)節(jié)中心頻率的電壓V₂帶權(quán)相加產(chǎn)生的。

控制電壓V和晶體諧振頻率的非線性關(guān)系導(dǎo)致VCTCXO在不同的調(diào)節(jié)電壓V₂下，溫度特性不同，即當(dāng)晶體振蕩器的中心頻率改變后，由于振蕩器頻率—溫度特性曲線發(fā)生旋轉(zhuǎn)(J.R.Vig,Quartz crystal resonators and oscillators for frequency control and timing applications.A tutorial.[online]Available:http://www.ieee-uffc.org),同樣一組溫度補償數(shù)據(jù)會導(dǎo)致補償精度不夠。為解決這個問題，專利US6549055B2中提出了一種線性化頻率—電壓關(guān)系的方法，通過在控制電壓和變?nèi)荻O管之間插入一個具有非線性傳輸函數(shù)的電路模塊，使得從輸入電壓到輸出頻率之間近似為線性關(guān)系，從而提高VCTCXO的溫度穩(wěn)定度，但是該方案中具有非線性傳輸函數(shù)的電路模塊結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加大了晶體振蕩器設(shè)計的難度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有的TCXO和VCTCXO因為補償電壓和頻率之間的非線性關(guān)系導(dǎo)致的溫度補償精度不夠的缺點，本發(fā)明提供了一種基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的晶體振蕩器。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的晶體振蕩器，包括控制電壓產(chǎn)生模塊和晶體振蕩模塊。

控制電壓產(chǎn)生模塊由溫度傳感器、頻率計、數(shù)據(jù)選擇器、輸入數(shù)據(jù)處理單元、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和輸出數(shù)據(jù)處理單元組成，其作用是產(chǎn)生對溫度呈非線性關(guān)系的控制電壓。

晶體振蕩模塊由變?nèi)荻O管、晶體諧振器和振蕩電路組成，其作用是產(chǎn)生振蕩信號。

所述控制電壓產(chǎn)生模塊中，溫度傳感器與輸入數(shù)據(jù)處理單元相連，用于探測并傳輸晶體振蕩模塊的溫度數(shù)據(jù)T；

頻率計的輸入端與晶體振蕩模塊的輸出相連，輸出端與數(shù)據(jù)選擇器的輸入1端口相連，其作用是在數(shù)據(jù)采集階段監(jiān)測并傳輸晶體振蕩模塊產(chǎn)生的振蕩信號的頻率；

數(shù)據(jù)選擇器的輸入2端口與外部中心頻率輸入相連，輸出端接輸入數(shù)據(jù)處理單元，其作用是在信號Contr2控制下選擇通過數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)通路；

輸入數(shù)據(jù)處理單元的輸入端還與晶體振蕩模塊中變?nèi)荻O管的控制電壓V相連，輸出與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入相連，其作用是接收輸入數(shù)據(jù)，并對其處理成人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以直接處理的數(shù)據(jù)；

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為前饋網(wǎng)絡(luò)，其輸出端接輸出數(shù)據(jù)處理單元，作用是在信號Contr2控制下對輸入數(shù)據(jù)X按照預(yù)期V＝g(X)做出非線性響應(yīng)，產(chǎn)生非線性控制電壓；

輸出數(shù)據(jù)處理單元的輸出接變?nèi)荻O管的控制電壓，其作用是對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出數(shù)據(jù)處理后接到變?nèi)荻O管二端，通過控制變?nèi)荻O管的容值補償晶體振蕩器的振蕩頻率因溫度變化產(chǎn)生的偏移。

進一步地，Contr1是模式切換信號，該信號通過控制輸入到輸入數(shù)據(jù)處理單元的數(shù)據(jù)維數(shù)控制晶體振蕩器在TCXO模式和VCTCXO模式之間切換。

進一步地，Contr2是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)切換信號，該信號控制人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在學(xué)習(xí)狀態(tài)和工作狀態(tài)之間切換，同時控制通過數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)。

