專利名稱：一種帶加速度補(bǔ)償?shù)暮銣鼐w振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明對(duì)恒溫晶體振蕩器進(jìn)行振動(dòng)補(bǔ)償，應(yīng)用于需要高精度頻率基準(zhǔn)場(chǎng)合，特別 是在振動(dòng)環(huán)境下需要高精度頻率基準(zhǔn)；如機(jī)載精密電子設(shè)備、航天器精密電子設(shè)備和各種 運(yùn)動(dòng)載體攜帶的精密電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
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(zhǔn)場(chǎng)合獲得 廣泛應(yīng)用。由于石英晶體振蕩器對(duì)加速度敏感，在振動(dòng)環(huán)境下輸出頻率改變，相位噪聲增 加，降低了電子設(shè)備的性能。目前人們?cè)跈C(jī)械結(jié)構(gòu)上作了研究，在機(jī)械上采取各種緩沖技術(shù)，降低沖擊對(duì)晶振 的影響。然而機(jī)械上的緩沖只能減小短期的沖擊，對(duì)于低頻的加速度則無(wú)法解決。并且機(jī) 械上的緩沖措施增大設(shè)備體積和重量，不利于小型化。人們也采用了各種補(bǔ)償方法。補(bǔ)償包括被動(dòng)補(bǔ)償和主動(dòng)補(bǔ)償。feign印ain等將兩 個(gè)振蕩器在機(jī)械上反并聯(lián)再在電氣上串聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)了被動(dòng)補(bǔ)償；有學(xué)者采用雙晶振，將加 速度敏感電容加在調(diào)諧電路中，利用加速度敏感電容進(jìn)行補(bǔ)償。也有學(xué)者采用主動(dòng)補(bǔ)償?shù)?方法，將加速度計(jì)安裝在晶體上，將檢測(cè)值饋入模擬電路實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)整。這些補(bǔ)償方法均為 模擬補(bǔ)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(bǔ)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(shí)時(shí)檢測(cè)三維加速度。采用數(shù)字處理芯片得到三維 加速度值，通過(guò)數(shù)字計(jì)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(bǔ)償加速 度帶來(lái)的頻率變化。該發(fā)明采用數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)，利用數(shù)字算法實(shí)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(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。


圖1為帶加速度補(bǔ)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(bǔ)償電路板原理圖。
圖4為加速度補(bǔ)償電路板的安裝示意圖。圖5為加速度補(bǔ)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(shí)施例方式恒溫晶體振蕩器(簡(jiǎn)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(gè)壓控電路，通過(guò)改變壓控端的電壓即可對(duì)輸出頻率進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明在OCXO內(nèi)部加 上加速度補(bǔ)償部分，該部分主要包括一個(gè)三維MEMS加速度傳感器、基于FPGA的數(shù)字控制電 路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路(簡(jiǎn)稱D/A)。具有加速度補(bǔ)償?shù)腛CXO組成如圖1所示。OCXO具有一個(gè)固有的加速度敏感方向，該方向?yàn)榇_定的，通過(guò)測(cè)試方法可獲得。設(shè) 該方向與x，y，z三軸的夾角為代錯(cuò)誤！未找到引用源。。設(shè)三維MEMS加速度傳感器 實(shí)時(shí)檢測(cè)三個(gè)方向的加速度，三軸加速度分別為\，ay, \錯(cuò)誤！未找到引用源。，則敏感加 速度矢量為 =A'cos代+iVcos^+A .cos^錯(cuò)誤！未找到引用源。(1)加速度傳感器的檢測(cè)值 ，ay, az送給FPGA，通過(guò)式(1)的計(jì)算得到敏感加速度值 ，設(shè)OXCO的壓控系數(shù)為kv，加速度敏感系數(shù)為ka，則數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出的電壓為
權(quán)利要求
1.一種帶加速度補(bǔ)償?shù)暮銣鼐w振蕩器，其特征在于包括一個(gè)三維MEMS加速度傳感 器、基于FPGA的數(shù)字控制電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路；數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出接至恒溫晶體振蕩器的 壓控管腳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶加速度補(bǔ)償?shù)暮銣鼐w振蕩器，其特征在于補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)償部分，該部分主要包括一個(gè)三維MEMS加速度傳感器、基于FPGA的數(shù)字控制電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。該發(fā)明采用數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)，利用數(shù)字算法實(shí)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(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H03B5/04GK102075141SQ20101060873
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者單慶曉 申請(qǐng)人:單慶曉