一种晶体振荡器电路及其调谐方法与流程

本发明涉及晶体振荡器技术领域，尤其涉及一种晶体振荡器电路及其调谐方法。

背景技术：

数字补偿晶体振荡器(DCXO，Digitally Compensated Crystal Oscillator)电路在现代无线通信芯片系统中得到广泛应用，通常由以下几部分组成：提供振荡所需负阻的振荡放大器，保证起振的振幅检测与控制电路，有的设计还会加上温度补偿电路来修正温度变化带来的振荡频率的漂移。

现有技术中实现晶体振荡器电路调谐的方法大多实现起来电路庞大复杂、频率准确度不高且实现成本较高；因此，提供一种晶体振荡器电路及其调谐方案，能够提高晶体振荡器电路的频率准确度，且可靠性高、成本低，已成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例期望提供一种晶体振荡器电路及其调谐方法，能够提高晶体振荡器电路的频率准确度，增强用户体验，且可靠性高、成本低。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种晶体振荡器电路的调谐方法，所述方法包括：

依据当前的数字电压信号及温度补偿表获取第一控制字；

依据当前的自动频率控制(AFC，Automatic Frequency Control)控制字及非线性补偿表获取第二控制字；

依据所述第一控制字及第二控制字对电容阵列进行调节，以实现调谐所述 晶体振荡器电路的频率。

上述方案中，所述当前的数字电压信号由输入的模拟电压信号转换得到，且与温度相关。

上述方案中，所述依据当前的数字电压信号及温度补偿表获取第一控制字之前，所述方法还包括：

确定晶体的温度系数，并依据确定的温度系数获取对应所述晶体的温度补偿表。

上述方案中，所述依据当前的数字电压信号及温度补偿表获取第一控制字包括：

依据当前的数字电压信号确定对应的温度值，并依据所述温度值采用查找表的方式获取温度补偿表中对应所述温度值的第一补偿电容，依据所述第一补偿电容产生第一控制字。

上述方案中，所述依据当前的AFC控制字及非线性补偿表获取第二控制字，包括：

依据当前的AFC控制字采用查找表的方式获取非线性补偿表中对应所述AFC控制字的第二补偿电容，依据所述第二补偿电容产生第二控制字。

上述方案中，所述依据所述第一控制字及第二控制字对电容阵列进行调节，以实现调谐所述晶体振荡器电路的频率，包括：

将所述第一控制字及第二控制字相加获得第三控制字，依据所述第三控制字调节电容阵列的大小，以实现调谐所述晶体振荡器电路的频率。

本发明实施例还提供了一种晶体振荡器电路，所述晶体振荡器电路包括：温度补偿电路、非线性补偿电路及调谐电路；其中，

所述温度补偿电路，用于依据当前的数字电压信号及温度补偿表获取第一控制字；

所述非线性补偿电路，用于依据当前的AFC控制字及非线性补偿表获取第二控制字；

所述调谐电路，用于依据所述第一控制字及第二控制字对电容阵列进行调 节，以实现调谐所述晶体振荡器电路的频率。

上述方案中，所述当前的数字电压信号由输入的模拟电压信号转换得到，且与温度相关；

相应的，所述晶体振荡器电路还包括模数转换器，用于将输入的模拟电压信号转换得到对应的数字电压信号。

上述方案中，所述晶体振荡器电路还包括处理器，用于确定晶体的温度系数，并依据确定的温度系数获取对应所述晶体的温度补偿表。

上述方案中，所述温度补偿电路，具体用于依据当前的数字电压信号确定对应的温度值，并依据所述温度值采用查找表的方式获取温度补偿表中对应所述温度值的第一补偿电容，依据所述第一补偿电容产生第一控制字。

上述方案中，所述非线性补偿电路，具体用于依据当前的AFC控制字采用查找表的方式获取非线性补偿表中对应所述AFC控制字的第二补偿电容，依据所述第二补偿电容产生第二控制字。

上述方案中，所述调谐电路，具体用于将所述第一控制字及第二控制字相加获得第三控制字，依据所述第三控制字调节电容阵列的大小，以实现调谐所述晶体振荡器电路的频率。

本发明实施例所提供的晶体振荡器电路及其调谐方法，依据当前的数字电压信号及温度补偿表获取第一控制字；依据当前的AFC控制字及非线性补偿表获取第二控制字；依据所述第一控制字及第二控制字对电容阵列进行调节，以实现调谐所述晶体振荡器电路的频率。如此，通过依据当前的数字电压信号及当前的AFC控制字产生的控制字实现晶体振荡器电路的调谐，能够提高晶体振荡器电路的频率准确度及温度特性，增强用户体验，且可靠性高、成本低。

