改进的模拟温补晶振宽温补偿方法

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1、2015年12月第41卷第12期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsDecember2015V01．41No．12http：?}bhxb．buaa．edu．enjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2015．0003改进的模拟温补晶振宽温补偿方法韩艳菊1’2，杨科“，郑鸿耀2(1．北京航空航天大学电子信息3-程学院，北京100191；2．北京无线电计量测试研究所，北京100854)摘要

2、：当要求模拟温补晶体振荡器(TCXO)在宽温范围内频率温度稳定性优于±1×10“时，使用传统补偿方法通常一次成功率低．通过对温补精度影响因素的分析，得出温补网络中热敏电阻测试方法和计算模型误差较大．因此，提出一种改进的宽温补偿方法．首先，参考热敏电阻在宽温范围内在线测试，获得实际数据；然后，待使用热敏电阻依据参考热敏电阻测试数据进行比例建模，得到各温度对应电阻值；最后，将建模后的待使用热敏电阻代入温补网络计算程序，采用遗传算法优化计算网络参数．通过与传统方法的对比试验，表明该方法建模的热敏电阻与实际测试值更接近，温补网络计算程

3、序更灵活，温补一次成功率提高到约90％以上．关键词：晶体振荡器；温度补偿；热敏电阻；遗传算法；建模中图分类号：TN711文献标识码：A文章编号：1001-5965(2015)12．2250-06模拟温补晶体振荡器(简称模拟温补晶振)是一种利用模拟温度补偿电路补偿频率随温度变化，从而在较宽的温度范围内保持良好频率稳定度的晶体振荡器⋯，具有低功耗和低噪声等特点．通常，模拟温补晶振的温度补偿电路为电阻温度补偿网络．对于如何提高模拟温补晶振的频率温度稳定性，国内外开展了大量研究，提出了各种改进的温度补偿方法旧。71．随着集成电路的发展

4、，又出现了集成式模拟温补晶振和集成式数字温补晶振．其中，集成式模拟温补晶振内部集成了三次函数发生器，可根据环境温度模拟产生补偿电压以补偿频率变化；集成式数字温补晶振内部集成了存储器或微处理器，可根据温度变化查表或计算补偿电压以补偿频率变化∽。12

5、．这两种温补晶振都有效缩小了晶振体积，频率温度稳定性好，但其相位噪声远不能达到采用电阻补偿网络的模拟温补晶振水平．例如，对于10MHz频率，集成式模拟温补晶振的相位噪声仅能达到一140dBc／Hz@1kHz，集成式数字温补晶振更差；而使用电阻补偿网络方法，相位噪声可以达到一157dB

6、c／Hz@1kHz。13-15]．同时，在短期频率稳定度上，使用电阻补偿网络优于使用函数发生器或数字存储器和数字处理器．并且，集成品振的输出多为方波，高频频谱分量丰富，不利于设备的电磁兼容性设计，集成芯片的耐辐照能力也较分立模拟器件差．因此，在对频率稳定度和相位噪声要求很高的仪器仪表、雷达、通信、导航等多个领域，采用电阻补偿网络的模拟温补晶振依然得到广泛应用，尤其是在空间工程中仍大量使用．目前，对于采用电阻补偿网络的模拟温补晶振，当要求工作在一40一+70。C或者更宽的温度范围内，且频率温度稳定性要达到±1X10“时，一次温度

7、补偿的成功率较低．一般首次安装温度补偿网络后，还需再经过2～3次网络参数调节才收稿日期：2015-01-04；录用日期：2015-02-12；网络出版时间：2015-03-3114：54网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20150331．1454．002．html作者简介：韩艳菊(1976一)，女，山东德州人，博士研究生，sdhanyj@sina．eomt通讯作者：杨科(1966一)，男，北京人，高级工程师，Yangke6612@126．eom，主要研究方向为晶体振荡器引用格式

8、：韩艳菊，杨科，郑鸿耀．改进的模拟温补晶振宽温补偿方法fJJ．北京航空航天大学学报，2015，41(12)：2250-2255．HanYJ，YangK，ZhengHY．Modifiedwidetemperaturecompensationmethodforana／ogTCXO[J]．JournalofBei’ingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2015，41(12)：2250—2255(inChinese)．第12期韩艳菊，等：改进的模拟温补晶振宽温补偿方法2251能使晶体振荡器

9、的频率温度稳定性满足指标要求，既降低生产效率，又影响产品可靠性．对此，本文针对一次补偿成功率低的问题，分析了影响温度补偿效果的因素，并在此基础上提出改进的温度补偿方法¨6

10、．1模拟温补原理及分析1．1模拟温补晶振工作原理采用电阻温补网络的模拟温补晶振由振荡电路、变容二极管和电