CN110166044A - 一种晶体振荡器频率补偿方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶体振荡器频率补偿方法及装置，包括：获取加载在晶体振荡器上的当前加速度；将当前加速度与加速度‑频率关系曲线进行对比，判断此当前加速度是否会影响晶体振荡器的输出频率；由加速度‑频率关系曲线确定当前加速度引起的偏移频率，这个偏移频率记为待补偿的频率；查询晶体振荡器的温度与输出频率的关系曲线，确定需要补偿的目标温度；将晶体振荡器的温度调节至目标温度。本发明补偿后的晶体振荡器输出也就等效为无加速度条件下的频率输出，最终实现了加速度的频率补偿，保持晶体振荡器频率稳定。
Description
技术领域
本发明属于晶体振荡器技术领域，具体涉及一种晶体振荡器频率补偿方法及装置。
背景技术
航空设备中一般采用全球卫星定位系统(GPS)进行导航，GPS系统中的关键元件为晶体振荡器，晶体振荡器提供时钟信号作为锁相环部件的频率参考，其频率精度直接影响GPS信号的定位准确度。航空设备使用环境存在高加速度冲击，在轨运行过程的姿态调整等过程存在振动而晶体振荡器对加速度呈现较高的敏感度。因为这种敏感度，晶体振荡器的输出频率会存在偏移量，如果这种高加速度持续存在，偏移量累积会导致导航误差的重要因素。在这种情况下，因GPS发出信号和卫星接收信号决定了定位位置，晶体振荡器频率偏移将直接影响定位的准确性。
现有技术难以检测这种频率偏差，同时因为频率差由到两个振荡器之间的频率差决定，也难以直接补偿晶体振荡器的频率偏移来满足设备输出信号的准确度要求。需要一种能够有效补偿因加速度灵敏度的影响导致的输出频率的偏差，从而保持输出频率的稳定。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出了一种晶体振荡器频率补偿方法及装置，解决了现有技术中在加速度环境下晶体振荡器输出频率偏移的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种晶体振荡器频率补偿方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤S1，获取加载在晶体振荡器上的当前加速度；
步骤S2，将当前加速度与加速度-频率关系曲线进行对比，判断此当前加速度是否会影响晶体振荡器的输出频率；若判断出会影响则进行下一步；
步骤S3，由加速度-频率关系曲线确定当前加速度引起的偏移频率，这个偏移频率记为待补偿的频率；
步骤S4，查询晶体振荡器的温度与输出频率的关系曲线，确定需要补偿的目标温度；
步骤S5，将晶体振荡器的温度调节至目标温度。
进一步的，在步骤S2中，若判断出无影响则返回步骤S1。
进一步的，采用加速度计测量加载在晶体振荡器上的当前加速度。
相应的，本发明还提供了一种晶体振荡器频率补偿装置，其特征是，包括包含晶体振荡器、补偿电路和加速度检测电路；
加速度检测电路，用于检测加载在晶体振荡器上的当前加速度；
晶体振荡器包括振荡电路和控温电路，振荡电路用于根据温度输出频率；控温电路用来根据温控调节信号调整振荡电路的工作温度以达到调整晶体振荡器输出频率的目的；
补偿电路，用于将当前加速度与加速度-频率关系曲线进行对比，判断此当前加速度是否会影响晶体振荡器的输出频率；若判断出会影响则由加速度-频率关系曲线确定当前加速度引起的偏移频率，这个偏移频率记为待补偿的频率；查询晶体振荡器的温度与输出频率的关系曲线，确定需要补偿的目标温度；输出温控调节信号至控温电路。
进一步的，加速度检测电路是采用三个相互正交的加速度计和陀螺仪。
进一步的，补偿电路包括：一个用于存储加速度&频率曲线以及温度&频率曲线数据的记忆单元；一个处理器，可通过比较记忆单元中加速度&频率曲线和温度&频率曲线数据，基于对比计算，得到所需补偿的温控调节信号。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明补偿后的晶体振荡器输出也就等效为无加速度条件下的频率输出，最终实现了加速度的频率补偿，保持晶体振荡器频率稳定。
附图说明
图1是本发明系统的原理图；
图2是本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明的一种晶体振荡器频率补偿方法，参见图2所示，包括以下过程：
步骤S1，获取加载在晶体振荡器上的当前加速度；
步骤S2，将当前加速度与加速度-频率关系曲线进行对比，判断此当前加速度是否会影响晶体振荡器的输出频率；若判断出会影响则进行下一步；若判断出无影响则返回步骤S1；
步骤S3，由加速度-频率关系曲线确定当前加速度引起的偏移频率，这个偏移频率记为待补偿的频率；
步骤S4，查询晶体振荡器的温度与输出频率的关系曲线，确定需要补偿的目标温度；
