加速度灵敏度优于2×10~(-10)/g的SC切10MHz高Q晶体的设计

力一频效应的理论和实验研究证明,晶体谐振器的加速度灵敏度直接与装架的位置和结构有关。本文的目的就是要阐明低灵敏度晶体谐振器的一种新的设计方法。加在晶体振动部份的表面力和体积力的影响都必须加以考虑。本文将详细介绍这种新的设计方案。统计结果表明,目前在工业上在最不合适的轴向上能够达到的加速度灵敏度在3×10~(-11)/g和2×10~(-10)/g之间。这些数值是用相位调制反射计或用传统的振荡器以“2g翻转”测试法在所有方向上进行试验测得的(均以5MHz和10MHz加以说明。)     

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。     

怎样减小振动对SC切石英晶体振荡器的影响

要给现代化通讯、导航及雷达系统提供必要的频谱纯度,就必须减小石英谐振器的加速灵敏度(γ),例如从γ=10~(-10)/g 减小到γ=10~(-12)/g。为了实现这一目的,当前正在研究几种(仅与谐振器有关的)无源法。专门设计的单谐振器和双谐振器是无源法应用的两个实例。应用电子线路的有源法已经进行了研究,它能进一步使振动影响减到1/50。然而,用来实现这种方法的变容二极管的非线性限制了可能达到的最终减小量。本文介绍一种可供使用的有源法。这种方法的原理是应用 SC 切晶体的线性电压～频率特性,而要点在于把相位适当的振动模拟信号电压直接加在晶体电极上。用几块不同的SC 切晶体所做的一系列试验都确认了这种有源法的效果。把晶体振荡器略加修改,是为了加入补偿电压,而不会改变振荡器的电路原理。补偿测试范围:加速度1至14g,振动频率50至500Hz;补偿电压大小取决于γ的初值,可从-20至+20V(峰-峰值)。初步实验结果表明,在不连续的频率上γ值几乎能降低三个数量级,在50到500Hz 连续频率范围能降低一个数量级。     

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。     

四点安装的SC切和AT切谐振器的加速度和加热特性

本文研究了四点安装的 SC 切和 AT 切谐振器的加速度灵敏度和加热特性。加速度的灵敏度是根据振动引起的边带来确定的。每一个谐振器的测量结果均与振动方向和振动频率呈函数关系。所研究的谐振器的参数包括:切角(AT 和 SC)、固定方位、泛音次数、晶片的几何形状(平平的、平凸的、双凸的)、安装支架的刚度和晶片材料(天然石英、人造石英和经扫掠的人造石英)。预热特性的测量是,先把谐振器浸入冰水中,然后迅速将其浸入沸水中,等达到热均衡之后,用晶体阻抗表(CI-meter)监测谐振器频率。对不同的 AT 和 SC 切设计(基模和三次泛音)的预热时间作了比较。可以看出,四点安装的陶瓷扁平封装的 SC 切谐振器能够在20秒内从0℃预热到100℃,而频率在2×10~(-7)以内。     

体波谐振晶片加速度灵敏度的测定

本文叙述了测定直接工作在微波频率的高次泛音钇铝石榴石(YAG)体波谐振晶片的加速度灵敏度的近似理论。高次泛音声体波谐振器比用其它方法更容易实现低相位噪声倍频微波源,所需硬件也少得多。在参考文献[1]中详细介绍了振荡器的设计及测试。本文通过分析及实验对振动灵敏度作了论述。在静态和振动状两种状态下,对钇铝石榴石(YAG)体波谐振器件进行了电测量。将约为4×10~(-11)/G的加速度灵敏度的计算值(K)与约为1.28×10~(-11)/G的测试值进行了比较。体波谐振的实测值约比典型的三类AT切石英晶体对运动的灵敏度要低两个数级量。     

3GHz低噪声倍频器的结构设计

一、引言 3GHz低噪声倍频器主要用于三座标雷达发射和接收系统捷变频率合成器中。它具有极好的短期频率稳定度及频谱纯度。文中着重介绍了倍频器结构的设计方案。在设计中采用了微带技术,封闭式隔离屏蔽及三板线传输带型式,经测试获得了较好效果。实验结果达到;短期频率稳定度σ_y(τ)优于1.7×10~(-10)/ms;5.5×10~(-11)/10ms;￡(f):—105dB/Hz(1kHz);-115dBc/Hz(10kHz)。杂波抑制度大于60dB。上述指标相当于或超过美国HP8672频率综合器中倍频器的技术水平。     

