CN102751948A - 一种晶体振荡器的抗振安装方法及晶体振荡器组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶体振荡器的抗振安装方法及晶体振荡器组件，该方法包含：步骤1，将晶体振荡器悬空设置在整机的腔体中央，在该整机的腔体底部与晶体振荡器之间设置若干第一减振器；步骤2，在晶体振荡器的输出端设置第二印制板，晶体振荡器的引脚设置在该第二印制板上，通过连接线与整机印制板连接；步骤3，在该第二印制板上开设沟槽，将第二减振器设置在该沟槽上；该第二减振器上还设置压片，该压片与整机固定，以完全固定晶体振荡器。本发明提供的晶体振荡器的抗振安装方法简便，有明显的减振效果，所得的晶体振荡器组件能保证晶体振荡器在复杂的工作环境下具有高稳定性低相位噪声的特性，以满足工程使用需要。

Description

一种晶体振荡器的抗振安装方法及晶体振荡器组件

技术领域

本发明涉及晶体振荡器，具体涉及晶体振荡器的抗振研究。 

背景技术

晶体振荡器在静态的工作环境中表现出低相位噪声、高稳定性、高可靠性的特性，静态工作环境下的相位噪声如图1a所示。而实际的工作环境中存在着振动、离心和冲击等等各种各样的外力，这些外力统称为环境加速度。环境加速度的作用直接恶化晶体振荡器的相位噪声特性，恶化程度甚至可达到(30～40)dB，如图1b所示。

晶体振荡器的结构特点以及引脚连接方式如图2a、2b所示（其中，图2a代表连接有引脚22`的晶体振荡器20`的立体图，图2b代表连接有引脚22`的晶体振荡器20`的俯视图），其结构是长方体的结构，电源、控制以及信号输出方式采用引脚形式，且都在同一面上，这也是晶体振荡器通常采用的结构和引脚形式，以往晶体振荡器20`是直接焊接在整机印制板11`上使用，焊接效果图如图3a、3b所示（其中图3a代表焊接有电路板的晶体振荡器的立体图；图3b代表焊接有电路板的晶体振荡器的俯视图）。晶体振荡器的输出直接与整机印制板连接，飞线较长。采用这种安装方式的话，传递到印制板的外力直接通过引脚传递晶体振荡器内部电路，直接恶化到晶体振荡器的相位噪声。

因此，亟需设计一种技术方案，能够在实际的工作环境中，在外力加速度的影响下，晶体振荡器仍能保持低相位噪声、高稳定性和高可靠性。

发明内容

本发明的目的是降低或消除环境加速度对晶体振荡器的相位噪声的影响，一方面选择最合适的减振器减小传递到晶体振荡器内部电路的加速度，另一方面减小晶体振荡器本身的加速度敏感系数。

为达到上述目的，本发明提供了一种晶体振荡器的抗振安装方法，该方法包含：

步骤1，将晶体振荡器悬空设置在整机的腔体中央，在该整机的腔体底部与晶体振荡器之间设置若干第一减振器；

步骤2，在晶体振荡器的输出端设置第二印制板，晶体振荡器的引脚设置在该第二印制板上，通过连接线与整机印制板连接； 

步骤3，在该第二印制板上开设沟槽，将第二减振器设置在该沟槽上；该第二减振器上还设置压片，该压片与整机固定，以完全固定晶体振荡器。

上述的晶体振荡器的抗振安装方法，其中，在步骤1中，在整机的腔体底部与晶体振荡器之间设置两个第一减振器，该两个第一减振器分别包覆在晶体振荡器底部的两个角上，呈直角状。

上述的晶体振荡器的抗振安装方法，其中，在步骤3中，所述第二减振器为正方体，所述沟槽为正方形。

上述的晶体振荡器的抗振安装方法，其中，所述的第一减振器、第二减振器内均设置有若干通孔，以提高减振效果。

上述的晶体振荡器的抗振安装方法，其中，所述的通孔的任意两个之间的孔间距均相等。

上述的晶体振荡器的抗振安装方法，其中，所述的晶体振荡器与整机腔体之间的间隙小于第一减振器、第二减振器的厚度，使得第一减振器、第二减振器均始终处于挤压状态，以增强减振效果。

上述的晶体振荡器的抗振安装方法，其中，所述的连接线应该尽量短，且具有一定弧度，以减少连接线扰动的影响。

本发明还提供了一种通过上述的晶体振荡器的抗振安装方法得到的晶体振荡器组件，该组件包含：

整机，该整机上设置有整机印制板；

设置在整机的腔体中心的晶体振荡器，在晶体振荡器的输出端（即，在晶体振荡器的顶部）设置第二印制板，晶体振荡器的引脚设置在该第二印制板上，通过连接线与整机印制板连接；该第二印制板上还开设沟槽；

