專利名稱：高熱增益恒溫箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及帶恒溫箱的晶體振蕩器，更具體地說，涉及一種用于晶體振蕩器的溫控恒溫箱組件。
帶恒溫箱的晶體振蕩器用于需要高穩(wěn)定輸出頻率的應用中。例如，無線電通訊應用就要求精確的頻率有嚴格的穩(wěn)定性。電信業(yè)也包括一些輸出頻率必須受到精確容差限制的應用。
用于控制振蕩器輸出的晶體是和溫度有關(guān)的。為了使在環(huán)境溫度中的靜態(tài)和動態(tài)漂移效應降到最低，晶體一般都置于溫控恒溫箱中。這樣一種恒溫箱的基本原理在授予Wilson的U.S.Pat.4,317,985中有所描繪，該專利轉(zhuǎn)讓給HeWlett-Packard Company，即本發(fā)明的受讓人。恒溫箱組件把晶體諧振器和外部環(huán)境隔開，并有一個熱敏電阻裝在恒溫箱內(nèi)以監(jiān)測靠近晶體位置的溫度。該熱敏電阻連接到恒溫箱控制器，控制器可調(diào)節(jié)加到恒溫箱的加熱器上的功率。因此，石英晶體的溫度相對地不容易受恒溫箱外圍大氣溫度，即“環(huán)境溫度”變化的影響。
“熱增益”在此定義為晶體恒溫箱產(chǎn)生的溫度穩(wěn)定作用的主要性能參數(shù)。更具體地說，熱增益是環(huán)境溫度變化量與由環(huán)境溫度變化引起的晶體溫度變化量的比值。曾有報道單級恒溫箱熱增益值達8000。如果恒溫箱置于一個或多個更大的恒溫箱中，該多級恒溫箱組件的熱增益可大大超過這一數(shù)值。
已有多種技術(shù)用來提高熱增益。Wilson專利描述了一種方法，該方法采用兩個加熱器來加熱上面放有石英晶體的導熱基底。第一加熱器上所加的功率對應于熱敏電阻檢測到的溫度，而第二加熱器上所加的功率是第一加熱器上所加功率的倍數(shù)。由熱敏電阻再次檢測溫度，而倍數(shù)根據(jù)第二次溫度檢測作出調(diào)節(jié)。該專利指出，通過調(diào)節(jié)加到兩個加熱器上的功率之比，熱敏電阻和外部環(huán)境之間的熱增益可以增加。溫度控制技術(shù)還描述于U.S.Pat.No.4，839,613，Echols等，U.S.Pat.No.4,396,892,Frerking等，U.S.Pat.No.4,157,466，Herrin。使用補償系統(tǒng)來彌補外部環(huán)境對晶體振蕩器恒溫箱溫度檢測的影響描述于F.Walls的“高性能補償熱屏蔽的分析(Analysis of High PerformanceCompensated Thermal Enclosures)”，第41屆Annual Frequency ControlSymposium-1987，第439-443頁，以及R.Brendel等的“補償?shù)氖⒕w振蕩器恒溫箱的分析和結(jié)果(Analysis and Results of CompensatedQuartzCrystal Dscillator Ovens)”，1992 IEEE Frequency ControlSymposium，第485-491頁，IEEE Transaction O-7803-0467-4/92(1992)。
為了提高熱增益，除了電路技術(shù)外，還可采用特殊的結(jié)構(gòu)技術(shù)。在一篇題為“溫控晶體振蕩器(A Temperature-Controlled CrystalOscillator)”的文章中，第43屆Annual Symposium on FrequencyControl-1989，IEEE Transaction CH 2690-6/89/000-055(1989)，LasHurley描述了一種無恒溫箱的晶體振蕩器，它采用具有兩個功率FET的雙邊氧化鈹襯底，每個FET和一個限流電阻串聯(lián)。FET和電阻形成加熱器結(jié)構(gòu)，并圍繞晶體放成半圓形。在襯底的另一面，有一個溫度感應片狀熱敏電阻在半圓附近的中間。從功率FET到晶體的熱流穿過在氧化鈹襯底中短而寬的路徑。晶體裝在緊密結(jié)合的銅環(huán)內(nèi)部。銅環(huán)焊到襯底金屬層上。晶體和銅環(huán)之間的余空腔中填滿了導熱材料。晶體引線直接焊到襯底金屬層上。該文章宣稱因為氧化鈹具有和金屬鋁幾乎相同的熱學特性，而且由于襯底面積小，所以跨過整個電路的溫度梯度就小。不過，該文章也報道了由于晶體溫度不穩(wěn)定而產(chǎn)生的一些頻率不穩(wěn)定性。