進一步地，Contr1信號和Contr2信號一起控制晶體振蕩器在不同的模式、不同的狀態(tài)下工作。具體地，晶體振蕩器在不同的模式、不同的狀態(tài)之間的切換通過以下方式實現(xiàn)：

在TCXO模式下，Contr2信號控制人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處于學(xué)習(xí)狀態(tài)時，信號Contr1控制輸入到輸入數(shù)據(jù)處理單元的數(shù)據(jù)是2維，包括溫度數(shù)據(jù)T和控制電壓數(shù)據(jù)V，即X＝(V,T)；當(dāng)Contr2信號控制人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處于工作狀態(tài)時，信號Contr1控制輸入到輸入數(shù)據(jù)處理單元的數(shù)據(jù)是1維，只有溫度數(shù)據(jù)T，即：X＝(T)；

VCTCXO模式下，當(dāng)Contr2信號控制人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處于學(xué)習(xí)狀態(tài)時，信號Contr1控制輸入到輸入數(shù)據(jù)處理單元的數(shù)據(jù)是3維，包括溫度數(shù)據(jù)T、控制電壓數(shù)據(jù)V和頻率數(shù)據(jù)f，即：X＝(V,f,T)；當(dāng)Contr2信號控制人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處于工作狀態(tài)時，信號Contr1控制輸入到輸入數(shù)據(jù)處理單元的數(shù)據(jù)是2維，包括溫度數(shù)據(jù)T和頻率數(shù)據(jù)f，即：X＝(f,T)。

進一步地，該基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的晶體振蕩器的工作過程分為三個階段，具體為：

第一階段：訓(xùn)練數(shù)據(jù)采集

TCXO模式時，在每一個不同的溫度T_i下，i為溫度標(biāo)號，在變?nèi)荻O管兩端施加控制電壓V_i，使得在不同的溫度點T_i，晶體振蕩器輸出的頻率偏移為零，記錄數(shù)據(jù)(V_i,T_i)，得到訓(xùn)練樣本Y＝(V,T)，此時訓(xùn)練樣本Y是二維數(shù)組，其中，T作為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，V作為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)輸出；

VCTCXO模式時，首先保持溫度T不變，改變變?nèi)荻O管兩端的控制電壓V，用頻率計記錄不同的V_i下振蕩器的輸出頻率f；然后保持變?nèi)荻O管兩端的控制電壓V不變，在不同的溫度點T_i下用頻率計記錄晶體振蕩器的輸出頻率f，得到訓(xùn)練樣本Y＝(f,V,T)，此時訓(xùn)練樣本Y是三維數(shù)組，其中，f和T作為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，V作為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)輸出。

第二階段：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練(學(xué)習(xí))

該階段，Contr2信號控制人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處于學(xué)習(xí)狀態(tài)，同時控制通過數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)為1端口的數(shù)據(jù)，即在訓(xùn)練數(shù)據(jù)采集階段得到的頻率數(shù)據(jù)f。第一階段采集的訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)經(jīng)輸入數(shù)據(jù)處理單元處理后輸入到人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對輸入變量(TCXO模式時，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入為X＝T；VCTCXO模式時，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入為X＝(f,T))做出響應(yīng)，產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)輸出，然后對網(wǎng)絡(luò)輸出和目標(biāo)輸出V做比較，當(dāng)兩者的誤差不滿足預(yù)設(shè)的精度要求時，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)權(quán)值W，直到誤差小于預(yù)設(shè)的精度，訓(xùn)練結(jié)束，該過程如圖3所示。

第三階段：工作

該階段，Contr2信號控制人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處于工作狀態(tài)。TCXO模式下，Contr1控制輸入到輸入數(shù)據(jù)處理單元的數(shù)據(jù)為X＝(T)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)在第二階段訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)權(quán)值對輸入做出非線性響應(yīng)，產(chǎn)生非線性控制電壓V＝g(T)，該控制電壓經(jīng)輸出數(shù)據(jù)處理單元后控制變?nèi)荻O管的容值，從而補償TCXO的振蕩頻率因溫度變化產(chǎn)生的偏移；

