恒温晶振进行系统测试的过程方式

来源：金洛鑫浏览：- 发布日期：2018-03-15 18:12:13【大中小】

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大家都知道恒温晶振是非常高端的有源晶振，基本上都是应用在智能医疗电子、军事通讯设备、智能安防、程控交换机、网络设备等高科技，高要求产品身上。本身具有低相噪，低功耗，低相位拉动，低电压等优秀特性。看到文章标题也许很多人会疑惑，什么是OCXO晶振系列测试，这是本次我重点要说明的内容，还有其过程方式。
在进行系统测试时,被锁石英晶振采用金洛鑫电子代理的进口高稳定度恒温晶体振荡器(10MHz±3Hz),GPS接收机选用Trimble公司生产的LASSEN IQ型,采用Oscilloquartz公司的5585B-PRS型铯原子频标作为频率参考,该铯原子频标可输出10MHz信号,具有较好的频率准确度及稳定度,其频率准确度优于5×10-12,秒级频率稳定度优于1×10-11/s。
采用相位比对的方法来测试被锁贴片晶振的相对频率准确度,测试连接图如图5.1所示。将被锁定的石英晶体振荡器的10MHz频率信号和铯原子频标产生的10MHz频率信号分别作为开关门信号输入到精密时间间隔测试仪HP5370B(分辨率为20ps)进行比对测试,HP5370B输出的时间间隔值与两个比对信号的相位差成正比。该时间间隔值的变化反映了两个信号的相位差的变化。计算相对频差的公式为:

其中,τ为取样周期;△T为在取样周期τ内两信号累积的相位差变化。由此式可以看出,△T的测量误差取决于HP5370B的时间间隔测量分辨率,最小为±20ps,也就是在ls闸门时间内相对频率准确度为±2×10-11,但是随着采样时间r的增大,测量误差可以大大的减小,贴片晶振精度也不断提高。

由于天气等原因,对接收机工作有影响,所以做实验时适当选择比较好的天气。取样时间设定为40s,OCX0在系统运行3小时后即进入锁定状态,开始对有源晶振锁定状态下与铯原子频标进行相位比对测试,记录系统连续工作10小时的数据,图5.2为OCXO的频率准确度随时间的变化曲线。

从图5.2中可以看出,锁定后OCXO晶振的频率值在标称频率上下起伏,最大起伏约为9.0×10-11。通过计算,图5.2中所显示的频率平均准确度达到73×10-12,相对于所采用晶体振荡器的约5×10-10/d的老化率有明显改进,同时也说明晶振频率的漂移得到了一定程度的修正。
在进行频率稳定度测试时,由于实验室测频仪器测量的分辨率的有限,ls和10s的稳定度由直接测频法计算得到,而100s、1000s、5000s和10000S由比相间接测频法计算得到,相位比对数据采用上面图5.2中所采集的数据。锁定后, 进口有源晶振(OCXO)的频率稳定度测试结果如表5.1所示:

从表51中可以看出,锁定后的恒温晶振的短期稳定度基本保持了其本身的指标,而其中长期稳定度不是非常理想,这是由lPPS中存在的中长期相位漂移以及Kalman滤波和PID控制参数还不是很合理造成的,但总体较其本身指标,有一定程度的提高。因此,后续工作需要增大滤波时间常数,进一步继续优化Kalman滤波和PID控制模型的参数,使得Kalman滤波的收敛值更小,对OCXO频率的调整幅度和频度更低。

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