高稳晶振在空间辐照条件下的频率特性变化

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1、2012年6月第32卷第3期宇航计测技术JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementJun．，2012V01．32，No．3文章编号：1000—7202(2012)03—0013—04中图分类号·TM935高稳晶振在空间辐照条件下的频率特性变化阎栋梁韩红杨曦(北京无线电计量测试研究所，北京100039)文献标识码：A摘要在空间恶劣环境下要求星载高稳晶振正常有效地工作，需要对其在空间辐照环境下的频率特性变化进行研究，利用地面辐照设备模拟空间辐照环境，通过不断

2、增加辐照剂量，研究晶振相位噪声、短期频率稳定度、谐杂波以及输出功率等特性。关键词空间辐照环境相位噪声频率稳定度TheFrequencyCharacteristicofHighStabilityCrystalUnderSpaceRadiationEnvironmentYANDong—liangHANHongYANGXi(BeijingInstituteofRadioMetrologyandMeasurements，Beijing100039)AbstractInordertoinsurethehig

3、hstabilitycrystalonsatellitetoworknormally，thechangeoffrequencycharacterneedstoberesearchedunderspaceradiationenvironment，usinggroundradiationde—vicetosimulatespaceradiationenvironment，andphasenoise，shorttermfrequencystability，harmonies，spuriousandout

4、putpoweralsoneedtoberesearched．KeywordsSpaceradiationenvironmentPhasenoiseFrequencystability1引言各种空间环境对航天器都有不同程度的影响，带电粒子和太阳电磁射线等空间辐照环境对航天器材料有不可忽视的作用。在空间恶劣环境下要求电子设备正常有效地工作，发挥其作用，其必须具备一定的抗辐照水平¨J。星载高稳晶振是各种电子设备的时基，其在卫星、空间站等辐照环境下的抗辐射能力如果与实际严重不符，会给卫星、空间站等电子系

5、统的可靠性带来极大隐患。空间辐照环境包括带电粒子和太阳电磁射线等，带电粒子环境包括等离子体环境和电离辐射环境。等离子体是由电子、质子和其他离子组成的低能带电粒子环境。电离辐射环境是高能带电粒子辐射环境，它包括太阳宇宙线，银河宇宙线，地球辐射带。太阳电磁辐射是指在电磁波谱段范围内的太阳输出，它包括从^y射线无线电波的广阔的波长范围㈨1。对于星载高稳晶振，频率特性是其关键指标，包括相位噪声、频率稳定度、谐杂波以及输出功率等，在空间辐照环境下，其各项指标是否会出现恶化，其抗辐射能力如何，都需要地面辐照模

6、拟设备对其进行测试，从而保证晶振在空间环境下可以宇航计测技术2012芷正常的工作。2辐照实验实验样品是一台高稳晶振，输出频率是10．23MHz，其频率稳定度、相位噪声、输出功率及谐杂波等指标见下文实验数据中的辐照前的量值，辐照源采用60C07源，辐照分为四次进行，每次辐照时间为12小时，辐照剂量为2．5Mrad，实验室辐照试验根据美军标的要求，符合典型辐照剂量率范围(50—300)rad／s，在每次辐照完成后的三小时以内，必须完成相关频率特性指标的测试，晶振在室温条件下的退火时间必须尽量缩短。相位

7、噪声测量系统采用的是HP3048A，频率稳定度测量系统采用HP5390A，参考源选用E8257D，频谱仪采用E8562E。3实验结果高稳晶振经过模拟辐照环境后，其输出功率、谐杂波的实验结果见表1。表1模拟辐照环境后的输出功率、谐杂波的实验结果载波频率f0=10．23MHz从表1的数据可以看出，输出功率随着辐照剂量的增大，在一定的退火时间内，输出功率逐次递减，在辐照两次以后，输出功率的变化基本可忽略。以上现象一方面说明辐射剂量累积会造成输出功率的损伤，另一方面说明辐射剂量累积到一定量的情况下，辐照造

8、成的损伤变化不大。谐波的指标中，二次谐波在累积辐照后的变化没有八次谐波的变化明显，随着第一次和第二次辐照剂量的累积，在一定的退火时间内，八次谐波逐次递减，对于八次谐波的抑制程度明显增强。在辐照两次以后，随着辐照剂量的累积，八次谐波逐次增大，对于八次谐波的抑制程度明显减小。这种现象一方面说明辐射剂量累积会造成某次谐波特性的敏感，或有所改善，或有所恶化，另一方面说明辐射剂量累积到一定量的情况下，某次谐波特性的敏感程度会有所减弱。杂波的指标中，偏离载频1．4MHz处的杂散在一次辐照后，其