VCTCXO模式下，Contr2控制通過數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)來自端口2，即外部輸入的中心頻率，同時，Contr1控制輸入到輸入數(shù)據(jù)處理單元的數(shù)據(jù)為X＝(f,T)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)在第二階段訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)權(quán)值對輸入做出非線性響應(yīng)，產(chǎn)生非線性控制電壓V＝g(f,T)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出經(jīng)輸出數(shù)據(jù)處理單元后控制變?nèi)荻O管的容值，從而精確補償晶體振蕩器的振蕩頻率因溫度變化而產(chǎn)生的偏移。此時，控制電壓V是f和T的二元函數(shù)，即在不同的中心頻率f下，產(chǎn)生溫度特性不同的非線性控制電壓。

本發(fā)明用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生變?nèi)荻O管兩端所需的控制電壓。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自身固有的非線性映射能力使得該網(wǎng)絡(luò)能夠以高精度逼近非線性函數(shù)，從而產(chǎn)生對溫度呈非線性函數(shù)的控制電壓，該電壓通過控制變?nèi)荻O管的容值精確補償TCXO和VCTCXO的頻率因溫度變化產(chǎn)生的偏移，顯著改善其頻率穩(wěn)定度。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生滿足預(yù)設(shè)精度的非線性控制電壓，與現(xiàn)有的多項式函數(shù)形式的補償電壓相比，補償精度高，能夠適用于對溫度穩(wěn)定度有高要求的場合；對于VCTCXO，由于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠逼近二元非線性函數(shù)，即可以在不同的中心頻率下產(chǎn)生不同溫度特性的非線性控制電壓，避免了現(xiàn)有的溫度補償方案中中心頻率改變后振蕩器頻率—溫度特性旋轉(zhuǎn)引起的補償效果不佳的缺點；本發(fā)明適用于任何切型的石英晶體、鉭酸鋰晶體、鈮酸鋰晶體、鎵鑭系以及MEMS等晶體。

綜上所述，本發(fā)明補償精度高，并克服了VCTCXO在中心頻率改變后振蕩器頻率—溫度特性旋轉(zhuǎn)引起的補償效果不佳的缺點；適用于任何切型的石英晶體、鉭酸鋰晶體、鈮酸鋰晶體、鎵鑭系以及MEMS晶體。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的溫度補償晶體振蕩器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過程示意圖；

圖4是基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的VCTCXO示意圖；

圖5(a)是基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的VCTCXO訓(xùn)練時的結(jié)構(gòu)示意圖，(b)是基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的VCTCXO工作時的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合圖4和圖5，以BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為模型，以VCTCXO模式為例給出本發(fā)明的一種基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的晶體振蕩器的具體實施例。本發(fā)明中的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以是其他形式的模型，且本發(fā)明不僅適用于VCTCXO，也適用于TCXO。

圖4是以VCTCXO模式為例，提供本發(fā)明的一種基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的晶體振蕩器的實施例，該實施例包括控制電壓產(chǎn)生模塊和晶體振蕩模塊。

控制電壓產(chǎn)生模塊由溫度傳感器、頻率計、數(shù)據(jù)選擇器、輸入數(shù)據(jù)處理單元、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和輸出數(shù)據(jù)處理單元組成，其作用是產(chǎn)生關(guān)于溫度T和頻率f的非線性函數(shù)V；

晶體振蕩模塊包括變?nèi)荻O管、晶體諧振器和振蕩電路，用于產(chǎn)生振蕩信號。

所述控制電壓產(chǎn)生模塊中，溫度傳感器與輸入數(shù)據(jù)處理單元相連，用于探測并傳輸晶體振蕩模塊的溫度數(shù)據(jù)T；

頻率計的輸入端與晶體振蕩模塊的輸出相連，輸出端與數(shù)據(jù)選擇器的輸入1端口相連，其作用是在數(shù)據(jù)采集階段監(jiān)測并傳輸晶體振蕩模塊產(chǎn)生的振蕩信號的頻率；