附图说明

图1为本发明实施例一晶体振荡器电路的调谐方法流程示意图；

图2为本发明实施例二晶体振荡器电路的调谐方法流程示意图；

图3为本发明实施例晶体振荡器电路组成结构示意图。

具体实施方式

在本发明实施例中，依据当前的数字电压信号及温度补偿表获取第一控制字；依据当前的AFC控制字及非线性补偿表获取第二控制字；依据所述第一控制字及第二控制字对电容阵列进行调节，以实现调谐所述晶体振荡器电路的频率。

实施例一

图1所示为本发明实施例一晶体振荡器电路的调谐方法流程示意图，如图1所示，本发明实施例晶体振荡器电路的调谐方法包括：

步骤101：依据当前的数字电压信号及温度补偿表获取第一控制字；

本步骤可由晶体振荡器电路中的温度补偿电路实现；

本步骤具体包括：依据当前的数字电压信号确定对应的温度值，并依据所述温度值采用查找表的方式获取温度补偿表中对应所述温度值的第一补偿电容，依据所述第一补偿电容产生第一控制字；所述第一控制字用于表征对应当前的数字电压信号所需的补偿电容的大小；所述对应所述温度值的第一补偿电容为对应所述温度值的最小单位电容数目，即所述第一补偿电容通过最小单位电容数目表示。

这里，所述当前的数字电压信号由温度传感电路输入的模拟电压信号经模数转换器转换得到，并输入至所述温度补偿电路；所述模拟电压信号由所述温度传感电路产生，且随温度变化而变化，即所述模拟电压信号与温度相关，也即所述数字电压信号与温度相关，其具体关系依据当前采用的温度传感器确定，例如当前的温度传感器采用热敏电阻实现时，所述数字电压信号与温度近似线性关系；

依据当前的数字电压信号确定对应的温度值包括：依据当前的数字电压信号及数字电压信号与温度值的对应关系确定对应的温度值。

进一步的，所述依据当前的数字电压信号及温度补偿表获取第一控制字之前，所述方法还包括：

确定晶体的温度系数，并依据确定的温度系数获取对应所述晶体的温度补偿表；该操作可在包含所述晶体振荡器电路的终端出厂前的自动化测试中完成，具体在自动化测试的频率粗调过程中完成；

其中，所述晶体的温度系数包括：第一温度系数a₁、第二温度系数a₂及第三温度系数a₃；

晶体的频率-温度特性可表示为：Δf_c(T)＝a₃(T-T₀)³+a₂(T-T₀)²+a₁(T-T₀)；

其中，T₀为晶体的拐点温度，约为25°；所述晶体可以为AT切型；

Δf_c(T)表示温度为T时的频率变化量。

进一步的，所述确定晶体的温度系数包括：

获取晶体温度为T1及T3时的频率差Δf＝f(T₃)-f(T₁)，依据所述频率差Δf与温度系数的对应关系获得所述晶体的温度系数；其中，(T2-ΔT)<T1<T2，T2<T3<(T2+ΔT)，T₁为所述晶体的拐点温度，约为25°；所述频率差Δf与温度系数的对应关系可通过查表获得。

在晶体振荡器电路中，放大器的输入电阻需要和晶体的串联谐振阻抗相匹配，但是由于放大器的输入阻抗通常都比较高，所以在串联谐振时放大器的阻抗和晶体的阻抗可能出现不匹配，为了解决此问题，通常让晶体工作在并联谐振模式，由于受到并联电容C₀的影响，其频率响应比串联谐振差，因此通常在晶体的两端并联一个电容，以降低C₀对并联谐振频率的影响；在并联了电容C_L后，电路的谐振频率可以表示为：

$f_L=\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}}\sqrt{\frac{C_S+(C_0+C_L)}{L_S{C}_S(C_0+C_L)}}=f_p\sqrt{\frac{C_S+(C_0+C_L)}{L_S{C}_S(C_0+C_L)}}/\sqrt{\frac{C_S+C_0}{L_S{C}_S{C}_0}};$

其中，C_S为晶体的动态电容；L_S为晶体的动态电感；C₀为静态电容；由串联谐振频率$f_q=\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}\sqrt{L_s{C}_s}},$