AT+SC切石英晶体谐振器热滞的自动测量方法和结果

本文的目的是要说明传统的HC—27/U玻璃壳封装的精密石英晶体谐振器温度补偿的极限。为了对限制补偿精度的谐振器的热滞(返回)进行测量,建立了计算机控制的滞后测量台,该测量台曾用来测量由3个德国厂家制造的多种晶体。与AT切晶体相比较,SC切晶体没有显示出实际优点。用数字温度补偿石英晶体振荡器可获得的频率稳定度,单仅晶体谐振器的热滞一项,就限制在△f/f=±1×10~(-7)左右。如果把用做补偿的温度传感器的不精确度和数字化的分辨误差加在一起,则对于连续生产而废品率不高的情况可以把可达到的频率稳定度假定为△f/f=±2×10~(-7)。这个数值实际上与工作温度范围无关。     

30MHz窄带晶体滤波器的综合法设计及其温度特性、自然老化特性

本文介绍近几年来用综合法设计用于雷达、接收机、频率综合器及其它测试仪器的相对带宽为5×10~(-(?))～2×10~(-4)的30MHz 窄带晶体滤波器,给出了设计实例和测得的频率衰减特性、温度特性和三年自然老化特性的测试结果。对所测结果作了简要分析,得出窄带晶体滤波器中心频率在温度变化和自然老化中的变化规律,提出了在宽温度范围长期工作的窄带晶体滤波器的通带宽度要求,以及改善窄带晶体滤波器的温度特性和老化特性的措施。     

一种新的频稳分析仪WH—91

目前国内好的晶振秒级稳定度已达到2～3×10~(-13)/s,氢钟1000~5以上稳定度已优于几×10~(-14)。国内市场可见的仪器难于满足上述指标的测量,因此研制了一种可满足上述指标的测量仪器——种新的频稳分析仪WH-91,分析了引起误差的各种因素,给出了实测结果,测得非优选8601晶振的秒级稳定度为5×10~(-12)/s,与该晶振的出厂指标符合良好。     

FSA系列频谱分析仪简介

频谱分析仪是信号在频域分析中的重要工具。近年来,频谱分析仪发展很快,从早期的只能定性分析、手动操作发展到现在能精确地定量分析、自动测试。其功能也越来越多,日益完善,操作越来越方便。本文介绍的FSA频谱分析仪就是其中一例。FSA频谱分析仪采用了先进的技术方案,如前端电路中采用分离滤波器代替常用的固定衰减器,使灵敏度提高;用五级相同滤波器串联形式,实现准连续分辨带宽调节,提高了分辨力;对第一本振用多锁相环方案降低了相位噪声;电路中加进微处理器提高了仪器的智能化程度,从而使该仪器与同类频谱仪相比较,具有灵敏度高、相位噪声低、频率和幅度误差小、操作方便等优点。可供工程技术人员和生产频谱仪的厂家参考。     

一种测量射频脉冲序列稳定性的新方法

本文提出了一种用于射频脉冲序列稳定性测量的新方法——无源正交双通道法,对这种方法进行了全面的理论分析,并初步建立能满足工程应用的微机控制的测量系统。测量系统可用于测量射频范围500MHz～12.4GHz、射频脉冲宽度1～10μs、脉冲重复频率100Hz～10kHz的各种发射机。频率起伏测量精度与分辨度分别为2%和100Hz,测频灵敏度为250Hz,测幅分辨度为0.1%。     

使用反射系数电桥的谐振器自动测量系统

为了精确确定石英晶体谐振器的等效电路参数,已研制出一种自动测量系统。该系统的主要部分是 HP4191A 射频阻抗分析仪,它是一种使用反射系数电桥而频率范围为1到1000MHz 的可程控仪器。通过使用合格的阻抗标准,就可以使测量结果溯源于国家标准。完整的测量系统由阻抗分析仪、可程控频率综合器和合适的控制器组成。已经制作出一种专用设备来提供标准的晶体组件。介绍了该系统的硬件和主要软件的特点,并且给出了测量例子。除了测量等效电路参数外,此系统还允许用一个模拟负载电容来测量谐振频率和电阻。也可以测量寄生模的参数。此系统还适用于 SAW 谐振器以及体波谐振器的测量。     

