CN102739157A - 真空集成电阻加热式恒温晶体振荡器 - Google Patents

Abstract

一种真空集成电阻加热式恒温晶体振荡器，涉及晶体振荡器技术领域，所解决的是加快启动速度的技术问题。该振荡器包括底座，及分别安装在底座上的晶体谐振器、温控电路；所述温控电路中设有用于检测晶体谐振器工作温度的温度传感器，及用于加热晶体谐振器的加热电阻；其特征在于：所述加热电阻、温度传感器均固定在晶体谐振器的晶片上；所述底座上有一真空容腔，所述晶体谐振器及温控电路均位于真空容腔内，晶体谐振器的引脚及温控电路的引出线均接引至真空容腔外部。本发明提供的振荡器，特别适用于便携式通讯设备。

Description

真空集成电阻加热式恒温晶体振荡器

技术领域

本发明涉及晶体振荡器技术，特别是涉及一种真空集成电阻加热式恒温晶体振荡器的技术。

背景技术

恒温槽晶体振荡器简称恒温晶振，英文简称为OCXO（Oven Controlled Crystal Oscillator），是利用恒温槽使石英晶体谐振器的温度保持恒定，将由周围温度变化引起的输出频率变化量削减到最小的晶体振荡器。恒温槽晶振是高端的频率基础部件，作为信号源基准，广泛应用于通信、军工、仪器设备领域。恒温晶振与普通晶振之间的区别在于：恒温晶振的关键元器件工作在恒温环境中，以达到频率稳定可靠的目的。

恒温晶振主要由晶体谐振器、晶体振荡电路、低噪声稳压电路、温控电路组成。低噪声稳压电路将外部输入的12V电压转换为3V低噪声电压后供给晶体谐振器、晶体振荡电路、温控电路，为晶体谐振器、晶体振荡电路、温控电路提供稳定的低噪声电源。温控电路中设有用于检测工作环境温度的温度传感器，及用于使工作环境升温的加热模块，温控电路通过温度传感器检测到工作环境温度降低时，即增大加热模块的工作电流，使加热模块的发热量提升，温控电路通过温度传感器检测到工作环境温度升高时，即降低加热模块的工作电流，使加热模块的发热量减小，从而保证外界温度在-40℃到+85℃之间变化时，晶体谐振器和晶体振荡电路的实际工作环境温度的变化量只有微小的变化，从而实现频率的稳定控制目的。

恒温晶振工作时，其内部工作环境温度波动越小，输出频率的稳定性也越高，因此温控电路的温控精度是决定恒温晶振性能的主要因素。

传统恒温晶振的温控电路通常置于晶体谐振器和晶体振荡电路附近，以便对晶体谐振器和晶体振荡电路的工作环境温度变化作出快速响应，使晶体谐振器和晶体振荡电路的工作环境温度能保持恒定，但是传统恒温晶振的加热模块与晶体谐振器是相互独立的，加热模块是通过对晶体谐振器周边的环境温度加热，来实现对晶体谐振器的间接加热，因此传统恒温晶振冷启动时需要有3分钟以上的预热时间才能将晶体谐振器加热到拐点温度值（90℃-100℃），此时传统恒温晶振的输出频率才能达到稳定，也因此使得传统恒温晶振不适合应用于一些要求快速启动的设备，比如军用背负式电台等便携式通信设备，而且很多恒温晶振都是应用在一些便携式通讯设备上的，而便携式通讯设备都是通过电池供电的，传统恒温晶振预热时间长的缺陷会增加电池的消耗。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种预热时间短，启动速度快的真空集成电阻加热式恒温晶体振荡器。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种真空集成电阻加热式恒温晶体振荡器，包括底座，及分别安装在底座上的晶体谐振器、温控电路；

所述温控电路中设有用于检测晶体谐振器工作温度的温度传感器，及用于加热晶体谐振器的加热电阻；

其特征在于：所述加热电阻、温度传感器均固定在晶体谐振器的晶片上；

所述底座上有一真空容腔，所述晶体谐振器及温控电路均位于真空容腔内，晶体谐振器的引脚及温控电路的引出线均接引至真空容腔外部。

进一步的，所述晶体谐振器的晶片上盖覆有一辐射加热铜片，该辐射加热铜片与晶体谐振器的晶片互不接触；

所述加热电阻位于晶体谐振器的晶片朝向辐射加热铜片一侧的表面。

本发明提供的真空集成电阻加热式恒温晶体振荡器，将加热电阻、温度传感器直接安装在晶体谐振器的晶片上，利用加热电阻对晶体谐振器直接加热，而且在真空环境的隔热作用下，与外界的热交换大大减小，很快就能将晶体谐振器加热到拐点温度，使晶体谐振器的输出频率达到稳定，具有预热时间短，启动速度快的特点，特别适合应用在便携式通讯设备中。

附图说明

图1是本发明实施例的真空集成电阻加热式恒温晶体振荡器的内部结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

如图1所示，本发明实施例所提供的一种真空集成电阻加热式恒温晶体振荡器，包括底座5，及分别安装在底座5上的晶体谐振器3、温控电路4；

所述温控电路4中设有用于检测晶体谐振器3工作温度的温度传感器（图中未示），及用于加热晶体谐振器3的加热电阻2；

其特征在于：所述加热电阻2、温度传感器均固定在晶体谐振器3的晶片上；

所述底座5上有一真空容腔（图中未示），所述晶体谐振器3及温控电路4均位于真空容腔内，晶体谐振器3的引脚及温控电路4的引出线均接引至真空容腔外部。

本发明实施例，所述晶体谐振器3的晶片上盖覆有一辐射加热铜片1，该辐射加热铜片1与晶体谐振器3的晶片互不接触；

所述加热电阻2位于晶体谐振器3的晶片朝向辐射加热铜片1一侧的表面。

本发明实施例中，所述晶体谐振器是3次泛音SC切割石英晶体谐振器，所述温控电路、晶体振荡电路均为现有技术。

本发明实施例的工作原理如下：

冷启动时，晶体谐振器的晶片在外界振荡电路驱动下产生电振荡，温控电路通过温度传感器检测到晶体谐振器未达工作温度，即控制加热电阻对晶体谐振器直接加热，在真空环境的隔热作用及辐射加热铜片的热反射作用下，很快就能将晶体谐振器加热到拐点温度，使晶体谐振器的输出频率达到稳定，实现快速启动，经测试在30秒内即可将晶体谐振器加热到拐点温度，使晶体谐振器的输出频率达到稳定，在10秒内可使晶体谐振器的输出频率达到1PPM的频率精度。

本发明实施例中，所述温控电路中的各个部件及辐射加热铜片的需选用无吸湿、无气体吸附、无污染的材料，以达到老化指标要求。

Claims (2)

1.一种真空集成电阻加热式恒温晶体振荡器，包括底座，及分别安装在底座上的晶体谐振器、温控电路；

所述温控电路中设有用于检测晶体谐振器工作温度的温度传感器，及用于加热晶体谐振器的加热电阻；

其特征在于：所述加热电阻、温度传感器均固定在晶体谐振器的晶片上；

所述底座上有一真空容腔，所述晶体谐振器及温控电路均位于真空容腔内，晶体谐振器的引脚及温控电路的引出线均接引至真空容腔外部。

2.根据权利要求1所述的真空集成电阻加热式恒温晶体振荡器，其特征在于：所述晶体谐振器的晶片上盖覆有一辐射加热铜片，该辐射加热铜片与晶体谐振器的晶片互不接触；

所述加热电阻位于晶体谐振器的晶片朝向辐射加热铜片一侧的表面。