并联谐振频率$f_p=\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}}\sqrt{\frac{C_s+C_0}{L_s{C}_s{C}_0}}=f_q\sqrt{\frac{C_s+C_0}{C_0}}\&ap;f_q(1+\frac{C_s}{2C_0});$可得，

$f_L=f_q\sqrt{1+\frac{C_S}{C_0+C_L}}\&ap;f_q(1+\frac{C_S}{2(C_0+C_L)});$

通过上式可知，可以通过调整负载电容C_L，来实现晶振振荡频率的变化，即要想补偿晶体本身温度变化引起的频率变化，需要在温度变化的时候同步改变负载电容；假设负载C_L变为C_x时刚好抵消掉晶体本身温度变化引起的频率变化，则有$f_x=f_q\sqrt{1+\frac{C_S}{C_0+C_x}}\&ap;f_q(1+\frac{C_S}{2(C_0+C_x)});$

由f_L-f_x＝Δf_c可得$\frac{{\mathrm{\&Delta;f}}_c}{f_q}\&ap;\frac{C_S}{2(C_0+C_L)}-\frac{C_S}{2(C_0+C_x)},$即$C_x\&ap;\frac{1}{\frac{1}{C_0+C_L}-\frac{{\mathrm{\&Delta;f}}_c}{f_q}\&CenterDot;\frac{2}{C_S}}-C_0;$

进而可以得到补偿电容和温度的关系为：

$C_x\&ap;\frac{1}{\frac{1}{C_0+C_L}-\frac{a_3{(T-T_0)}^3+a_2{(T-T_0)}^2+a_1(T-T_0)}{f_q}\&CenterDot;\frac{2}{C_S}}-C_0;$

因此，通过上式可得，依据确定的温度系数a₁、a₂、a₃及当前的温度T可获得需要的补偿电容C_x；

令最小单位电容为C_unit，需要补偿的电容个数为num_C_unit，可得：

$num\_C_{unit}=\frac{C_x-C_{x\_min}}{C_{unit}};$

其中，C_{x_min}为晶体因温度变化所需补偿电容的最小值，为常量；

通过上式可知，对于一个确定的晶体，获得该晶体的温度系数后，对应每一个温度值都可获得其需要的补偿电容的大小及需要的最小单位电容的数目；

综上所述，依据确定的温度系数获取对应所述晶体的温度补偿表包括：

依据确定的温度与所述晶体需要的补偿电容的关系，获得所述晶体在每个温度值需要的最小单位电容的数目，进而得到所述晶体的温度补偿表；这里，所述每个温度值之间的温度间隔可以依据需要进行设定，例如所述温度间隔可以为0.5°；所述温度补偿表在终端出厂前的自动化测试过程中获得后，在后续终端使用过程中的频率精调中可直接应用，即终端可依据当前的温度通过所述温度补偿表直接获得对应所需的最小单位电容数目。

进一步的，所述确定晶体的温度系数之前，所述方法还包括：

对晶体振荡器电路的频率进行粗调(Coarse Calibration)，以校准所述晶体振荡器电路的初始频率；该操作可在包含所述晶体振荡器电路的终端出厂前的自动化测试中完成，具体在自动化测试的频率粗调过程中完成；

其中，对晶体振荡器电路的频率进行粗调包括：

依据当前发射器TX发射的载波信号计算参考时钟误差，并通过调节粗调谐电容阵列的大小实现对所述晶体振荡器电路的频率的校准，获得校准后的控制字；优选的，可校准到误差小于1ppm；

这里，所述方法还包括：依据校准后控制字的值与参考控制字的值的比值，即校准后控制字的值/参考控制字的值，获得校正系数k；所述k用于作为获取非线性补偿表时的校正系数；所述参考控制字的值可以依据实际需要进行设定。