數(shù)據(jù)選擇器的輸入2端口與外部中心頻率輸入相連，輸出端接輸入數(shù)據(jù)處理單元，其作用是在信號Contr2控制下選擇通過數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)通路；

輸入數(shù)據(jù)處理單元的輸入端還與晶體振蕩模塊中變?nèi)荻O管的控制電壓V相連，輸出與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入相連，其作用是接收輸入數(shù)據(jù)，并對其處理成人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以直接處理的數(shù)據(jù)；

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出端接輸出數(shù)據(jù)處理單元，其作用是在信號Contr2控制下對輸入數(shù)據(jù)X＝(f,T)按照預(yù)期V＝g(f,T)做出非線性響應(yīng)，產(chǎn)生非線性控制電壓；

輸出數(shù)據(jù)處理單元的輸出接變?nèi)荻O管的控制電壓，其作用是對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出數(shù)據(jù)處理后接到變?nèi)荻O管兩端，通過控制變?nèi)荻O管的容值補償晶體振蕩器的振蕩頻率因溫度變化產(chǎn)生的偏移。

進一步地，Contr1是模式切換信號，該信號通過控制輸入到輸入數(shù)據(jù)處理單元的數(shù)據(jù)X的維數(shù)控制晶體振蕩器在TCXO模式和VCTCXO模式之間切換，此時實例中Contr1控制晶體振蕩器處于VCTCXO模式；Contr2是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)切換信號，該信號控制人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在學(xué)習(xí)狀態(tài)和工作狀態(tài)之間切換，同時控制通過數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)。

Contr1信號和Contr2信號一起控制晶體振蕩器在不同的模式、不同的狀態(tài)下工作。具體地，晶體振蕩器在不同的模式、不同的狀態(tài)之間的切換通過以下方式實現(xiàn)：

此實施例中，Contr1信號控制晶體振蕩器處于VCTCXO模式下，當(dāng)Contr2信號控制人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處于學(xué)習(xí)狀態(tài)時，信號Contr1控制輸入到輸入數(shù)據(jù)處理單元的數(shù)據(jù)是3維，包括溫度數(shù)據(jù)T、控制電壓數(shù)據(jù)V和頻率數(shù)據(jù)f，即：X＝(V,f,T)；當(dāng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處于工作狀態(tài)時，信號Contr1控制輸入到輸入數(shù)據(jù)處理單元的數(shù)據(jù)是2維，包括溫度數(shù)據(jù)T和頻率數(shù)據(jù)f，即：X＝(f,T)。

進一步地，采用三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括由兩個神經(jīng)元組成的輸入層I_i(i＝1,2)、由4個神經(jīng)元組成的隱層H_j(j＝1,2,3,4)以及由1個神經(jīng)元組成的輸出層O_k(k＝1)，i、j、k分別是輸入層、隱層、輸出層神經(jīng)元標(biāo)號；隱層神經(jīng)元數(shù)目的選擇由實際要解決的問題決定，這里為方便說明選擇為4個；任何一個隱層神經(jīng)元接收輸入層所有神經(jīng)元傳遞的信號，并對其進行非線性處理后傳輸?shù)捷敵鰧由窠?jīng)元，同層神經(jīng)元之間沒有信號傳遞。非線性變換由每個神經(jīng)元的激活函數(shù)決定，此處激活函數(shù)選擇sigmoid函數(shù)；輸入層到隱層的信息傳遞由權(quán)值w_ij決定，隱層到輸出層之間的信息傳遞由權(quán)值決定。

進一步地，本實施例的基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的VCTCXO的工作過程分為三個階段，具體為：

