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高稳恒温石英晶体振荡器设计

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高稳恒温石英晶体振荡器(简称OCXO)是一种非常重要的频率源。由于它具有稳定度高、老化特性好等优点,高稳恒温石英晶体振荡器被广泛应用于通信、雷达、导航等领域中。
　　 基于贴片工艺,本文提出了一种高稳石英晶振的设计。首先,在广泛阅读文献的基础上,对文献中的目前主流的石英晶体振荡器及常用的设计思路和方法做了总结和取舍,并得到对电路设计具有指导意义的结论。论述了恒温晶体振荡器用石英谐振器的基本特性:物理特性、频温特性、电气特性、老化特性以及生产工艺流程和主要技术参数,阐述精密恒温箱的原理,分析了常用控温电路的主要优缺点。对恒温槽的设计方法做了概括和分类。从理论上对振荡器设计中的相位噪声、振荡器的Lesson模型、各种振荡电路进行了较为深入的研究。然后,本文设计了一款恒温石英晶体振荡器电路,计算了其主要器件的参数,并对各功能网络中的关键元件及作用进行了详细阐述,通过实验又改进了整体电路设计,以达到老化率、可调范围等各项预定指标的要求。其中的一些改进,对提高电路性能指标是非常有益的。接着本文在分析现有的控温电路及恒温槽的基础上,设计出适合本课题所需要的控温电路及恒温槽,以进一步降低环境温度对振荡器带来的影响。最后,对设计的恒温石英晶体振荡器进行了PCB版设计、整机制作和测试。
　　 测试结果表明,设计出的恒温石英晶体振荡器频率稳定度能够达到10-8数量级,相位噪声可达-130 dBc/Hz,具有体积小(35×35×13mm3)、老化低(3.9×10-9MHz/d)、功耗低(起始电流400mA,稳定电流90mA)、温度特性好(10-8数量级)等优点,是较为理想的恒温晶振。

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