进一步的，所述确定晶体的温度系数，并依据确定的温度系数获取对应所述晶体的温度补偿表之后，所述方法还包括：

对数字基带DBB AFC初始化，将频率校准到26MHz，获取AFC控制字初始值和斜率slope；所述AFC控制字初始值和slope用于终端开机时快速搜索频率。

步骤102：依据当前的AFC控制字及非线性补偿表获取第二控制字；

本步骤可由晶体振荡器电路中的非线性补偿电路实现；

本步骤之前，所述方法还包括：依据AFC控制字与校正频率-AFC控制字曲线所需的补偿电容的关系获取所述非线性补偿表；

设AFC控制字的值为y，预失真后的控制字为z，那么有：

$f_x=f_q\sqrt{1+\frac{C_S}{C_0+C_x}}\&ap;f_q(1+\frac{C_S}{2(C_0+C_x)});$

若f-y曲线是线性的，则f_y＝ay+b；其中，a、b为常量，可依据实际情况进行设定；

令f_z＝f_y可得：经校正系数k校正后可得：

$C_z^{\&prime;}\&ap;\frac{k\&CenterDot;f_q\&CenterDot;C_s}{2(ay+b-f_q)}-C_0;$

通过上式可得，依据确定的AFC控制字及校正系数k可获得实际需要的补偿电容C’_z；

令最小单位电容为C_unit，需要补偿的电容个数为z，可得：

$z=\frac{C_z^{\&prime;}-C_{z\_min}}{C_{unit}},$

其中，C_{z_min}为：为补偿频率-AFC控制字曲线的非线性所需补偿电容的最小值，为常量；

综上所述，所述依据AFC控制字与校正频率-AFC控制字曲线所需的补偿电容的关系获取所述非线性补偿表包括：

依据确定的校正系数k确定在晶体振荡器电路中，不同的AFC控制字的值对应的所需最小单位电容的数目，进而得到所述非线性补偿表；这里所述非线性补偿表在终端出厂前的自动化测试过程中获得后，在后续终端使用过程中的频率精调中可直接应用；

进一步的，所述依据当前的AFC控制字及非线性补偿表获取第二控制字，包括：

依据当前的AFC控制字采用查找表的方式获取非线性补偿表中对应所述AFC控制字的第二补偿电容，依据所述第二补偿电容产生第二控制字；

所述第二控制字用于表征对应当前的AFC控制字所需的最小单位电容的数目；所述第二补偿电容通过最小单位电容数目表示。

进一步的，所述方法还包括：依据当前的AFC控制字及AFC控制字与校正频率-AFC控制字曲线所需的补偿电容的关系获取第二控制字；

这里，所述AFC控制字与校正频率-AFC控制字曲线所需的补偿电容的关系为：$C_z^{\&prime;}\&ap;\frac{k\&CenterDot;f_q\&CenterDot;C_s}{2(ay+b-f_q)}-C_0;$

所述依据当前的AFC控制字及AFC控制字与校正频率-AFC控制字曲线所 需的补偿电容的关系获取第二控制字，包括：

依据当前的AFC控制字及获得校正频率-AFC控制字曲线所需的补偿电容C'_z，依据所述补偿电容C'_z获得对应的最小单位电容的数目，并依据获得的最小单位电容的数目产生第二控制字。

需要说明的是，步骤101与步骤102的操作顺序不分先后，可并行处理。

步骤103：依据所述第一控制字及第二控制字对电容阵列进行调节，以实现调谐所述晶体振荡器电路的频率；

本步骤可由晶体振荡器电路中的调谐电路实现；

本步骤具体包括：将所述第一控制字及第二控制字相加获得第三控制字，依据所述第三控制字调节电容阵列的大小，以实现调谐所述晶体振荡器电路的频率；这里，所述第三控制字用于表征调谐所述晶体振荡器电路所需的最小单位电容的数目。

实施例二

图2为本发明实施例二晶体振荡器电路的调谐方法流程示意图；如图2所示，本发明实施例晶体振荡器电路的调谐方法包括：

步骤201：依据AFC控制字与校正频率-AFC控制字曲线所需的补偿电容的关系获取非线性补偿表；

确定校正系数k，并依据确定的校正系数k确定在晶体振荡器电路中，不同的AFC控制字的值对应的所需最小单位电容的数目，进而得到所述非线性补偿表；

其中，所述确定校正系数k包括：

通过调节粗调谐电容阵列的大小对所述晶体振荡器电路的频率进行粗校准，并获得校准后的控制字；优选的，可校准到误差小于1ppm；

这里，所述方法还包括：依据校准后控制字的值与参考控制字的值的比值获得校正系数k；其中，所述参考控制字的值可以依据实际需要进行设定；对于确定的射频处理电路/终端，所述k为常量。

确定在晶体振荡器电路中，不同的AFC控制字的值对应的所需最小单位电容的数目，包括：

依据确定在晶体振荡器电路中，不同的AFC控制字的值对应的所需补偿电容的大小C’_z，并依据获得对应的所需最小单位电容的数目；

其中，y为AFC控制字；为串联谐振频率；C_S为晶体的动态电容；C₀为静态电容；C’_z为对应AFC控制字y所需的补偿电容的大小；a、b为常量，可依据实际情况进行设定；C_{z_min}为：为补偿频率-AFC控制字曲线的非线性所需补偿电容的最小值，为常量；C_unit为最小单位电容。

