CN202475375U - 用于动中通及车载雷达的恒温晶振 - Google Patents

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刘清洪
吴晓堂
裴阿平
高星
肖增刚
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Abstract

本实用新型涉及一种用于动中通及车载雷达的恒温晶振，包括晶振电路板、密封恒温槽、精密温控单元、恒温装置和减震单元，精密温控单元包括测温探头和精密温控电路；恒温装置包括半导体制冷片和散热片；半导体制冷片置于密封恒温槽外表面或内表面上，散热片置于密封恒温槽外表面上，测温探头置于晶振电路板上，测温探头与精密温控电路电连接，精密温控电路的输出端与半导体制冷片电连接，本实用新型解决了现有恒温晶振在酷热和严寒及环境温度不断变化和冲击震动造成频率稳定度低、相位噪声性能下降、开机预热时间长等问题，能增强恒温晶振工作温度范围和增强抗冲击和震动能力。

Description

用于动中通及车载雷达的恒温晶振
技术领域
本实用新型涉及一种频率基准，具体涉及一种恒温晶振。
背景技术
现代高性能复杂电子系统中离不开高性能的频率基准，其稳定性、准确度和可靠性直接决定全系统的可靠性和性能。以雷达为例，频率源的稳定度是决定现代高性能雷达性能的一个关键技术，影响雷达动目标显示，多普勒测速，脉冲多普勒，脉冲压缩，合成孔径，导航定位性能。影响系统杂波抑制能力及距离和速度分辨率和成像质量；对扩展频谱通讯系统而言，频率源的性能主要影响码相位的偏移及载波频率的漂移：严重时使系统性能下降，甚至不能工作。
高精尖仪器、设备、武器中所需的高精度和高稳定性的频率基准主要采用原子钟或恒温晶振(OCXO)。原子钟由于具备极高的准确度在卫星等战略产业中占有不可替代的优势。但是由于其短期稳定度低于恒温晶振，而这是雷达、通信等领域很重要的参数；在体积、价格上与恒温晶振相比也没有优势。所以，在雷达和通信等行业，恒温晶振获得了普遍的应用。
恒温晶振是目前频率稳定度和准确度最高的晶体振荡器，在老化率、温度稳定性、长期稳定度、短期稳定度性能有着独特的优势，因此常被作为精密时频信号源广泛应用在各种精密电子设备中。
但恒温晶振的性能受环境温度和冲击振动影响较大。
温度是影响恒温晶振性能的最重要因素之一，OCXO工作温度范围有限，很多厂家给出的范围-20℃～70℃，而我国东北漠河最低气温会达到-54℃这对精密武器和设备的恒温晶振提出了挑战，有的虽然给出-40℃～85℃，不但成本增加，而且，温度范围越宽，相位噪声性能会有所下降。工作温度范围的下限越低，振荡器功耗越大，同时频率温度稳定度越难实现，工作温度范围的上限越高，晶体拐点设置越高，晶体成本上升越多。
目前恒温晶振设计原理决定了开机后有较长预热时间，在此期间武器不能正常工作，尤其在低温环境中。这个缺陷严重制约快速反应能力。
此外，冲击和震动对OCXO的相位噪声有严重影响，OCXO在长期振动或高低温迅速变化下可靠性降低，除了可能产生物理损坏，振动或冲击可在某些频率下引起错误的动作。这些外部感应的扰动会产生频率跳动、增加噪声份量以及间歇性振荡器失效。但是动中通、车载雷达和军用设备中冲击和震动是不可避免的。
因此，找到一种既能拓展恒温晶振工作温度范围，又能提高恒温晶振耐冲击和震动能力，又不使成本大幅增加的方案对增强武器和重要设备性能和可靠性有极大的应用价值。
发明内容
本实用新型提供一种能增强恒温晶振工作温度范围和增强抗冲击和震动能力的用于动中通及车载雷达的恒温晶振，主要解决了现有恒温晶振在酷热和严寒及环境温度不断变化和冲击震动造成频率稳定度低、相位噪声性能下降、开机预热时间长等问题。
本实用新型所采用的技术方案是：
一种用于动中通及车载雷达的恒温晶振，包括晶振电路板、密封恒温槽和减震单元，所述晶振电路板置于密封恒温槽内，所述减震单元用于缓冲和吸收晶振电路板在密封恒温槽内的震动；其特殊之处是，还包括精密温控单元、恒温装置；所述精密温控单元包括测温探头和精密温控电路；所述恒温装置包括半导体制冷片和散热片；所述半导体制冷片置于密封恒温槽外表面或内表面上，所述散热片置于密封恒温槽外表面上，所述测温探头置于晶振电路板上，所述测温探头与精密温控电路电连接，所述精密温控电路的输出端与半导体制冷片电连接。
上述恒温装置还包括风扇，所述风扇置于散热片上，所述精密温控电路的输出端与风扇电连接。
上述减震单元包括上减震片、下减震片以及至少一个减震弹簧，所述下减震片固定于密封恒温槽内底面，所述晶振电路板置于上减震片和下减震片之间，所述减震弹簧置于上减震片和密封恒温槽内顶面之间。
上述半导体制冷片和散热片设置在密封恒温槽的顶面；所述密封恒温槽的的外侧面涂覆绝热材料。
本实用新型的优点是：
1、本实用新型半导体制冷片可在制热和制冷间由程序按照需要自由转换，半导体制冷方式温度稳定性可达到0.1℃，而且本实用新型恒温晶振在外界环境温度为-65～150℃范围内均可可靠工作，不但大大增加了工作温度范围，而且可将温度稳定性提高一个数量级。减少了外界环境变化引起的频率不稳，具有频率稳定度高的特点。
2、半导体制冷(制热)方式制热制冷迅速，迅速使恒温晶振达到工作点温度，因此减小了恒温晶振的开机预热时间。
3、本实用新型采用减震片和弹簧共同作用，减震效果好，减少了因外界冲击和震动引起相位噪声恶化及可靠性降低的的影响。
4、不管外界环境温度怎样，也不管电路板周围其他元件发热引起的温升多少，恒温晶振始终工作于稳定的温度下，此温度可优化到恒温晶振的最佳工作点上，可使晶振老化延缓，使用寿命长，且提高了整个电子系统可靠性。
5、本实用新型密封恒温槽为密闭结构，具有防潮、保温、抗电磁干扰的特点，减小了外界不利因素影响。
6、相比单纯提高恒温晶振本身控温精度来说，本实用新型恒温措施成本低。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
其中：1-下减震片，2-上减震片，3-半导体制冷片，4-散热片，5-风扇，6-减震弹簧，7-密封恒温槽，8-测温探头，9-精密温控电路，10-固定螺钉，11-晶振电路板。
具体实施方式
本实用新型用于动中通及车载雷达的恒温晶振，包括晶振电路板、密封恒温槽、精密温控单元、恒温装置和减震单元，晶振电路板置于密封恒温槽内，密封恒温槽由导热良好及防电磁干扰的金属材料制成；减震单元用于缓冲和吸收晶振电路板在密封恒温槽内的震动；精密温控单元包括测温探头和精密温控电路；恒温装置包括半导体制冷片、散热片和风扇；半导体制冷片，也叫热电制冷片，置于密封恒温槽外表面或内表面上，更合理的布局是：制冷片和散热片设置在密封恒温槽的顶面；密封恒温槽的的外侧面涂覆绝热材料如Fiberfrax QF-180TM。散热片置于密封恒温槽外表面上，风扇置于散热片上，测温探头置于晶振电路板上，测温探头与精密温控电路电连接，精密温控电路的输出端与半导体制冷片及风扇电连接。减震单元包括上减震片、下减震片以及至少一个减震弹簧，下减震片固定于密封恒温槽内底面，晶振电路板置于上减震片和下减震片之间，减震弹簧置于上减震片和密封恒温槽内顶面之间，弹簧上端焊接于外壳上盖板。
本实用新型的工作原理：利用热电制热(冷)系统热惯性小可快速制热(制冷)，及可精密保持恒温，工作温度范围宽，无机械噪声，对电源要求小，可长期可靠工作的特点，设计精密恒温装置，把恒温晶振至于恒温装置中，减少外界环境温度变化对恒温晶振频率的影响。同时，设计减震装置缓冲外界冲击和震动对恒温晶振的影响。从而达到提高恒温晶振频率稳定性和可靠性的目的。