大于2400的熱增益由M.Mourey和R.Besson報道，文章題目為“具有圓筒形恒溫箱和對稱結(jié)構(gòu)的空間振蕩器(A Space Oscillator withCylindrical Oven and Symmetry)”，45th Annual Symposium onFrequency Control，第431-441頁，IEEE Transaction CH 2965-2/91/0000-431(1991)。圓筒形恒溫箱包含一個諧振晶體。該振蕩器在空間中工作，有幾個反射器用來限制輻射產(chǎn)生的熱交換，振蕩器由鈦墊片固定，以限制熱傳導引起的交換。盡管所報道的熱增益已能滿足許多應用，但如果振蕩器性能要顯著提高還需要進一步的改進。
所需要的是一種恒溫箱和振蕩器組件，具有環(huán)境溫度變化對晶體溫度同時變化的高比值，從而晶體振蕩器的輸出頻率對環(huán)境溫度變化具有低靈敏度。
晶體振蕩器恒溫箱組件結(jié)合了有溫度檢測的熱對稱設(shè)計和產(chǎn)生高熱增益的熱分布技術(shù)同時降低了恒溫箱組件對熱梯度的靈敏度。在優(yōu)選實施方案中，恒溫箱組件包括一個形成密閉的恒溫箱腔體的外殼，該腔體基本上是盤狀的和圓柱形恒溫箱腔體同心的是環(huán)形恒溫箱物質(zhì)，為位于恒溫箱物質(zhì)中的晶體提供儲熱器。恒溫箱腔體和恒溫箱物質(zhì)的形狀提供了兩級圓對稱結(jié)構(gòu)，可獲得大致熱各向同性的振蕩器環(huán)境。
外殼和恒溫箱物質(zhì)都由具有高熱導率的金屬形成，例如銅。優(yōu)選地，恒溫箱物質(zhì)和外殼的至少一部分是一體的。如果恒溫箱腔體和恒溫箱物質(zhì)是從外殼的外部加熱。這種一體式結(jié)構(gòu)特別優(yōu)越，因為一體式結(jié)構(gòu)不存在熱能必須經(jīng)過的恒溫箱物質(zhì)和外殼間的界面。另外，外殼優(yōu)選地形成密封的恒溫箱腔體。
為了不產(chǎn)生局部加熱，該組件優(yōu)選地包括大面積熱傳導。柔性電路可固定在圓筒形外殼的一個或兩個平面外表面上。在優(yōu)選實施方案中，在每個平面外表面上有一個加熱元件，并在外邊緣上有一個獨立可控加熱元件。這些加熱元件可分別調(diào)節(jié)以形成外殼周圍溫度基本均勻的狀態(tài)。但是在圓筒形外殼的角落中，當連接到電源時增大產(chǎn)生熱量的電阻線的間距通常是有益的。大面積熱傳導減小了在恒溫箱腔體中引入熱梯度的可能性。
在恒溫箱腔體內(nèi)的溫度監(jiān)測包括采用許多熱傳感器，例如熱敏電阻，它們相互等距安放，并對稱地位于恒溫箱軸線附近。在一個實施方案中，所有熱傳感器都在與晶體有效熱中心橫切的平面上。監(jiān)測采用了平均方法。這樣，熱傳感器串聯(lián)或并聯(lián)連接，或連接到分開的平均電路中，以根據(jù)熱傳感器的平均信號確定晶體振蕩器的溫度。通過等距安置熱傳感器和采用平均方法，減小了存在于恒溫箱腔體中的任何溫度梯度會不利地影響晶體振蕩器性能的危險。確定溫度或溫度偏差的電路位于恒溫箱腔體內(nèi)，這樣外部影響降到最低。不過，電路的輸出要引到密封的恒溫箱腔體的外部，使輸出用來控制加熱器的工作。優(yōu)選地，每個輸出到恒溫箱腔體外部的信號都經(jīng)過一個塑料介質(zhì)電容。塑料介質(zhì)電容不會影響輸出的電導性，但可阻止熱能沿輸出路徑穿過。作為單平面實施方案的備選方案，熱傳感器可對稱地安置在一個允許三維平均的非共面結(jié)構(gòu)中。