需要说明的是，本步骤获得非线性补偿表对应的操作仅需在首次执行本发明晶体振荡器电路的调谐方法时执行或在包含所述晶体振荡器电路的终端出厂前的自动化测试中完成即可，后续可直接使用。

步骤202：依据当前晶体的温度系数获取对应所述晶体的温度补偿表；

这里，所述晶体的温度系数包括：第一温度系数a₁、第二温度系数a₂及第三温度系数a₃；

晶体的频率-温度特性可表示为：Δf_c(T)＝a₃(T-T₀)³+a₂(T-T₀)²+a₁(T-T₀)；

其中，T₀为晶体的拐点温度，约为25°；所述晶体可以为AT切型；

Δf_c(T)表示温度为T时的频率变化量。

本步骤之前，所述方法还包括：确定晶体的温度系数；需要说明的是本操作仅在终端出厂前的自动化测试中执行即可；

所述确定晶体的温度系数包括：

获取晶体温度为T1及T3时的频率差Δf＝f(T₃)-f(T₁)，依据所述频率差Δf与温度系数的对应关系获得所述晶体的温度系数；其中，(T2-ΔT)<T1<T2，T2<T3<(T2+ΔT)，T₁为所述晶体的拐点温度，约为25°；所述频率差Δf与 温度系数的对应关系可通过查表获得；对于确定的晶体，对应的温度系数为常数。

在晶体振荡器电路中，放大器的输入电阻需要和晶体的串联谐振阻抗相匹配，但是由于放大器的输入阻抗通常都比较高，所以在串联谐振时放大器的阻抗和晶体的阻抗可能出现不匹配，为了解决此问题，通常让晶体工作在并联谐振模式，由于受到并联电容C₀的影响，其频率响应比串联谐振差，因此通常在晶体的两端并联一个电容，以降低C₀对并联谐振频率的影响；在并联了电容C_L后，电路的谐振频率可以表示为：

$f_L=\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}}\sqrt{\frac{C_S+(C_0+C_L)}{L_S{C}_S(C_0+C_L)}}=f_p\sqrt{\frac{C_S+(C_0+C_L)}{L_S{C}_S(C_0+C_L)}}/\sqrt{\frac{C_S+C_0}{L_S{C}_S{C}_0}};$

其中，C_S为晶体的动态电容；L_S为晶体的动态电感；C₀为静态电容；由串联谐振频率$f_q=\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}\sqrt{L_s{C}_s}},$

并联谐振频率$f_p=\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}}\sqrt{\frac{C_s+C_0}{L_s{C}_s{C}_0}}=f_q\sqrt{\frac{C_s+C_0}{C_0}}\&ap;f_q(1+\frac{C_s}{2C_0});$可得，

$f_L=f_q\sqrt{1+\frac{C_S}{C_0+C_L}}\&ap;f_q(1+\frac{C_S}{2(C_0+C_L)});$

通过上式可知，可以通过调整负载电容C_L，来实现晶振振荡频率的变化，即要想补偿晶体本身温度变化引起的频率变化，需要在温度变化的时候同步改变负载电容；假设负载C_L变为C_x时刚好抵消掉晶体本身温度变化引起的频率变化，则有$f_x=f_q\sqrt{1+\frac{C_S}{C_0+C_x}}\&ap;f_q(1+\frac{C_S}{2(C_0+C_x)});$

由f_L-f_x＝Δf_c可得$\frac{{\mathrm{\&Delta;f}}_c}{f_q}\&ap;\frac{C_S}{2(C_0+C_L)}-\frac{C_S}{2(C_0+C_x)},$即$C_x\&ap;\frac{1}{\frac{1}{C_0+C_L}-\frac{{\mathrm{\&Delta;f}}_c}{f_q}\&CenterDot;\frac{2}{C_S}}-C_0;$

进而可以得到补偿电容和温度的关系为：

$C_x\&ap;\frac{1}{\frac{1}{C_0+C_L}-\frac{a_3{(T-T_0)}^3+a_2{(T-T_0)}^2+a_1(T-T_0)}{f_q}\&CenterDot;\frac{2}{C_S}}-C_0;$