在整机的腔体底部与晶体振荡器之间设置若干第一减振器；

设置在该沟槽上的第二减振器，该第二减振器上还设置压片，该压片与整机固定。

上述的晶体振荡器组件，其中，所述的第一减振器、第二减振器内均设置有若干通孔。

上述的晶体振荡器组件，其中，所述的晶体振荡器与整机腔体之间的间隙小于第一减振器、第二减振器的厚度，使得第一减振器、第二减振器始终处于挤压状态，以增强减振效果。

本发明的晶体振荡器选用SC切型，采用卧式安装，即晶体振荡器通过三个支撑点固定在整机上，这样在X、Y、Z三个方向的加速度敏感系数差别不大，不至于某一方向的特别大。通过射频仿真软件ADS仿真优化谐振回路的电感值、电容值，提高谐振回路的等效。

晶体振荡器的相位噪声特性，体现在频率的相对变化量上的关系为：，式中是晶体振荡器对于环境加速度的敏感系数，是环境加速度，如何减小或是本发明中的关键，具体设计主要从下面两方面考虑：

（1）通过合适的减振器加强对环境加速度的缓冲作用，是减小的最直接有效的方法。

（2）如何减小，从加速度敏感系数的定义出发：，

式中，为振荡回路的有效值，是因加速度产生的相位变化。由此可见，晶体振荡器的加速度敏感度与振荡回路的工作条件有关。所以从两方面着手，一方面在晶体振荡器的设计中尽量提高回路的值；另一方面尽量减小回路元件（包括晶体）因加速度引起的相位抖动，选用SC切的晶体，在三个方向的加速度敏感系数差不多，电感等可调元件在调试确定后点胶固定，采用卧式晶体振荡器，引线弯成一定弧度焊接。

本发明提供的晶体振荡器的抗振安装方法，操作简单，通过该方法获得的晶体振荡器组件，在复杂的工作环境下具有高稳定性及低相位噪声的特性，减振效果显著，能满足工程使用的需要。

附图说明

图1a为晶体振荡器在静态工作环境下的相位噪声。

图1b为C量级振动条件下晶体振荡器的相位噪声恶化情况。

图2a为连接有引脚的晶体振荡器的立体图。

图2b为连接有引脚的晶体振荡器的俯视图。

图3a为传统的焊接有电路板的晶体振荡器的立体图。

图3b为传统的焊接有电路板的晶体振荡器的俯视图。

图4a为本发明的晶体振荡器组件的立体图。

图4b为本发明的晶体振荡器组件的剖面图。

图5为本发明的第二减振器的剖视图。

图6为本发明的晶体振荡器与整机印制板的连接图。

图7为采用本发明的安装方式所得的晶体振荡器组件，在C量级振动条件下的相位噪声改善情况。

具体实施方式

    以下结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步地说明：

如图4a、4b所示，本发明的新型抗振安装方法得到的晶体减振器组件包含：

整机10，该整机10上设置有整机印制板11，见图6；

设置在整机10的腔体中心的晶体振荡器20，在晶体振荡器20的输出端（即，在晶体振荡器20的顶部）设置有第二印制板21，晶体振荡器的引脚22（包含电源引脚、频率调整引脚以及信号输出引脚）均焊接设置在该第二印制板21上，通过连接线23与整机印制板11连接（见图6）；该第二印制板21上的电源滤波网络可以有效抑制晶体振荡器的电源的纹波和杂波；该第二印制板上还开设沟槽211，该沟槽211优选为正方形；

在整机10的腔体底部与晶体振荡器20之间设置若干第一减振器31，优选为2个第一振荡器，该两个第一减振器31分别包覆在晶体振荡器20底部的两个角上，呈直角状；

设置在该沟槽211上的第二减振器32，该第二减振器32上还设置压片40，该压片40通过螺钉41与整机10固定（见图4b）。其中，压条40的通孔的大小和距离要和整机10盒体上的固定孔的大小和距离相同，螺钉41的大小和整机盒体上的固定孔的大小相同。

晶体振荡器20的外壁与整机10腔体之间的间隙小于第一减振器31、第二减振器32的厚度，使得第一减振器31、第二减振器32始终处于挤压状态，以增强减振效果。通过试验，晶体振荡器20的外壁和整机10的腔体内壁的距离在(1～1.5)mm最合适，减振器的形状也要通过试验验证最后确定最合适的形状，减振器的设计是关键。经过试验验证，第二减振器优选为正方体，其长、宽、高相等，大于晶体振荡器20的外壁与整机10腔体内壁之间的间隙，使得晶体振荡器四周的减振器处于挤压的状态，振动后对晶体振荡器具有更佳的减振效果。

本发明的优选实施例中，减振器（包括第一减振器与第二减振器）的内部具有若干通孔，每个通孔的中心点间距（即孔间距）d相等，如图5所示。

本发明的优选实施例中，晶体振荡器20的输出面的第二印制板21与整机印制板11之间的连接线23要尽量短，稍微弯成一定弧度的形状，以减小连接线扰动的影响，连接的俯视图如图6所示。

