超高稳定度智能化晶振设计技术

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超高稳定度智能化晶振设计技术

作者：敦娟

来源：《科技风》2018年第07期

摘 要：为满足晶体振荡器设计对频率稳定度的严格要求，一种超高稳定度智能化恒温晶体振荡器应运而生。本文通过对于晶振设计技术短期稳定度的分析，总结出其改善的对策，并依照和借助分析结果设计具体的振荡电路，然后通过仿真平衡谐波工具，逐步优化电路参数，最终获取理想的相位仿真噪声曲线，并依照最终优化的参数指导设计出真实样品。测试结果证实，其稳定度较高。

关键词：超高稳定度；智能化；晶振设计技术

晶振在控制领域中，是最常用的时频检测基础元件，一般适合用来提供精密的时间基准与频率标准。影响晶振性能的最关键参数为短期频率稳定度，所以，有必要研究怎样增加晶振短期频率的稳定度。已知在频域与时域内，表征短期频率稳定度的分别为阿伦方差以及相位噪声，因为阿伦方差不易计算且难以仿真，所以通常选择在频域内仿真，时域内分析，标频为恒温的晶振设计技术经过严谨测试，其短期稳定度与相位噪声均取得了理想指标，能够作为稳定的频率信号源。

一、短时间内频率的超高稳定度的阐释与分析

短期频率稳定度指的是由噪声所引发的振荡频率变化，若要获取较大的短期频率稳定度，就应设法降低电路中的噪声。在晶体电极管集电流下降时，可以改善秒级短稳，进而能够通过减少振荡管集电极电流的方式来改进秒级短稳；然而基于电路设计的角度，应避免集电极电流过低，否则就会引起振荡器起振。此外，从现实的测试经验看出，在晶体的激励增加时，秒级短稳产生恶化，以类似方法估算晶振毫秒级稳定度可以得知，毫秒级短稳能够获得改善，即晶体激励电流同时影响到（毫）秒级短稳，虽然方向相反。

在频域内，提升电路激励之后，相位近旁噪声恶化，远端则获取改善。因为数据是使用相同的晶振参数予以估算的，所以尚不能以有载品质因数的原因进行解释。而倘若认为是在提高电路激励之后，因为非线性效应造成噪声系数升高，则随激励的变化，相位噪声必定是远端和近旁同步恶化，在短时间内由相关的因素造成频率稳定度的变化，一般包括噪声等。基于此前提，假如在短时间以内要获得较高的频率稳定度，就必须采取有效的对策与途径，最大程度地减小电路中的噪声，并尽可能地将其维持在最低限度。在预测有关晶振相位噪声的环节中，需要充分剖析与研究大量的数学模型，并选择具有较大优势的模型，可以凸显其便捷性，因此，分析与研究相关模型的过程中将其视为主要的关键依据。 二、超高稳定度智能化晶振设计技术的应用