因此，通过上式可得，依据确定的温度系数a₁、a₂、a₃及当前的温度T可获得需要的补偿电容C_x；

令最小单位电容为C_unit，需要补偿的电容个数为num_C_unit，可得：

$num\_C_{unit}=\frac{C_x-C_{x\_min}}{C_{unit}};$

其中，C_{x_min}为晶体因温度变化所需补偿电容的最小值，为常量；

通过上式可知，对于一个确定的晶体，获得该晶体的温度系数后，对应每一个温度值都可获得其需要的补偿电容的大小及需要的最小单位电容的数目；

综上所述，依据当前晶体的温度系数获取对应所述晶体的温度补偿表包括：

依据$C_x\&ap;\frac{1}{\frac{1}{C_0+C_L}-\frac{a_3{(T-T_0)}^3+a_2{(T-T_0)}^2+a_1(T-T_0)}{f_q}\&CenterDot;\frac{2}{C_S}}-C_0,$获得所述晶体在每个温度值需要的补偿电容的大小C_x，并依据获得对应的最小单位电容的数目，进而得到所述晶体的温度补偿表；这里，所述每个温度值之间的温度间隔可以依据需要进行设定，例如所述温度间隔可以为0.5°。

需要说明的是，本步骤获得温度补偿表对应的操作仅需在首次执行本发明晶体振荡器电路的调谐方法时执行或在包含所述晶体振荡器电路的终端出厂前的自动化测试中完成即可，后续可直接应用。

进一步的，本步骤之后，所述方法还包括：

对DBB AFC初始化，将频率校准到26MHz，获取AFC控制字初始值和斜率slope；所述AFC控制字初始值和slope用于终端开机时快速搜索频率；需要说明的是本操作仅在终端出厂前的自动化测试中执行即可。

步骤203：依据当前的数字电压信号及温度补偿表获取第一控制字；

这里，所述当前的数字电压信号由温度传感电路输入的模拟电压信号经模数转换器转换得到，并输入至所述温度补偿电路；所述模拟电压信号由所述温度传感电路产生，且随温度变化而变化，即所述模拟电压信号与温度相关，也即所述数字电压信号与温度相关。

本步骤具体包括：依据当前的数字电压信号确定对应的温度值，并依据所述温度值采用查找表的方式获取温度补偿表中对应所述温度值的第一补偿电容，依据所述第一补偿电容产生第一控制字；所述第一控制字用于表征对应当前的数字电压信号所需的补偿电容的大小；所述对应所述温度值的第一补偿电容为对应所述温度值的最小单位电容数目，即所述第一补偿电容通过最小单位电容数目表示。

步骤204：依据当前的AFC控制字及非线性补偿表获取第二控制字；

本步骤具体包括：依据当前的AFC控制字采用查找表的方式获取非线性补偿表中对应所述AFC控制字的第二补偿电容，依据所述第二补偿电容产生第二控制字；

所述第二控制字用于表征对应当前的AFC控制字所需的最小单位电容的数目；所述第二补偿电容通过最小单位电容数目表示。

需要说明的是，步骤203与步骤204的操作顺序不分先后，可并行处理。

步骤205：依据所述第一控制字及第二控制字对电容阵列进行调节，以实现调谐所述晶体振荡器电路的频率；

本步骤具体包括：将所述第一控制字及第二控制字相加获得第三控制字，依据所述第三控制字调节电容阵列的大小，以实现调谐所述晶体振荡器电路的频率；这里，所述第三控制字用于表征调谐所述晶体振荡器电路所需的最小单位电容的数目。

实施例三

图3为本发明实施例晶体振荡器电路组成结构示意图；如图3所示，本发明实施例晶体振荡器电路组成包括：温度补偿电路31、非线性补偿电路32及调谐电路33；其中，

所述温度补偿电路31，用于依据当前的数字电压信号及温度补偿表获取第一控制字；

所述非线性补偿电路32，用于依据当前的AFC控制字及非线性补偿表获取第二控制字；

所述调谐电路33，用于依据所述第一控制字及第二控制字对电容阵列进行调节，以实现调谐所述晶体振荡器电路的频率。

进一步的，所述当前的数字电压信号由输入的模拟电压信号转换得到，且与温度相关；

相应的，所述晶体振荡器电路还包括模数转换器34，用于将输入的模拟电压信号转换得到对应的数字电压信号。

进一步的，所述晶体振荡器电路还包括处理器35，用于确定晶体的温度系数，并依据确定的温度系数获取对应所述晶体的温度补偿表；

其中，所述晶体的温度系数包括：第一温度系数a₁、第二温度系数a₂及第三温度系数a₃；

晶体的频率-温度特性可表示为：Δf_c(T)＝a₃(T-T₀)³+a₂(T-T₀)²+a₁(T-T₀)；

其中，T₀为晶体的拐点温度，约为25°；所述晶体可以为AT切型；

Δf_c(T)表示温度为T时的频率变化量。

进一步的，所述处理器35，具体用于获取晶体温度为T1及T3时的频率差Δf＝f(T₃)-f(T₁)，依据所述频率差Δf与温度系数的对应关系获得所述晶体的温度系数；其中，(T2-ΔT)<T1<T2，T2<T3<(T2+ΔT)，T₁为所述晶体的拐点温度，约为25°；所述频率差Δf与温度系数的对应关系可通过查表获得。