熱傳感器嵌入恒溫箱物質(zhì)中，盡可能地靠近晶體，并和恒溫箱腔體中心等距。把熱傳感器放在也許會對確定和維持晶體振蕩器的溫度起到最大的作用的儲熱器之中。該組件包括一個用于熱傳感器引線的隔熱體。從而引線不會通過把熱能傳至或傳出傳感器而降低熱探測的可靠性。隔熱體可以是一圈絕緣材料，引線圍繞環(huán)形恒溫箱物質(zhì)的外徑附著或放置在絕緣材料上，以隔斷從傳感器引線到儲熱器外部的熱泄漏。
在單平面實施方案中，通過把熱傳感器和振蕩器的晶體空隙(crystal blank)放在一個平面中，晶體諧振器溫度的準確測定可進一步增強。因為熱功率是從外殼的外表面引入，所以晶體空隙相對于外表面的位置可能和確定晶體溫度有關(guān)。共面結(jié)構(gòu)可在確定晶體溫度中形成這一位置關(guān)系。另外，該組件的高度低于普通晶體恒溫箱的外殼，因而從一個或多個加熱器到熱傳感器的時間延遲可降到最少。為了減小溫度差異和熱延遲，以及便于在低高度的應用，例如卡盒(card cage)中使用振蕩器，優(yōu)先選用小于一厘米的高度。
外殼包含于使外殼和周圍環(huán)境隔開的金屬盒體中。可以使用標準的絕緣泡沫而不用擔心絕緣泡沫的放氣會進入密封區(qū)，即恒溫箱腔體中。進入振蕩器電路區(qū)域的放氣可能會不利地影響性能。
組件可包括恒溫箱腔體中的振蕩器電路，該電路優(yōu)選地位于恒溫箱物質(zhì)的外徑和外殼的筒形內(nèi)表面之間。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是熱對稱的優(yōu)選實施方案提供了帶有恒溫箱的環(huán)境，該環(huán)境降低了對溫度梯度的靈敏度。也就是說，恒溫箱組件基本上是熱各向同性的。組件的尺寸小，減少了熱梯度的影響，因為空間變化有可能更小?？s小外殼尺寸還降低了功耗。
另一個優(yōu)點是熱傳感器相互等距分開以及熱傳感器和恒溫箱腔體中心等距分開，再結(jié)合確定晶體溫度的平均方法，大大增加了用于加熱器調(diào)節(jié)的溫度檢測的可靠性。另外，從加熱器的大面積熱傳導提高了組件的熱學特性。
附圖簡述

圖1是根據(jù)本發(fā)明的帶恒溫箱的晶體振蕩器一個優(yōu)選實施方案的側(cè)面剖視圖。
圖2是圖1帶恒溫箱的晶體振蕩器的分解透視圖。
圖3是圖1和圖2組件的加熱器的透視圖。
圖4是圖1和圖2組件的圓筒形部件和恒溫箱物質(zhì)的底面圖。
圖5是用于圖1和圖2組件工作的所選元件的方框圖。
圖6是用于提供平均熱敏電阻輸出信號的優(yōu)選實施方案的示意圖。
圖7和圖8是在測試根據(jù)本發(fā)明形成的帶恒溫箱的晶體振蕩器組件中所得的數(shù)據(jù)曲線圖。
實施本發(fā)明的最佳方式參照圖1和圖2，所示恒溫箱組件10具有包括頂蓋12和底座14的外部金屬盒體。在盒體中包含至少一塊絕緣泡沫16和18。盒體由金屬制成，比如考慮到熱學因素用鋁，或考慮到磁屏蔽因素用鋼等，但這不是關(guān)鍵性的。一般地，絕緣體是合成泡沫，但該材料對本發(fā)明不是關(guān)鍵性的。
在優(yōu)選實施方案中，恒溫箱組件10的高度不超過19.05mm。殼體頂蓋12的示例直徑是76.2mm。
在絕緣泡沫16和18內(nèi)部固定有金屬外殼，包括圓筒形元件20和圓形元件22。圓筒形和圓形元件附在一起形成密封恒溫箱腔體24。如以下將要全面說明的，恒溫箱腔體通過使電流流過上下加熱器26和28上的一個或多個電阻線而被加熱。優(yōu)選地，在環(huán)形邊緣上有第三個加熱器29。在優(yōu)選實驗方案中，加熱器是具有螺旋形圖案的彎曲電路，可提供大面積的加熱方法。簡要地參照圖3，電阻線30形成在絕緣材料32上。絕緣材料可以粘到圖1的圓筒形元件20的平面上。大面積的加熱方法的優(yōu)點是熱功率可比較均勻地送到恒溫箱腔體中。