振動條件下晶振的相噪分析及其抗振設(shè)計.pdf

1、在現(xiàn)代化通信和雷達設(shè)備中，參考源作為核心部件，其性能好壞直接影響到設(shè)備特性的好壞，尤其影響接收機的靈敏度和選擇性等方面的技術(shù)指標。在晶體振蕩器出現(xiàn)之前，雷達系統(tǒng)主要采用磁控管振蕩器作為參考源，由于其工作電壓高，供電種類多，頻率穩(wěn)定度只能達到10-5量級，遠不能滿足工作的需要。在50年代末期出現(xiàn)了晶體振蕩器，隨著晶體振蕩器的不斷發(fā)展它的穩(wěn)定度能達到10-10以上，高穩(wěn)定的晶體振蕩器已在高精度的通信和雷達系統(tǒng)中廣泛使用。 隨著雷達和

2、微波通信系統(tǒng)技術(shù)的不斷發(fā)展，系統(tǒng)指標的要求也隨著逐漸提高，這樣對參考源的頻譜純度的要求尤為突出。因此，低相位噪聲、高穩(wěn)度、高可靠性信號源的研制以及其性能測試成為系統(tǒng)發(fā)展的重要內(nèi)容。 晶體振蕩器在工作中要受到各種環(huán)境條件的影響。面對空間技術(shù)發(fā)展的需要，如何降低或消除加速度對晶振的影響，已成為壓電晶體器件研制中的重要課題。 從五十年代末期國外就開展了有關(guān)加速度對晶體振蕩器影響的研究工作，主要集中在兩個方面：一方面是要解決加速

3、度條件下晶振工作的可靠性，另一方面是要研究加速度對晶振頻率穩(wěn)定度的影響。進入七十年代以后，高穩(wěn)晶振在空間技術(shù)應(yīng)用中發(fā)展很快，并出現(xiàn)了加速度補償?shù)姆椒?，同時又從理論上進行了分析和歸納。 本論文的目的是深入分析加速度對晶振的影響并研究應(yīng)對措施。為北京無線電計量測試研究所的晶振抗振課題服務(wù)。 首先從理論上研究并歸納了晶振相位噪聲的產(chǎn)生與影響晶振相位噪聲的主要因素，在晶振的電路設(shè)計中重點放在低相噪的設(shè)計上。相位噪聲是晶振最重要的

4、技術(shù)指標，低相位噪聲的晶振說明在頻率譜上譜線的純度，在工作中較強的抗干擾能力；第二階段就是在大量的振動試驗中，分析試驗結(jié)果，結(jié)合理論歸納出振動惡化晶振相位噪聲的機理，探索性的設(shè)計減振器；第三階段根據(jù)實驗的結(jié)果，分析并確定最終的減振器雛形，并在實驗中進一步的優(yōu)化。 本論文的主要工作在于設(shè)計60MHz的晶體振蕩器，并設(shè)計其減振系統(tǒng)。該晶振的功率輸出是8dBm，頻率穩(wěn)定度是±5PPM，諧波抑制度為≤-30dBc，非諧波抑制度為≤-80

5、dBc，測得靜態(tài)下相位噪聲：L(10Hz)≤-90dBc/Hz，L(100Hz)≤-110dBc/Hz，L(1kHz)≤-150dBc/Hz，L(10kHz)≤-160dBc/Hz，L(100kHz)≤-160dBc/Hz。首先在未采用減振措施的條件下對晶振進行了測量，晶振在50Hz～2kHz范圍內(nèi)的C量級隨機振動條件下，測得的相位噪聲惡化有40dB，采取減振措施后，相同條件下振動對晶振的相位噪聲的惡化有所改善，在10Hz---10kH