图7是在与图1b同样的振动条件下，减振处理后晶体振荡器的相位噪声，较图1b有明显改善。

本发明的晶体振荡器20选用SC切型，采用卧式安装，即晶体振荡器20通过三个减振器（两个第一减振器31及一第二减振器32）固定在整机10上，这样在晶体振荡器的X、Y、Z轴三个方向的加速度敏感系数差别不大，不至于某一方向的加速度敏感系数特别大。通过射频仿真软件ADS仿真优化谐振回路的电感值、电容值，提高谐振回路的等效。

本发明的安装方式中，晶体振荡器20与整机印制板11的连接通过一块第二印制板21作为过渡。即，首先，在晶体振荡器20的输出面上增加一块第二印制板21，这样，晶体振荡器20的输出与整机印制板11的连接就很灵活。其次，晶体振荡器20与整机印制板11的连接线须尽量的短，以减小飞线扰动的影响。最后，晶体振荡器20上面增加的第二印制板在中心处要开一个正方形的沟槽211，以方便放置第二减振器32，晶体振荡器的压条40的受力不会直接传到第二印制板21上，晶体振荡器与整机结构没有硬性的直接接触。

本发明的安装方式中，在整机10结构和晶体振荡器20之间放置若干减振器（优选为3个，两个第一减振器及一第二减振器），晶体振荡器20与整机10腔体之间没有硬性的直接接触，而是通过减振器这种软性接触，使得环境加速度从整机10传递到晶体振荡器20通过减振器有一定的缓冲，环境加速度缓冲后，传递到晶体振荡器内部的加速度有一定程度的减小，同时晶体振荡器对环境加速度的敏感系数也减弱，从而达到降低相位噪声的目的。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种晶体振荡器的抗振安装方法，其特征在于，该方法包含：

      步骤1，将晶体振荡器（20）悬空设置在整机（10）的腔体中央，在该整机（10）的腔体底部与晶体振荡器（20）之间设置若干第一减振器（31）；

      步骤2，在晶体振荡器（20）的输出端设置第二印制板（21），晶体振荡器（20）的引脚（22）设置在该第二印制板（21）上，通过连接线（23）与整机印制板（11）连接； 

      步骤3，在该第二印制板（21）上开设沟槽（211），将第二减振器（32）设置在该沟槽（211）上；该第二减振器（32）上还设置压片（40），该压片（40）与整机（10）固定。

2.如权利要求1所述的晶体振荡器的抗振安装方法，其特征在于，在步骤1中，在整机（10）的腔体底部与晶体振荡器（20）之间设置两个第一减振器（31），该两个第一减振器（31）分别包覆在晶体振荡器（20）底部的两个角上，呈直角状。

3.如权利要求1所述的晶体振荡器的抗振安装方法，其特征在于，在步骤3中，所述第二减振器（32）为正方体，所述沟槽（211）为正方形。

4.如权利要求1所述的晶体振荡器的抗振安装方法，其特征在于，所述的第一减振器（31）、第二减振器（32）内均设置有若干通孔（33）。

5.如权利要求4所述的晶体振荡器的抗振安装方法，其特征在于，所述的通孔（33）的任意两个之间的孔间距均相等。

6.如权利要求1-5中任意一项所述的晶体振荡器的抗振安装方法，其特征在于，所述的晶体振荡器（20）与整机（10）腔体之间的间隙小于第一减振器（31）、第二减振器（32）的厚度，使得第一减振器（31）、第二减振器（32）始终处于挤压状态。

7.如权利要求1所述的晶体振荡器的抗振安装方法，其特征在于，所述的连接线（23）具有弧度，以减少连接线扰动的影响。

8.一种根据权利要求1所述的晶体振荡器的抗振安装方法得到的晶体振荡器组件，其特征在于，该组件包含：

       整机（10），该整机（10）上设置有整机印制板（11）；

       设置在整机（10）的腔体中心的晶体振荡器（20），在晶体振荡器（20）的输出端设置第二印制板（21），晶体振荡器（20）的引脚（22）设置在该第二印制板（21）上，通过连接线（23）与整机印制板（11）连接；该第二印制板（21）上还开设沟槽（211）；

       在整机（10）的腔体底部与晶体振荡器（20）之间设置若干第一减振器（31）；

       设置在该沟槽（211）上的第二减振器（32），该第二减振器（32）上还设置压片（40），该压片（40）与整机（10）固定。

9.如权利要求8所述的晶体振荡器组件，其特征在于，所述的第一减振器（31）、第二减振器（32）内均设置有若干通孔（33）。

10.如权利要求8或9所述的晶体振荡器组件，其特征在于，所述的晶体振荡器（20）与整机（10）腔体之间的间隙小于第一减振器（31）、第二减振器（32）的厚度，使得第一减振器（31）、第二减振器（32）始终处于挤压状态。

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