直到達到熱平衡狀態(tài)。在熱平衡形成后，大面積的熱耦合可減小在恒溫箱腔體24中產(chǎn)生溫度梯度的可能性。如果實施方案已打算提供局部加熱而不脫離本發(fā)明，那么優(yōu)選實施方案是在其中的普通的加熱建立從加熱器26，28和29到形成恒溫箱腔體的外殼的大面積熱耦合。這一優(yōu)選實施方案還包括在兩個平面表面和外殼的邊緣提供加熱器，因為多邊熱耦合進一步提高了整個外殼以致整個恒溫箱腔體的熱學特性均勻性。為了沿外殼的外部提供穩(wěn)定的熱耦合，在邊緣上的加熱器29被獨立地控制和/或設(shè)計，以便沿外殼的外面提供穩(wěn)定的熱耦合。例如，每個加熱器的電阻線圖案可以不同，以補償絕緣壁厚度的不同，或者可以調(diào)節(jié)邊緣加熱器上所加功率和上部與下部加熱器上所加功率的比值，以減小在恒溫箱腔體中產(chǎn)生熱梯度的可能性。
現(xiàn)在參照圖1、2和4，和外殼的圓筒形元件20形成在一起的是恒溫箱物質(zhì)34，用來形成維持晶體36固定溫度的儲熱器。恒溫箱物質(zhì)從圓筒形元件20的內(nèi)表面延伸，并接觸到外殼的圓形元件22的內(nèi)表面。因為恒溫箱物質(zhì)和圓筒形元件20具有一體結(jié)構(gòu)，所以從上部加熱器26傳入的熱功率不會在從圓筒形元件到恒溫箱物質(zhì)的熱耦合中遇到界面。由于在恒溫箱物質(zhì)和有圓形元件22的恒溫箱腔體接觸的地方存在這樣的界面，通過保持嚴格的制造公差和在界面加入導熱材料，熱傳導特性可以提高。另外，圓形元件22和恒溫箱腔體的熱接觸可以通過部分抽空密封的恒溫箱腔體以及使外部環(huán)境壓力增加接觸壓力來得以改善。
恒溫箱腔24的密封通過在外殼的圓筒形元件和圓形元件20和22連接處的O形圈38得以維持。螺絲穿過圓形元件中的一列孔35，旋進恒溫箱物質(zhì)34中的內(nèi)部有螺紋的鉆孔37中，把圓形元件固定到圓筒形元件上。每個螺絲在插進一個孔35之前穿過一個小O形圈，這未畫出，因此保持了密封的完整性。這種固定結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是用戶可以接觸到振蕩器。裝在恒溫箱腔體中的是印刷電路板40。印刷電路板是具有電路的環(huán)形底板，用來激發(fā)晶體振蕩器36并使之工作。優(yōu)選地，電路的發(fā)熱元件對稱地環(huán)繞分布在印刷電路板40，因此保持了由外殼和恒溫箱物質(zhì)34的幾何形狀引起的熱對稱性。
嵌入恒溫箱物質(zhì)34中的是多個熱傳感器，比如圖1中所示的兩個熱敏電阻42和44。圖1的剖視圖示意出兩個沿徑向相對的熱敏電阻，但優(yōu)選的是至少有三個熱敏電阻。有三個傳感器的方案的結(jié)構(gòu)如圖4所示。每個熱敏電阻和緊鄰的熱敏電阻等距地分開。而且在恒溫箱腔體中心和熱敏電阻之間有固定的距離。圖4示出三個接受熱敏電阻的開口45。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計可極其準確地確定晶體溫度。如以下將要全面描述的那樣，來自熱敏電阻的信號在平均方法中用來確定晶體溫度以控制加熱器26、28和29。結(jié)果，在由恒溫箱物質(zhì)34形成的儲熱器中，由于產(chǎn)生溫度梯度而可能導致的任何對振蕩器性能不利的影響被降到最低程度。
在優(yōu)選實施方案中，熱敏電阻42和44在圖1中沿和晶體空隙46相同的橫截面安置。用恒溫箱物質(zhì)34形成儲熱器大大減小了依賴于從晶體36到加熱器26和28之間距離的熱梯度的危險性。同時熱敏電阻沿作為晶體空隙的平面的位置提供了進一步的保護以防止熱梯度不利地影響晶體性能。另一方面，如果多于三個的熱敏電阻以非共面但對稱的方式安裝，可得到三維平均結(jié)果。