第一階段：訓(xùn)練數(shù)據(jù)采集

對于由不同特性的晶體和不同特性的變?nèi)荻O管組成的VCTCXO，首先保持溫度不變，改變變?nèi)荻O管兩端外加的控制電壓V，用頻率計檢測VCTCXO的輸出頻率f，記錄數(shù)據(jù)；然后保持變?nèi)荻O管兩端的控制電壓V不變，在不同的溫度點T_i用頻率計檢測VCTCXO的輸出頻率f，記錄數(shù)據(jù)，得到訓(xùn)練樣本Y＝(f,T,V)，該訓(xùn)練樣本Y是三維數(shù)組，其中頻率數(shù)據(jù)f和溫度數(shù)據(jù)T是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，V是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)輸出。

第二階段：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練(學(xué)習(xí))

該階段VCTCXO的結(jié)構(gòu)示意圖如圖5(a)所示，Contr2信號控制BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處于學(xué)習(xí)狀態(tài)，并控制通過數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)來自端口1，即頻率計的輸出；Contr1信號控制將第一階段采集的訓(xùn)練樣本Y＝(f,T,V)輸入到輸入數(shù)據(jù)處理單元，其中頻率數(shù)據(jù)f和溫度數(shù)據(jù)T是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，V是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)輸出。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對輸入的每一個樣本做出響應(yīng)，產(chǎn)生實際輸出，然后比較BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實際輸出和目標(biāo)輸出之間的誤差，當(dāng)誤差不滿足設(shè)定的精度時，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)權(quán)值w_ij、直到誤差小于設(shè)定的精度。該階段包括兩個過程：信號正向傳播和誤差反向傳播，具體如下：

信號正向傳播過程：信號通過輸入神經(jīng)元依次逐層傳遞，經(jīng)過隱層和輸出層的非線性處理，最后由輸出神經(jīng)元輸出。該過程中，網(wǎng)絡(luò)權(quán)值不變。

對于某一個樣本S，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出可以表示為：

其中，是隱層和輸出層神經(jīng)元的激活函數(shù)，這里選擇sigmoid函數(shù)：

誤差反向傳播過程：將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實際輸出與目標(biāo)輸出做比較，當(dāng)相差較大時，則將二者的誤差信號作為輸入信號從網(wǎng)絡(luò)的輸出端逐層向前傳播。反向傳播使得BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)權(quán)值w_ij、朝著誤差函數(shù)減小的方向不斷修正，直到誤差減小到預(yù)設(shè)的精度。設(shè)樣本S對應(yīng)的目標(biāo)輸出為T^s，則所有樣本的誤差為：

$E\left(W\right)=\underset{s=1}{\overset{n}{\Σ}}{(T^s-O^s)}^2---\left(3\right)$

其中，n是樣本數(shù)量。當(dāng)該誤差比預(yù)設(shè)精度大時，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)權(quán)值w_ij和直到上式所示的誤差小于預(yù)設(shè)精度，則BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練階段完成，此時人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠以要求的精度逼近函數(shù)V＝g(f,T)。

第三階段：工作

該階段，Contr2信號控制人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處于工作狀態(tài)，并控制通過數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)來自端口2，即外部輸入的中心頻率。Contr1控制輸入到輸入數(shù)據(jù)處理單元的數(shù)據(jù)只有溫度數(shù)據(jù)T和中心頻率數(shù)據(jù)f。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)在第二階段訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)權(quán)值對輸入X＝(f,T)做出非線性響應(yīng)，產(chǎn)生非線性控制電壓V＝g(f,T)，該控制電壓經(jīng)輸出數(shù)據(jù)處理單元后控制變?nèi)荻O管的容值，從而精確補償VCTCXO的振蕩頻率因溫度變化而產(chǎn)生的偏移。由于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠在不同的中心頻率下產(chǎn)生溫度特性不同的控制電壓，避免了傳統(tǒng)的VCTCXO中因為中心頻率改變引起頻率—溫度特性旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的補償精度不夠的問題。