查询晶体振荡器的输出频率和加速度之间的关系曲线，根据测量的加速度数据，确定输出频率的偏移数据。查询晶体振荡器的输出频率与实时温度的关系曲线，确定需要补偿的目标温度。换句话说，也就是比较晶体振荡器因加速度影响导致的频率偏移和因温度变化导致的频率偏移的数值，对比较结果进行等效处理，将加速度对晶体振荡器的影响联系为温度对晶体振荡器的影响，从而变为晶体振荡器的温度控制。
步骤S5，将晶体振荡器的温度调节至上一步获得的目标温度。
航空设备的定位系统9是一个被加速度灵敏度影响的设备，其中高速旋转的部件8包含晶体振荡器3、补偿电路4、温度检测电路5和加速度检测电路6。
如图1所示，由于离心加速度引起的加速度施加在高速旋转的部件8上，附加的加速度改变了晶体振荡器3的振荡输出频率，输出频率偏离未受加速度影响的正常频率，这就是需要加以补偿的频率变化。
加速度检测电路6可检测加载在晶体振荡器3上的加速度。加速度检测电路6是采用三个相互正交的加速度计和陀螺仪，用于确定晶体振荡器上加载的加速度数值。加速度检测电路将测量的加速度数值输出给补偿电路4。
温度检测电路检测晶体振荡器3的实时温度。通过现有测量技术或是厂家给出的测试数据，可以确定晶体振荡器3的输出频率与实时温度的关系曲线。
晶体振荡器3包括振荡电路1和控温电路2，振荡电路1可根据控温电路的温度输出频率。控温电路，用来调整振荡电路的工作温度以达到调整晶体振荡器输出频率的目的。
补偿电路4接收加速度检测电路6的测量信号，确定当前施加的加速度是否会影响晶体振荡器3的输出频率以及影响的数量级。对比加速度&频率（加速度与振荡器的输出频率之间的关系曲线）以及温度&频率（实时温度与输出频率的关系曲线），给温控电路提供温控调节信号。
其主要部件包括：一个用于存储加速度&频率曲线以及温度&频率曲线数据的记忆单元。一个处理器，可通过比较记忆单元中加速度&频率曲线和温度&频率曲线数据，基于对比计算，得到所需补偿的温度信号数据。
在本发明中，导航电路7如图1所示，放置在受加速度影响的高速旋转的部件8内部，导航电路7包含全球卫星定位系统(GPS)。导航电路7的时钟基准信号来自晶体振荡器3的输出频率信号，一般来说，GPS要实现定位功能，需要采集卫星发出的频率信号和接收到的频率信号，比较频率变化来确定位置信息。如果本地的晶体振荡器3的输出频率由于加速度的影响而发生偏移或跳变，就会导致GPS的时钟信号发生异常或失效，导致错误地址信息的生成或定位功能失效。因此，本发明实施例需要维持晶体振荡器3的输出频率的稳定从而保证GPS的时钟信号的准确。
本发明方法首先应检测加速度灵敏度的数量级别，确定晶体振荡器因加速度导致的频率偏移量，根据上述频率偏移量，计算对应的晶体振荡器的假定工作温度(静态无振动发生的条件)。根据计算的工作温度结果，使振荡器工作在该温度下，从而补偿晶体振荡器的频率输出，补偿后的晶体振荡器输出也就等效为无加速度条件下的频率输出，最终实现了加速度的频率补偿。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种晶体振荡器频率补偿方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤S1，获取加载在晶体振荡器上的当前加速度；
步骤S2，将当前加速度与加速度-频率关系曲线进行对比，判断此当前加速度是否会影响晶体振荡器的输出频率；若判断出会影响则进行下一步；
步骤S3，由加速度-频率关系曲线确定当前加速度引起的偏移频率，这个偏移频率记为待补偿的频率；
步骤S4，查询晶体振荡器的温度与输出频率的关系曲线，确定需要补偿的目标温度；
步骤S5，将晶体振荡器的温度调节至目标温度。
2.根据权利要求1所述的一种晶体振荡器频率补偿方法，其特征是，在步骤S2中，若判断出无影响则返回步骤S1。
3.根据权利要求1所述的一种晶体振荡器频率补偿方法，其特征是，采用加速度计测量加载在晶体振荡器上的当前加速度。
4.一种晶体振荡器频率补偿装置，其特征是，包括包含晶体振荡器、补偿电路和加速度检测电路；
加速度检测电路，用于检测加载在晶体振荡器上的当前加速度；
晶体振荡器包括振荡电路和控温电路，振荡电路用于根据温度输出频率；控温电路用来根据温控调节信号调整振荡电路的工作温度以达到调整晶体振荡器输出频率的目的；
补偿电路，用于将当前加速度与加速度-频率关系曲线进行对比，判断此当前加速度是否会影响晶体振荡器的输出频率；若判断出会影响则由加速度-频率关系曲线确定当前加速度引起的偏移频率，这个偏移频率记为待补偿的频率；查询晶体振荡器的温度与输出频率的关系曲线，确定需要补偿的目标温度；输出温控调节信号至控温电路。
5.根据权利要求4所述的一种晶体振荡器频率补偿装置，其特征是，加速度检测电路是采用三个相互正交的加速度计和陀螺仪。
6.根据权利要求4所述的一种晶体振荡器频率补偿装置，其特征是，补偿电路包括：一个用于存储加速度-频率曲线以及温度-频率曲线数据的记忆单元；一个处理器，可通过比较记忆单元中加速度-频率曲线和温度-频率曲线数据，基于对比计算，得到所需补偿的温控调节信号。
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