在優(yōu)選實施方案中，熱敏電阻42和44的引線通過隔熱體48和恒溫箱物質(zhì)34的外表面隔開。隔熱體是一層薄電絕緣材料，內(nèi)含導體并圍在恒溫箱物質(zhì)的柱形外表面周圍。隔熱體可以包括內(nèi)嵌的導體，該導體使信號從熱敏電阻通到可使信號被送到平均電路的區(qū)域。隔熱體的功能是防止熱敏電阻引線從熱敏電阻傳入和傳出熱能，從而提高監(jiān)測晶體36溫度的準確性。
如果要保持密封狀態(tài)，從由圓筒形和圓形元件20和22構(gòu)成的外殼的內(nèi)部傳入和傳出信號及功率的方法是很關(guān)鍵的。在一個實施方案中，密封通道穿過圓筒形元件20的上表面而安裝，使引線延伸過圓筒形絕緣元件以防止和金屬外殼短路并保持密封。然后柔性電路可用來使信號和效用傳到由頂蓋12和基座14形成的盒體外部。優(yōu)選地，每個輸入和輸出信號都經(jīng)過一個塑料介質(zhì)電容。塑料介質(zhì)電容容許電傳導進出殼體，而禁止熱傳導。
恒溫箱組件10的工作參照圖5作了描述。三個所示熱敏電阻42、44和50包含于密封的恒溫箱腔體24中。從熱敏電阻來的信號被送到平均電路52。圖1的組件可表面安裝到包含控制電路54的印刷電路板上。三個熱敏電阻基本上相同，其類型可使之各自用在溫度監(jiān)測和調(diào)節(jié)電路中。不過在圖5中，三個熱敏電阻提供輸入到平均電路52中，平均電路52根據(jù)平均過程確定晶體溫度。
現(xiàn)在參照圖6，所示的用來進行熱敏電阻平均的優(yōu)選實施方案包含一個橋式電路58。該橋式電路比要求獨立的平均電路的實施方案簡單一些，后者如圖5中所示。橋式電路58的一個支臂包括三個串聯(lián)的熱敏電阻42、44和50。其它三個支臂每個都包括一個電阻60、62和64，其阻值選為使電橋工作在普通的惠斯通電橋方式。電阻裝在恒溫箱腔體中的振蕩器電路上，這樣只有電源線66和68以及信號線70和72引出恒溫箱腔體。因為偏差是兩根信號線之間的電學差異，所以溫度探測以對外部熱影響只有很小的靈敏度而完成。
作為圖6橋式電路58的備選方案，三個熱敏電阻42、44和50可并聯(lián)連接以形成橋式電路的一個支臂。不論是用串聯(lián)還是并聯(lián)方式，在確定到加熱器控制電路的輸入信號時都要進行平均。
回到圖5的次優(yōu)選實施方案，平均電路52的元件可以只是加法并除以三元件。也就是說，熱敏電阻42、44和50的三個輸出信號被加起來，并計算出三個被測溫度的平均值。平均電路對該領(lǐng)域技術(shù)人員是熟知的。
平均電路52的輸出經(jīng)過一個塑料介質(zhì)電容55連接到控制電路54，電容55可阻止熱傳導?？刂齐娐吠ǔＳ糜趲Ш銣叵涞木w振蕩器的運行中。電源56示為控制電路的一部分電路52和54的運行可用來動態(tài)地調(diào)節(jié)流到上部、下部以及邊緣加熱器26，28和29的電流，或者可用來根據(jù)晶體諧振器36處的溫度的計算結(jié)果改變熱產(chǎn)生的負載周期。
所希望的工作溫度依賴于很多因素，特別是所用的晶體諧振器36。例如，工作溫度可維持在80℃?，F(xiàn)在參照圖1-6，恒溫箱組件10的測試表明了熱增益超100,000。這比普通的用于晶體振蕩器的單恒溫箱組件大了一個量級。測試是通過采用SC切割晶體的B運行模式進行的，這種運行具有大溫度系數(shù)，因此對溫度測量非常有用。
圖7和8是對根據(jù)本發(fā)明組裝的晶體振蕩器恒溫箱所得到的數(shù)據(jù)圖。曲線74顯示了晶體振蕩器恒溫箱的環(huán)境溫度的穩(wěn)定變化。環(huán)境溫度在大約二十四小時期間在-5℃到75℃之間變化了三次。曲線76顯示了在相同的二十四小時期間所測得的晶體溫度變化。當在每次環(huán)境溫度變換產(chǎn)生小尖峰時，晶體溫度迅速穩(wěn)定，靜態(tài)變化小于1×10-3℃。在獲取圖7和8的數(shù)據(jù)時所用的顯著溫度變化提供了對帶恒溫箱的晶體振蕩器組件性能的深入理解。