多量程AC／DC差值测量标准

本文叙述了一种AC/DC差值测量标准,它含有一个集成电路温度传感器。仪器的主要部分(SL851)使用频率为100Hz～1MHz,电压为600mV～200V。如果外配放大器或高压量程电阻器,量程可以扩展,其下限至200mV,上限至1000V。这种新标准提高了NBS的计量能力,在频率为100Hz～20kHz,电压为5～100V范围内测量的不确定度为10ppm。预期对于60V以下、频率100kHz以内的电压,SL851的AC/DC差值仅有几个ppm。与真空热电偶相比,它还具有调节时间短及输出电平为2V而不是几个毫伏的优点。同时也设计了用蓄电池供电的电源。文中简述了SL851仪器及高压量程电阻器、前置放大器和电源。也提出了对仪器结构应考虑的一些问题,叙述了测试装置,并对试验数掘进行了讨论。     

高精度电容式测微仪的性能试验

前言随着科研生产的迅速发展,精密轴系的精度越来越高,目前已达2×10~(-8)米的数量级。轴系精度的提高,相应的要求检测仪器有更高的精度。运算法电容式测微仪具有非线性小,分辨率高,非接触测量,使用调整方便等特点,因此,在精密轴系测量和微小位移测量中日益发挥重要作用。电容式测微仪的分辨率可达10~(-8)米～10~(-9)米甚至更高,对于这种高性能的仪器做出准确     

一种快速响应的低频电压表

一种带有微处理机的采样电压表已经研制成功,做为真有效值电压表和波形分析仪使用。该仪器能以0.1%的精度对频率从0.1到120赫和电压从2毫伏至10伏的近似正弦波输入的真有效值电压进行测量。该仪器的主要优点是响应时间快、全自动换档、当频率低于10赫时其测量时间只须两个信号周期。     

短期频率稳定度自动测量装置

本文介绍了授率稳定度的表征,研制的一台频率短期稳定度测量装置和一个测时精度为0.1ns的时间间隔计数器,它可实现短稳时域阿伦方差无间隙采样。通过IEEE—488接口总线实现了对频综的多点连续和对振荡器的跟踪自动测量。本装置频率稳定度测量范围为0.2～500MHz,(并可扩展到10GHZ)。自校准σ_y(τ)=5E一6/τ.S_φ(0.1Hz)=-135dB/Hz,S_φ(1Hz)=—138dB/Hz,S_φ(10Hz)=-140dB/Hz,S_φ(100Hz)=-150dB/Hz。本装置经多次实测实验,性能可靠,测量数据可信。     

1MΩ～100GΩ高值电阻器高精度的校准方法

高阻计、数字源表等仪器在半导体行业有着广泛的应用。但目前市场上1MΩ~100GΩ高值电阻器准确度(±1.0×10-3~±1.0×10-2)无法满足高阻计、数字源表等仪器电阻参数的溯源需求。本文提出了一种高精度的高值电阻器的校准方法,该方法由两个多功能校准源和指零仪组成的比较电桥实现。根据校准方法组建了1MΩ~100GΩ测量系统,测量结果的不确定度为3.0×10-5~8.0×10-4,可满足市场上绝大部分高阻测量仪器的校准需求。     

96MHz耐振石英谐振器的研制

为了使在高速飞行器上所用石英谐振器具有能承受高强度振动和冲击的能力,把石英谐振器常用的磷铜丝支架改为特殊形状的镍片支架,研制出了96MHz 高频石英谐振器。给出了设计、制作方法和在正弦机械振动频率为10～2000Hz 扫描振动下的静态实验测试数据.测试数据表明,经过3小时以上的振动,这种高频石英谐振器承受住了300m/s~2的振动加速度.还简要地叙述了锁相环路中所用高频石英谐振器对振动加速度的要求.     

高稳氢钟锁相接收机

为了提高我所现有两台国产氢钟的频率稳定性,采用国内外新技术、新器件,重新研制了高稳定锁相接收机,介绍了锁相接收机的总体设计分析、锁相环路的设计计算,以及环路相位噪声的定量估算。实测结果表明,该锁相接收机的灵敏度优于—120dBm,噪声系数小于2dB。使用这种接收机后,在常温下测试的频率稳定性σ_y(1s)优于5×10~(-13),σ_y(10s)优于6×10~(-14),σ_y(100s)优于2×10~(-14)。