振动对频率标准和时钟的影响

在近代通信、导航和识别系统中,频率标准和时钟对加速度的敏感性愈加显得重要。本文就加速度、特别是振动如何影响近代频率标准(晶体振荡器)中对加速度最敏感元件的频率作了指导性论述,介绍了一简单的数学模型,来描述谐和运动对振荡器输出的影啊,证明了加速度灵敏度系数γ具有矢量的特性,提出了加速度灵敏度矢量(?),介绍了振荡器输出的时域、频域特性。这个简单的模型得到了推广,其中包括由于倍频而导致的载波损耗和随机振动。计算了由给定的振动谱引起的相位噪声。指出了一种测量振动灵敏度系数的方法。在以下两个方面评述了现代技术的发展水平:(1把对振动的灵敏度降到最小,2)加速度补偿。     

正弦振动条件下原子钟的频率稳定度分析

振动对原子钟(原子频标)的影响可分为对原子谐振的影响、对伺服环路的影响和对晶体振荡器(晶振)的影响.在振动频率范围内,晶振的输出相位噪声只与晶振的加速度灵敏度、峰值加速度和振动频率有关,与静态相位噪声没有关系,但在振动频率范围之外,晶振的输出相位噪声就是其静态相位噪声. 由原子钟的稳定性传递到输出晶振的频率稳定度公式,就可通过伺服环路把晶振的振动分析融入到原子钟的振动分析之中.利用相位噪声转换为阿仑方差的积分公式,根据留数定理推导出直接计算阿仑方差的解析表达式, 得到增加伺服环路带宽可以有效抑制振动对原子钟频率稳定度影响的结论;分析了通过减振和选择加速度灵敏度较小的晶振这2种方法改善原子钟振动性能的问题.      

SC切晶体谐振器工艺的改进

以前,我们已经讨论了 SC 切晶体的制作,从石英材料切割双转角晶片的技巧和确定 g 灵敏度的试验方法。本文将论述下列几个问题:1)一种采用旋转 X 切法的简化 X 射线定向;2)改变Ψ角时,频率随加速度的变化;3)介绍一个 SC 切成品晶体振荡器的试验结果。     

晶体振荡器的应用及发展MCXO晶振的必要性

介绍了晶体振荡器在国内外的广泛应用和ＭＣＸＯ晶振的原理方案及其较之ＴＣＸＯ晶振的各种优越性。ＭＣＸＯ晶体振荡器结合了ＳＣ切等特殊晶体的特性及微型计算机技术，对晶体振荡器和高准确度频率源的长远发展有重要意义。     

高稳晶振短期频率稳定度的仿真分析

基于频率源信号时域稳定度的定义,建立了高稳晶振短期频率稳定度的仿真分析模型,能够对频率源输出频率做前处理、不同方差分析、识别噪声类型、并给出置信区间。在此基础上,引入了晶体振荡器老化特性与温度特性的数学模型。通过构建不同老化特性与温度特性下晶体振荡器输出频率,在仿真分析模型中定量分析老化特性与温度特性对短期频率稳定度的影响。实际制作并测试了高稳晶振的稳定度,与仿真结果较为一致,验证了这种仿真分析方法的有效性。     

高速飞行器用石英晶体振荡器

本文论述高速飞行器运行时的恶劣环境对石英晶体振荡器频率稳定度的影响,研究了晶体振荡器的频率振动效应和热效应,论述了把运算放大器用于控温电路对解决低温环境下恒温器快速加热的优越性。研制的两种晶体振荡器分别通过了功率谱密度为0.20g~2/Hz和0.16g~2/Hz的随机振动例行试验;在—30℃的低温条件下加电半小时达到基本稳定状态;频率日老化率达到10~(-9)～10~(-10)量级。文章还叙述了设计中应注意的问题,并给出了具体电路。     

小型抗振时钟晶体振荡器

文中叙述了小型抗振石英晶体振荡器,它的输出频率为２０４.８ｋＨｚ,在－４０℃～８５℃的温度范围内总频率误差小于２０×１０－６。为适应弹上的工作条件,在设计中采用了３．２７６８ＭＨｚ高频晶体和ＣＭＯＳ集成电路做为振荡和频率部分,并在结构设计和安装中做了一些改进。简化了晶体振荡器的技术程序和提高了它的可靠性。分析了晶振的工作情况,介绍了它的电路参数和设计原理及实验中出现的主要问题。结果表明：小型抗振石英晶体振荡器满足了设计和工作要求。     

Seektalk铷振荡器的振动补偿

过去,都未曾设计过在剧烈振动条件下工作的原子振荡器。近年来,已设计出一些振荡器能够经受一定的振动,但是,现在要求它们能适应峰值为14g的正弦振动和频谱为0.5g~2/Hz或更高的随机振动。在几年前,也许只要求原子振荡器在这些条件下不被损坏,而现在却是它正常工作的环境条件。改善铷振荡器的加速度敏感性的努力已在铷的部分取得成功,但是,当把晶体振荡器的频率倍增到6.8GHz对铷询问时,石英晶体振荡器中振动产生的边带,就带来了很大的困难。当然,晶体振荡器输出的频率对用户也是有用的,但用户在倍增到超高频或微波时也有类似的困难。减少这种困难的途径有:(1)“非晶体”振荡器,(2)比较不灵敏的石英晶体,(3)加速度计补偿电路,(4)上述几种方法的结合。本文致力于研究振动的加速度计补偿和晶体的加速度灵敏度。R.L Filler博士和V.R.Rosati完成的研究工作中应用了大量的參考资料。我们的计划是把政府机构的研究成果与Efratom的研制能力结合起来,生产一种小型化的铷振荡器,这种振荡器是一种适合于在恶劣的Seektalk振动环境下工作的精密原子振荡器。     