高熱增益至少部分是由恒溫箱組件10幾何形狀引起的。熱對稱設(shè)計降低了組件對熱梯度的靈敏度。恒溫箱組件24在水平橫截面上是圓形的，如圖1所示。和普通的矩形恒溫箱腔體相比，所示發(fā)明的恒溫箱腔體提高了溫度均勻性。使內(nèi)含晶體36的儲熱器和恒溫箱腔體同心安放進一步提高了均勻性。
由上部、下部和邊緣加熱器26、28和29產(chǎn)生的大面積熱耦合還減小了恒溫箱腔體24中溫度梯度的危險性。再次參照圖1的方向，比較低的高度和提供儲熱器使得在垂直方向產(chǎn)生溫度均勻性。隔熱泡沫16和18提高了熱效率，而沒有放氣引起化學遷移的危險，否則這會不利地影響晶體振蕩器36的工作。因為絕緣泡沫在密封部分的外面，加熱絕緣體產(chǎn)生的氣體不會進入振蕩器。
對稱結(jié)構(gòu)在晶體溫度的監(jiān)測中也有所考慮。熱敏電阻42、44和50相互之間以及和晶體36的中心等距分開。另外，熱敏電阻優(yōu)選地沿和晶體空隙46相同的水平面，這樣監(jiān)測是在對應于從兩個加熱器26和28到晶體空隙的距離的位置進行的。
權(quán)利要求
1.一種用于振蕩器的恒溫箱組件，包括限定密封的恒溫箱腔體的一個外殼，該恒溫箱腔體具有基本上為圓形的橫截面，以增加沿該橫截面的熱對稱性；位于恒溫箱腔體中，形成儲熱器的導熱的恒溫箱物質(zhì)，該恒溫箱物質(zhì)具有基本上為圓形的橫截面，并大致和外殼的圓形橫截面同心；位于恒溫箱物質(zhì)中、和儲熱器有熱連接的一個晶體；連接到外殼、加熱恒溫箱腔體的一個加熱器；以及位于恒溫箱腔體中、用來監(jiān)測溫度的至少一個熱傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的恒溫箱組件，其中所述熱傳感器的至少三個在恒溫箱腔體中基本上等距地分開，這樣在恒溫箱腔體中的局部溫度探測是對稱分布的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的恒溫箱組件，其中所述熱傳感器是熱敏電阻，并連接到控制加熱器的電路上，控制加熱器的該電路對根據(jù)熱傳感器的平均方法有響應。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的恒溫箱組件，其中所述外殼是盤狀的，以及其中所述加熱器是在外殼至少一個外表面上的導電電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的恒溫箱組件，還包括一個金屬盒體，所述外殼通過絕緣體固定在該金屬盒體中，恒溫箱腔體從該絕緣體被密封。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的恒溫箱組件，其中所述外殼是金屬的，且是圓筒狀的，所述恒溫箱物質(zhì)是金屬的，并和外殼的一部分是一體的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的恒溫箱組件，其中所述恒溫箱物質(zhì)具有環(huán)形幾何形狀，且其中所述晶體位于恒溫箱物質(zhì)的內(nèi)徑之中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的恒溫箱組件，其中所述恒溫箱物質(zhì)由銅形成，恒溫箱物質(zhì)的內(nèi)徑和外徑之差至少有2.5mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的恒溫箱組件，其中至少一個熱傳感器包括嵌入恒溫箱物質(zhì)中的多個熱敏電阻。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的恒溫箱組件，還包括一個隔熱體，以降低熱敏電阻引線使熱能導入或?qū)С鰺崦綦娮璧撵`敏度。