在晶体振荡器电路中，放大器的输入电阻需要和晶体的串联谐振阻抗相匹配，但是由于放大器的输入阻抗通常都比较高，所以在串联谐振时放大器的阻抗和晶体的阻抗可能出现不匹配，为了解决此问题，通常让晶体工作在并联谐振模式，由于受到并联电容C₀的影响，其频率响应比串联谐振差，因此通常在晶体的两端并联一个电容，以降低C₀对并联谐振频率的影响；在并联了电容C_L后，电路的谐振频率可以表示为：

$f_L=\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}}\sqrt{\frac{C_S+(C_0+C_L)}{L_S{C}_S(C_0+C_L)}}=f_p\sqrt{\frac{C_S+(C_0+C_L)}{L_S{C}_S(C_0+C_L)}}/\sqrt{\frac{C_S+C_0}{L_S{C}_S{C}_0}};$

其中，C_S为晶体的动态电容；L_S为晶体的动态电感；C₀为静态电容；由串 联谐振频率$f_q=\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}\sqrt{L_s{C}_s}},$

并联谐振频率$f_p=\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}}\sqrt{\frac{C_s+C_0}{L_s{C}_s{C}_0}}=f_q\sqrt{\frac{C_s+C_0}{C_0}}\&ap;f_q(1+\frac{C_s}{2C_0});$可得，

$f_L=f_q\sqrt{1+\frac{C_S}{C_0+C_L}}\&ap;f_q(1+\frac{C_S}{2(C_0+C_L)});$

通过上式可知，可以通过调整负载电容C_L，来实现晶振振荡频率的变化，即要想补偿晶体本身温度变化引起的频率变化，需要在温度变化的时候同步改变负载电容；假设负载C_L变为C_x时刚好抵消掉晶体本身温度变化引起的频率变化，则有$f_x=f_q\sqrt{1+\frac{C_S}{C_0+C_x}}\&ap;f_q(1+\frac{C_S}{2(C_0+C_x)});$

由f_L-f_x＝Δf_c可得$\frac{{\mathrm{\&Delta;f}}_c}{f_q}\&ap;\frac{C_S}{2(C_0+C_L)}-\frac{C_S}{2(C_0+C_x)},$即$C_x\&ap;\frac{1}{\frac{1}{C_0+C_L}-\frac{{\mathrm{\&Delta;f}}_c}{f_q}\&CenterDot;\frac{2}{C_S}}-C_0;$

进而可以得到补偿电容和温度的关系为：

$C_x\&ap;\frac{1}{\frac{1}{C_0+C_L}-\frac{a_3{(T-T_0)}^3+a_2{(T-T_0)}^2+a_1(T-T_0)}{f_q}\&CenterDot;\frac{2}{C_S}}-C_0;$

因此，通过上式可得，依据确定的温度系数a₁、a₂、a₃及当前的温度T可获得需要的补偿电容C_x；

令最小单位电容为C_unit，需要补偿的电容个数为num_C_unit，可得：

$num\_C_{unit}=\frac{C_x-C_{x\_min}}{C_{unit}};$

其中，C_{x_min}为晶体因温度变化所需补偿电容的最小值，为常量；

通过上式可知，对于一个确定的晶体，获得该晶体的温度系数后，对应每一个温度值都可获得其需要的补偿电容的大小及需要的最小单位电容的数目；

综上所述，所述处理器35依据确定的温度系数获取对应所述晶体的温度补偿表包括：

所述处理器35依据确定的温度与所述晶体需要的补偿电容的关系，获得所 述晶体在每个温度值需要的最小单位电容的数目，进而得到所述晶体的温度补偿表；这里，所述每个温度值之间的温度间隔可以依据需要进行设定，例如所述温度间隔可以为0.5°；所述温度补偿表在终端出厂前的自动化测试过程中获得后，在后续终端使用过程中的频率精调中可直接应用，即终端可依据当前的温度通过所述温度补偿表直接获得对应所需的最小单位电容数目。

