面向?qū)Ш綉玫牡凸募苫苁貢r關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)在全球各領(lǐng)域的廣泛應用，用戶對衛(wèi)星導航接收機的快速捕獲跟蹤、高精度定位、高可用性、低功耗和小型化等方面的要求越來越高，尤其是在城市高樓峽谷、涵洞和立交橋等對衛(wèi)星信號遮擋較為嚴重的應用環(huán)境中，需求更為迫切。衛(wèi)星導航接收機的基本原理是通過測量衛(wèi)星信號到達接收機天線的時間實現(xiàn)測距和定位，作為時間測量的核心，接收機的守時性能是影響前述指標的重要因素，因此研究面向?qū)Ш綉玫牡凸募苫苁貢r技術(shù)，具有重要的工程價值。本研究主

2、要內(nèi)容包括：
　　⑴針對目前在便攜式導航設(shè)備中常用的AT切石英晶體缺少有效的晶體自測溫手段這一問題，提出了針對AT切石英晶體的雙晶體雙頻自測溫方法。該方法利用AT切石英晶體的頻率-溫度特性隨晶體切角不同而改變的特點，通過測量兩個頻率相近但切角不同的AT切石英晶體的頻率差反映這兩個石英晶體真實溫度，避免了獨立溫度傳感器因熱時間常數(shù)與石英晶體不同帶來的測溫誤差。分析和實驗表明，該方法可以實現(xiàn)優(yōu)于0.4390℃/Hz的測溫分辨率，與昂貴

3、復雜的SC切石英晶體泛音雙頻自測溫水平相當。
　?、漆槍δ壳霸诒銛y式導航設(shè)備中常用的AT切石英晶體的頻率-溫度補償精度偏低這一問題，提出了針對AT切石英晶體的頻率-溫度復合特性精確建模方法。該方法在深入分析AT切石英晶體在動態(tài)溫度下頻率偏差成因的基礎(chǔ)上，建立了頻率-動態(tài)溫度模型，并基于晶體溫度變化歷史給出了熱遲滯效應引起的AT切石英晶體頻率偏差公式。分析和實驗表明，運用上述兩種動態(tài)溫度對頻率特性影響模型，配合雙晶體雙頻自測溫法可使

4、 AT切石英晶體的頻率-溫度建模誤差由傳統(tǒng)的1×10-6左右，降低至5×10-9，達到與昂貴的SC切石英晶體相同的頻率-溫度建模精度。
　?、轻槍δ壳盎诮?jīng)典阻抗分析模型設(shè)計的高頻低功耗石英晶體振蕩電路工作電流仍然較大（毫安量級），不利于便攜式導航設(shè)備的低功耗設(shè)計這一難點，提出了基于反饋分析模型的高頻低功耗石英晶體振蕩電路設(shè)計方法。該設(shè)計方法以石英晶體反饋起振原理為基礎(chǔ)，運用反饋分析模型評估振蕩電路功耗，不僅穩(wěn)態(tài)電流分析誤差較傳統(tǒng)

5、設(shè)計方法更小，而且還能量化分析初始起振電流條件，更精確控制起振過程，降低電路功耗。流片實驗表明，在深亞微米工藝下，以新設(shè)計方法實現(xiàn)的6MHz和12MHz石英晶體振蕩電路的穩(wěn)態(tài)振蕩電流可降低至1μA以下，相較于過去的研究成果低了3個數(shù)量級。
　?、柔槍鹘y(tǒng)高精度石英晶體守時以溫補晶振為中心，導致功耗較大這一缺點，提出了全數(shù)字軟件化直接溫補守時的石英晶體守時技術(shù)。通過時間-溫度直接補償和增加待機模式簡化了電路結(jié)構(gòu)，避免了傳統(tǒng)頻率-溫度

6、補償架構(gòu)電路復雜，功耗大的缺點，可以將守時電路工作電流降低至8.5μA。基于高精度的頻率特性模型的補償算法完全通過全數(shù)字的軟件修正運算實現(xiàn)，克服了傳統(tǒng)架構(gòu)依靠電路補償精度受晶體頻率拉動能力限制的缺點，守時補償精度可達5×10-9，媲美SC切石英晶體溫補守時精度。
　?、舍槍鹘y(tǒng)石英晶體振蕩器測試系統(tǒng)測試效率低下，且只能記錄石英晶體靜態(tài)溫度環(huán)境下的頻率特性等缺點，提出了石英晶體振蕩器并行測試技術(shù)并設(shè)計了相應的測試系統(tǒng)。該測試技術(shù)以直