11.一種振蕩器組件，包括形成密封恒溫箱腔體的一個金屬恒溫箱外殼，該恒溫箱外殼基本上是盤狀的；在恒溫箱腔體中的恒溫箱物質(zhì)；基本上被恒溫箱物質(zhì)包圍在恒溫箱腔體中的一個晶體；和恒溫箱物質(zhì)熱接觸的多個熱敏電阻，這些熱敏電阻等距分開；和熱敏電阻電連接、以確定晶體溫度的一個監(jiān)測電路，該監(jiān)測電路具有指示熱敏電阻的信號平均值的輸出；和恒溫箱外殼熱耦合的一個加熱器，該加熱器響應于監(jiān)測電路，加熱器沿恒溫箱外殼至少一個外表面的主要部分延展；以及連接到加熱器的一個電源。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的組件，其中所述恒溫箱物質(zhì)是環(huán)形的，恒溫箱外殼和恒溫箱物質(zhì)同軸。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的組件，其中所述加熱器包括沿恒溫箱外殼的所述外表面延展的在柔性電路上的螺旋形電阻線。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的組件，其中等距分開的多個熱敏電阻和晶體共面，這樣監(jiān)測電路的輸出是基于熱敏電阻信號的二維平均。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的組件，其中等距分開的熱敏電阻是不共面的，監(jiān)測電路的輸出是基于熱敏電阻信號的三維平均。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的組件，其中所述恒溫箱物質(zhì)和恒溫箱外殼的頂蓋部分具有一體結(jié)構(gòu)。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的組件還包括用來控制所述晶體、在恒溫箱電路中的振蕩器電路。
18.一種用于振蕩器的恒溫箱組件，包括形成密封的恒溫箱腔體的、通常為盤狀的一個金屬外殼；在恒溫箱腔體中、形成儲熱器的環(huán)形恒溫箱物質(zhì)；在恒溫箱物質(zhì)內(nèi)徑之中的一個晶體諧振器；在恒溫箱腔體中并超過恒溫箱物質(zhì)外徑的振蕩器電路，該振蕩器電路導電地連接到晶體諧振器上；位于恒溫箱物質(zhì)上、等距分開的多個溫度傳感器；沿金屬外殼的相反的平面外表面延展、以加熱恒溫箱腔體的第一和第二加熱器；以及環(huán)繞金屬外殼的隔熱體。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的恒溫箱組件，還包括內(nèi)含所述絕緣體和所述金屬外殼的金屬盒體。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的恒溫箱組件，還包括和所述在環(huán)形外表面上的金屬外殼熱耦合的第三加熱器。
全文摘要
一種用于晶體諧振器和振蕩器的恒溫箱組件采用熱對稱設(shè)計以產(chǎn)生高熱增益。該恒溫箱組件包括形成密封的恒溫箱腔體的外殼,該恒溫箱腔體基本上是圓柱形的。和恒溫箱腔體同心的是環(huán)形恒溫箱物質(zhì),其作用是作為含于恒溫箱物質(zhì)之中的晶體諧振器的儲熱器。圓柱形恒溫箱腔體和同心的恒溫箱物質(zhì)提供了兩級圓對稱結(jié)構(gòu),這有助于得到熱各向同性的振蕩器環(huán)境。大面積均勻熱傳導提高了熱增益,并使熱梯度降到最低。另一個因素是溫度監(jiān)測的幾何形狀和電路。溫度傳感器相互等距地分開,并和恒溫箱腔體的中心等距。來自不同熱敏電阻的信號被平均,以為調(diào)節(jié)加熱器提供更準確的溫度測定。
文檔編號G05D23/20GK1181525SQ9711619
公開日1998年5月13日 申請日期1997年8月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月23日
發(fā)明者L·S·庫特勒爾, R·K·卡爾奎斯特, J·R·科林, J·L·約翰森, T·帕里瑟克, R·P·吉法爾德 申請人:惠普公司