基于虚拟仪器技术的MCXO开发系统

介绍一种主要用于AT切微机补偿晶体振荡器(MCXO)的开发系统。该开发系统由温控柜、多路开关组、PC机、高分辨力频率计、频率标准、控制系统和基于虚拟仪器的人机界面组成。使用该开发系统生产的微机补偿晶体振荡器在-40℃-85℃的温度范围内,可以获得±1-3×10-7的温度-频率稳定度。     

Pierce振荡电路调谐特性分析及在飞行器频综加速度效应补偿中的应用

飞行器频综是整个飞行器中重要的组成部分,其性能的好坏直接决定系统的好坏。然而频综中的晶体振荡器对加速度具有敏感性,在受到振动、冲击等作用力的时候会导致其频率抖动和相位噪声恶化。为此,对基于变容二极管的pierce振荡电路的调谐特性进行了分析和仿真,并构建了测试平台,得到调谐系统的脉冲响应。实验结果表明,将基于变容二极管的电压调谐应用到实际补偿电路中,在100Hz以下的振动频率中,取得了较好的补偿效果。     

改善高频宽压控晶振频率温度稳定性方法

高频宽压控晶体振荡器广泛应用于各种接收机和应答机中,工作温度范围通常为-40℃～+85℃。对于该类晶振,极易出现频率温度稳定性相对于其内部石英谐振器明显恶化的现象。对此,从理论上分析了引起恶化的原因,并提出通过合理控制振荡电路的压控范围和石英谐振器的激励功率,可以改善高频宽压控晶振的温频特性。最后,研制并测试了4只102.3MHz压控晶振,结果优于指标要求,充分验证了方法的有效性。     

移动用恒温石英晶体振荡器设计

根据实际需要 ,利用AT切型石英晶体良好的温频特性 ,设计一种恒温石英谐振器 ,并对它的主振电路、幅度放大电路、波形变换电路、自动增益电路和压控电路等诸多因素的特性进行了综合分析 ,使其具有良好的老化特性和频率的稳定性。     

基于星间链路的导航卫星时间自主恢复策略

基于北斗导航卫星星间链路的测距与数传功能，针对自主导航时卫星时频子系统异常导致载荷系统断电重启的情况，提出了一种基于星载计算机自主计时及星间链路误差校正的策略.在载荷系统重启时间内，利用星载计算机守时，并通过十秒稳定度预报晶振频率漂移量的方法，维持星钟在重启时间内的稳定.载荷系统重启后，星载计算机授时给导航任务处理机，通过误差分析计算出总误差.该误差在星间链路建链误差允许范围内，然后通过星间链路对星钟误差进行校正恢复，重新实现星地时间同步.      

抗振晶体振荡器的仿真设计CSCD

本文介绍了利用仿真软件进行抗振晶体振荡器设计的方法,通过建立晶体振荡器结构仿真模型,对其力学特性进行深入细致的分析,并在此基础上对比分析减振材料的剪切模量和被减振物质量对晶体振荡器抗振性能的影响,优化晶体振荡器减振结构。然后,根据仿真设计制做了抗振晶体振荡器,并进行了随机振动试验。结果表明,试验现象与仿真结果基本一致,验证了仿真分析的有效性,且振动下晶体振荡器相位噪声达到-145d Bc/Hz@1k Hz,极大地提高了晶体振荡器的抗振性能。     

高稳定度低温蓝宝石微波频率源设计

利用蓝宝石晶体在低温下具有低损耗的特点，设计并研制了本征模式为WGH_12,0,0的蓝宝石微波腔。当温度稳定在6.4K时，其Q值能够达到4.0×10⁸。以此微波腔为基础，形成正反馈振荡回路，并根据POUND电路原理对环路中振荡信号的相位进行控制，提高整机稳定度指标。为满足频率互比测试的需求，采用共用一个低温装置的方案，构建了两台低温蓝宝石微波源，一路输出频率为9.204GHz，另一路输出频率为9.205GHz，两路信号混频，并用时间间隔计数器测量差频信号的频率。经计算，低温蓝宝石微波频率源的秒级频率稳定度达到了3.28×10^-15。     

基于失效分析理论的钟振失效分析方法研究

本文基于可靠性理论的原理,并结合一般电子器件失效分析的方法,系统地设计了针对失效时钟晶体振荡器的分析流程。利用此方法,我们介绍了几个典型的时钟晶体振荡器失效分析案例,证明了本方法的可行性,为时钟晶体振荡器的失效分析提供了有效方案。     

微波幅相接收机的低中频正交优化结构

为解决微波毫米波幅相接收机的频率偏移超过中频带宽的问题,提出了一种低中频正交接收机结合双边带抑载的优化结构.利用频率误差对消的方法,获得了稳定的低中频信号,不包含微波本振源的频率偏移且保持了2路输入信号之间的相位关系.它的2路中频通道不对称,其中一路用一个晶体振荡器产生的正弦波预调制,对消过程用模拟乘法器和正交解调器在第1中频实现.与频率误差跟踪不同,它避免了锁相环引入的寄生调制和复杂性.分析了其性能,包括I/Q幅相不平衡的误差和校正.概述了一个实际的基于此结构的微波接收机,该接收机的特点是电路结构简单、成本低和小型化,性能测试结果和实际应用表明其具有较高的灵敏度和精度.