进一步的，所述晶体振荡器电路还包括频率粗调电路36，用于对晶体振荡器电路的频率进行粗调，以校准所述晶体振荡器电路的初始频率；具体用于依据当前发射器TX发射的载波信号计算参考时钟误差，并通过调节粗调谐电容阵列(ATE Calibration SC array)的大小实现对所述晶体振荡器电路的频率的校准，获得校准后的控制字；优选的，可校准到误差小于1ppm。

进一步的，所述频率粗调电路36，还用于依据校准后控制字的值与参考控制字的值的比值，即校准后控制字的值/参考控制字的值，获得校正系数k；所述k用于作为获取非线性补偿表时的校正系数；所述参考控制字的值可以依据实际需要进行设定。

进一步的，所述温度补偿电路31，具体用于依据当前的数字电压信号确定对应的温度值，并依据所述温度值采用查找表的方式获取温度补偿表中对应所述温度值的第一补偿电容，依据所述第一补偿电容产生第一控制字；所述第一控制字用于表征对应当前的数字电压信号所需的补偿电容的大小；所述对应所述温度值的第一补偿电容为对应所述温度值的最小单位电容数目，即所述第一补偿电容通过最小单位电容数目表示。

进一步的，所述非线性补偿电路32，具体用于依据当前的AFC控制字采用查找表的方式获取非线性补偿表中对应所述AFC控制字的第二补偿电容，依据所述第二补偿电容产生第二控制字；

所述第二控制字用于表征对应当前的AFC控制字所需的最小单位电容的数目；所述第二补偿电容通过最小单位电容数目表示。

进一步的，所述处理器35，还用于依据AFC控制字与校正频率-AFC控制字曲线所需的补偿电容的关系获取所述非线性补偿表；

设AFC控制字的值为y，预失真后的控制字为z，那么有：

$f_x=f_q\sqrt{1+\frac{C_S}{C_0+C_x}}\&ap;f_q(1+\frac{C_S}{2(C_0+C_x)});$

若f-y曲线是线性的，则f_y＝ay+b；其中，a、b为常量，可依据实际情况进行设定；

令f_z＝f_y可得：经校正系数k校正后可得：

$C_z^{\&prime;}\&ap;\frac{k\&CenterDot;f_q\&CenterDot;C_s}{2(ay+b-f_q)}-C_0;$

通过上式可得，依据确定的AFC控制字及校正系数k可获得实际需要的补偿电容C’_z；

令最小单位电容为C_unit，需要补偿的电容个数为z，可得：

$z=\frac{C_z^{\&prime;}-C_{z\_min}}{C_{unit}},$

其中，C_{z_min}为：为补偿频率-AFC控制字曲线的非线性所需补偿电容的最小值，为常量；

综上所述，所述处理器35依据AFC控制字与校正频率-AFC控制字曲线所需的补偿电容的关系获取所述非线性补偿表包括：

所述处理器35依据确定的校正系数k确定在晶体振荡器电路中，不同的AFC控制字的值对应的所需最小单位电容的数目，进而得到所述非线性补偿表；这里所述非线性补偿表在终端出厂前的自动化测试过程中获得后，在后续终端使用过程中的频率精调中可直接应用。

进一步的，所述非线性补偿电路32，还用于依据当前的AFC控制字及AFC控制字与校正频率-AFC控制字曲线所需的补偿电容的关系获取第二控制字；

这里，所述AFC控制字与校正频率-AFC控制字曲线所需的补偿电容的关系为：$C_z^{\&prime;}\&ap;\frac{k\&CenterDot;f_q\&CenterDot;C_s}{2(ay+b-f_q)}-C_0;$

所述非线性补偿电路32依据当前的AFC控制字及AFC控制字与校正频率 -AFC控制字曲线所需的补偿电容的关系获取第二控制字，包括：

所述非线性补偿电路32依据当前的AFC控制字及获得校正频率-AFC控制字曲线所需的补偿电容C'_z，依据所述补偿电容C'_z获得对应的最小单位电容的数目，并依据获得的最小单位电容的数目产生第二控制字。

进一步的，所述调谐电路33，具体用于将所述第一控制字及第二控制字相加获得第三控制字，依据所述第三控制字调节电容阵列的大小，以实现调谐所述晶体振荡器电路的频率；

这里，所述第三控制字用于表征调谐所述晶体振荡器电路所需的最小单位电容的数目。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。