Claims (4)

1.一种用于动中通及车载雷达的恒温晶振，包括晶振电路板、密封恒温槽和减震单元，所述晶振电路板置于密封恒温槽内，所述减震单元用于缓冲和吸收晶振电路板在密封恒温槽内的震动；其特征在于：还包括精密温控单元、恒温装置；所述精密温控单元包括测温探头和精密温控电路；所述恒温装置包括半导体制冷片和散热片；所述半导体制冷片置于密封恒温槽外表面或内表面上，所述散热片置于密封恒温槽外表面上，所述测温探头置于晶振电路板上，所述测温探头与精密温控电路电连接，所述精密温控电路的输出端与半导体制冷片电连接。
2.根据权利要求1所述的用于动中通及车载雷达的恒温晶振，其特征在于：所述恒温装置还包括风扇，所述风扇置于散热片上，所述精密温控电路的输出端与风扇电连接。
3.根据权利要求1或2所述的用于动中通及车载雷达的恒温晶振，其特征在于：所述减震单元包括上减震片、下减震片以及至少一个减震弹簧，所述下减震片固定于密封恒温槽内底面，所述晶振电路板置于上减震片和下减震片之间，所述减震弹簧置于上减震片和密封恒温槽内顶面之间。
4.根据权利要求3所述的用于动中通及车载雷达的恒温晶振，其特征在于：所述半导体制冷片和散热片设置在密封恒温槽的顶面；所述密封恒温槽的的外侧面涂覆绝热材料。
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