李 寧，宗佳磊

（河北遠(yuǎn)東通信系統(tǒng)工程有限公司，石家莊 050000）

1 引言

晶體振蕩器被廣泛用作各種儀器和設(shè)備中作為高度穩(wěn)定的頻率源。其中，壓控晶體振蕩器因為其頻率具有可調(diào)的特征，已經(jīng)成為各種接收機(jī)與應(yīng)答機(jī)中重要的元器部件。這些元器件容易受接收信號與發(fā)送信號形成的普勒頻移影響以及長時間工作下下晶體容易老化，因此通常都會限制電壓控制晶體振蕩器的電壓控制范圍相對較寬，另外為了更加適應(yīng)室外以及其他的各種環(huán)境，也需要保持良好的溫頻穩(wěn)定性在寬溫度范圍之內(nèi)。石英諧振器與振蕩電路的溫度特性是影響壓控晶體振蕩器頻頻溫穩(wěn)定性的重要原因。對于高頻寬壓控晶體振蕩器，相對于石英諧振器的溫度頻率特性，晶體振蕩器的溫度頻率特性經(jīng)常出現(xiàn)偏移和惡化。如果在應(yīng)答機(jī)中使用晶振，應(yīng)答器在寬溫下其信號的搜索范圍會降低，而且會影響其使用性能的發(fā)揮。本文從分析影響寬壓控晶振溫度穩(wěn)定性的相關(guān)因素為切入點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上探討了一些可行的改進(jìn)措施。

2 溫頻特性影響因素分析

（1）壓控晶振溫頻特性

石英諧振器與振蕩電路的溫頻特性這兩部分構(gòu)成了壓控晶振的溫頻特性。其中，石英諧振器作為晶振的重要元件，其對于一定的切型、切角及頻溫都有相應(yīng)的特性。另外，關(guān)于AT切石英諧振器的溫頻特性屬于一種三次函數(shù)：f=f0+a0（T-T0）+b0（T-T0）2+c0（T-T0）3，式中，a0，b0，c0為參考溫度下的一、二、三級溫度系數(shù)；T0為參考溫度。

（2）壓控晶體振蕩器的原理

AT切石英諧振器通常用于壓控晶體振蕩器。通過在振蕩電路中加入一個可調(diào)元件，振蕩頻率可以通過電壓控制進(jìn)行調(diào)整。變?nèi)荻O管是一個元件，通常作為可調(diào)元件，由施加電壓的變化來改變電容，通過改變變?nèi)荻O管兩端的電壓，改變石英諧振器的負(fù)載電容，最終改變諧振電路的諧振頻率，實現(xiàn)電壓的控制。當(dāng)電壓控制要求的范圍相對較大時，相應(yīng)的必須增設(shè)頻率擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)來達(dá)到改變諧振電路阻抗-頻率特性的效果。另外振蕩電路中其他元器件也會產(chǎn)生干擾，致使晶振的溫頻特性會隨著石英諧振器的頻溫特性變化而改變，而且高低溫反轉(zhuǎn)點(diǎn)都產(chǎn)生了一定的偏移，翻轉(zhuǎn)點(diǎn)的頻率差也發(fā)生了變化。在正常情況下，電路中元器件間的頻率-溫度特性的影響都會比較小，因此晶振的電壓控制范圍過寬時就會使振蕩電路中的各部件的溫頻率特性的影響變大。另外為了保障諧振電路正常運(yùn)行，通常都會采用相對較大的激勵功率，這就會造成晶體振蕩器的溫度特性一定影響。對于高頻壓控晶體振蕩器而言，這種現(xiàn)象會更加的明顯。盡管可以通過控制溫度或者升溫來提高壓控晶振的溫頻特性，但與此同時也會使電路功耗和復(fù)雜度顯著增加。所以，為了提高高頻壓控晶振的溫度-頻率特性，就必須采取其它更加便捷、有效的措施來減少振蕩電路的影響。

3 改善壓控晶振溫頻特性的措施

（1）選擇合理的壓控范圍

通?？梢酝ㄟ^犧牲諧振回路的品質(zhì)因數(shù)來保障壓控晶振的頻寬。當(dāng)處于不同的壓控范圍或者壓控范圍相對較大時，處于振蕩電路中的元器件對晶振溫頻特性產(chǎn)生的影響也會明顯不同。例如，將104.2MHz的壓控晶振分別設(shè)置在±37 ×10-6和±48×10-6的壓控范圍下，其相對溫頻曲線的中心值會產(chǎn)生平移引起振蕩電路溫頻特性產(chǎn)生相應(yīng)的變化。從中可以看到，相對于石英諧振器，在不同的壓控范圍下時，壓控晶振溫頻曲線上的高低溫翻轉(zhuǎn)點(diǎn)會發(fā)生一定的變化。與此同時晶振與振蕩電路的溫頻特性也會產(chǎn)生明顯的差異，可通過縮小振蕩電路的壓控范圍來實現(xiàn)改善晶振溫頻特性的目標(biāo)。所以，結(jié)合實際需求，選擇合理的壓控范圍，科學(xué)合理地對頻率展寬網(wǎng)絡(luò)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，另外需要注意不要過分展寬，那樣會惡化晶振溫頻特性。

（2）激勵功率的設(shè)置要合理

假如石英諧振器的激勵過大，則晶振頻率的穩(wěn)定性就會降低。事實上，石英諧振器的頻溫曲線從理論上來看并不是一個理想三次曲線，而且跳點(diǎn)情況經(jīng)常發(fā)生，同時跳點(diǎn)的幅度會隨著激勵的增大而增大，位置也會隨之改變從而造成晶體溫頻曲線產(chǎn)生明顯的變形。除此之外，過度的激勵對于振蕩電路而言也會給電路中其他一些元件造成一定的影響，最終造成晶振的溫度頻率穩(wěn)定性進(jìn)一步的降低。

4 結(jié)束語

綜上所述，過度的激勵和過寬的壓控范圍都會降低高頻壓控晶振的溫頻穩(wěn)定性。在這方面，在不使用相對復(fù)雜的溫度控制措施的狀態(tài)下，通過合理的控制振蕩電路的壓控范圍及石英諧振器的激勵功率可以提高晶體的溫度-頻率特性。最后，實際驗證充分說明了該辦法可以在較寬的溫度范圍內(nèi)有效提高高頻寬壓控晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度，實現(xiàn)性能穩(wěn)定一致的目標(biāo)，它也符合整機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用需求，具有一定的實際應(yīng)用意義。

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