专利名称：一种带加速度补偿的恒温晶体振荡器的制作方法
技术领域：
本发明对恒温晶体振荡器进行振动补偿，应用于需要高精度频率基准场合，特别 是在振动环境下需要高精度频率基准；如机载精密电子设备、航天器精密电子设备和各种 运动载体携带的精密电子设备。
背景技术：
恒温晶体振荡器(OCXO)由于输出频率稳定在各种需要高精度频率基准场合获得 广泛应用。由于石英晶体振荡器对加速度敏感，在振动环境下输出频率改变，相位噪声增 加，降低了电子设备的性能。目前人们在机械结构上作了研究，在机械上采取各种缓冲技术，降低冲击对晶振 的影响。然而机械上的缓冲只能减小短期的冲击，对于低频的加速度则无法解决。并且机 械上的缓冲措施增大设备体积和重量，不利于小型化。人们也采用了各种补偿方法。补偿包括被动补偿和主动补偿。feign印ain等将两 个振荡器在机械上反并联再在电气上串联，从而实现了被动补偿；有学者采用双晶振，将加 速度敏感电容加在调谐电路中，利用加速度敏感电容进行补偿。也有学者采用主动补偿的 方法，将加速度计安装在晶体上，将检测值馈入模拟电路实现频率调整。这些补偿方法均为 模拟补偿方法，由于加速度变化范围大，要保证模拟电路在宽范围内的线性度很困难。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
发明内容
本发明提出了一种采用数字方式补偿的恒温晶体振荡器。将三维MEMS加速度传 感器安装在与晶体振荡器接近的位置，实时检测三维加速度。采用数字处理芯片得到三维 加速度值，通过数字计算产生控制电压，该电压施加在恒温晶体振荡器的压控端，补偿加速 度带来的频率变化。该发明采用数字补偿技术，利用数字算法实现，克服了模拟电路易受环境温度影 响、性能不稳定的缺点，具有广泛的应用前景。
图1为带加速度补偿的恒温晶振原理图。图2为加速度矢量图。图3为加速度补偿电路板原理图。
图4为加速度补偿电路板的安装示意图。图5为加速度补偿电路板的平面示意图，其中I-MEMS加速度传感器；2-FPGA ； 3-电源模块；4-D/A芯片。
具体实施例方式恒温晶体振荡器(简称0CX0) —般具有温控电路精确控制晶体的温度，00(0还具 有一个压控电路，通过改变压控端的电压即可对输出频率进行调整。本发明在OCXO内部加 上加速度补偿部分，该部分主要包括一个三维MEMS加速度传感器、基于FPGA的数字控制电 路、数模转换电路(简称D/A)。具有加速度补偿的OCXO组成如图1所示。OCXO具有一个固有的加速度敏感方向，该方向为确定的，通过测试方法可获得。设 该方向与x，y，z三轴的夹角为代错误！未找到引用源。。设三维MEMS加速度传感器 实时检测三个方向的加速度，三轴加速度分别为\，ay, \错误！未找到引用源。，则敏感加 速度矢量为 =A'cos代+iVcos^+A .cos^错误！未找到引用源。(1)加速度传感器的检测值 ，ay, az送给FPGA，通过式(1)的计算得到敏感加速度值 ，设OXCO的压控系数为kv，加速度敏感系数为ka，则数模转换输出的电压为
权利要求
1.一种带加速度补偿的恒温晶体振荡器，其特征在于包括一个三维MEMS加速度传感 器、基于FPGA的数字控制电路、数模转换电路；数模转换器的输出接至恒温晶体振荡器的 压控管脚。
2.根据权利要求1所述的一种带加速度补偿的恒温晶体振荡器，其特征在于补偿电路 板直接安装在OCXO的管脚上，便于安装。
全文摘要
本发明涉及一种带加速度补偿的恒温晶体振荡器。本发明在恒温晶体振荡器内部加上加速度补偿部分，该部分主要包括一个三维MEMS加速度传感器、基于FPGA的数字控制电路、数模转换电路。该发明采用数字补偿技术，利用数字算法实现，克服了模拟电路易受环境温度影响、性能不稳定的缺点，具有广泛的应用前景。
文档编号H03B5/04GK102075141SQ20101060873
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者单庆晓 申请人:单庆晓