基于力频特性的新型温度补偿晶体振荡器研究

论文摘要

基于石英泛音晶体的力敏特性,本文提出一种用力来改善晶体的温—频特性的温补方法。石英泛音晶体谐振器的谐振频率随环境温度的变化和所受应力的作用都会发生改变。本文所提出的方法即结合了晶体的温-频特性和力-频特性,借助于晶体电极的热应力使这两种物理性质相互作用以达到对石英泛音晶体谐振器进行温度补偿的效果。文章详细介绍了这种温补方法的理论基础、实现方案,并通过实验给出了在此新方法实现过程中相关参数选择的依据。传统的温补晶振都是通过压控来实现模拟补偿,采用的是基频晶体谐振器,因此大大限制了温补晶振晶体谐振器的选取范围,基于晶体电极热应力的温补晶振不仅可以使用AT切的基频晶体,而且可以使用AT切、SC切泛音晶体,不仅明显拓宽了可使用晶体的范围,改善了温补晶振的频率温度特性,而且对大量传统的数字温补和微机温补晶振中存在的体积庞大、价格昂贵、功耗较高等问题都得到改善,因而具有更大的市场应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 石英晶体振荡器
• 1.1.1 石英振荡器基本原理
• 1.1.2 石英晶体振荡器类型特点
• 1.1.3 石英晶体振荡器的主要参数
• 1.1.4 泛音晶体
• 1.1.5 石英晶体振荡器的发展趋势
• 1.2 温度补偿晶体振荡器
• 1.2.1 模拟温度补偿晶体振荡器（TCXO）
• 1.2.2 数字温度补偿晶体振荡器（DTCXO）
• 1.2.3 微机补偿晶体振荡器（MCXO）
• 1.3 TCXO的技术发展
• 1.4 晶体谐振器的生产过程
• 1.5 本论文的研究成果与内容安排
• 1.6 小结
• 第二章 基于力频特性温补晶振的理论基础
• 2.1 石英晶体的温频特性
• 2.1.1 石英晶体的热学性质
• 2.1.2 石英谐振器的温频特性
• 2.1.3 零温度系数切角
• 2.2 石英晶体谐振器的力频特性
• 2.2.1 影响石英谐振器力－频效应的主要参数
• 2.2.2 石英谐振器力－频特性的其它相关实验研究
• 2.3 电极薄膜应力
• 2.4 小结
• 第三章 基于力频特性温补晶振的设计
• 3.1 基于力频特性温补晶振的设计思路
• 3.2 应力施加方法的设计
• 3.3 应力对频率作用的力学模型分析
• 3.3.1 内应力分析
• 3.3.2 接触面上热应力公式推导
• 3.3.3 镀膜参数的确定
• 3.4 小结
• 第四章 基于力频特性温补晶振的实验研究
• 4.1 新型温补晶振中晶体类型的选择
• 4.1.1 基频晶体和泛音晶体的力敏特性比较
• 4.1.2 基频晶体和泛音晶体的短稳比较
• 4.2 镀膜形状及镀膜角度对晶振温频特性的影响
• 4.3 电极材料及镀膜形式对晶振温频特性的影响
• 4.4 二次镀膜厚度对晶振温频特性的影响
• 4.5 小结
• 第五章 基于力频特性温补晶振的创新点、意义及改进
• 5.1 基于力频特性温补晶振的创新点
• 5.2 基于力频特性温补晶振的意义
• 5.3 基于力频特性温补晶振的改进
• 5.3.1 新型温补晶振存在的问题
• 5.3.2 参数的进一步优化选择和定量分析
• 5.3.3 新型温补晶振的后续处理
• 5.4 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果