高穩(wěn)定度晶體振蕩器的調(diào)試方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及高穩(wěn)定度晶體振蕩器的調(diào)試方法，利用由北斗衛(wèi)星導航接收機、銣原子鐘、頻率計數(shù)器和控制計算機連接構(gòu)成的高精度頻率測量設備進行晶體振蕩器的調(diào)試，經(jīng)過北斗衛(wèi)星導航接收機解調(diào)出的高精度1PPS信號通過1PPS信號端口輸出到銣原子鐘的1PPS IN端口，用于馴服銣原子鐘；從銣原子鐘10MHZ輸出端輸出的10MHZ信號傳送到頻率計數(shù)器的外部參考信號輸入端口REF IN，控制計算機經(jīng)USB GPIB轉(zhuǎn)接線連接到頻率計數(shù)器的GPIB接口，被測振蕩器的信號輸出端連接頻率計數(shù)器，本方法采用了高穩(wěn)定頻率基準，大大提高了頻率測量精度，省略了頻率計數(shù)器每次開機的近一小時預熱穩(wěn)定時間，減少了操作人員讀取頻繁閃動的數(shù)碼管人工估算并記錄數(shù)據(jù)帶來的誤差和數(shù)據(jù)遺漏，將所有數(shù)據(jù)記錄在文件中保存。
【專利說明】高穩(wěn)定度晶體振蕩器的調(diào)試方法

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及電子產(chǎn)品生產(chǎn)測試領域，特別涉及高穩(wěn)定度晶體振蕩器的調(diào)試方法，對通信機中的晶體振蕩器進行精確調(diào)試，適用于通信機精確測量及校準頻率誤差，并記錄調(diào)整過程數(shù)據(jù)，分析誤差趨勢的應用領域。
技術(shù)背景
[0002]在數(shù)字通信產(chǎn)品的科研及生產(chǎn)中，發(fā)射和接收頻率的精度是通信機的一項重要指標，接收、發(fā)射頻率的精度由產(chǎn)品中的高穩(wěn)定度晶體振蕩器決定，將振蕩器頻率調(diào)整到規(guī)定誤差范圍并保證長期穩(wěn)定是通信機科研生產(chǎn)中的一項重要工作。
[0003]存在問題:以往調(diào)整振蕩器頻率的辦法是:將被測晶體振蕩器的頻率輸出端接到頻率計數(shù)器的輸入接口，操作人員根據(jù)頻率計數(shù)器的讀數(shù)判斷振蕩頻率是否符合技術(shù)規(guī)范，如超出誤差范圍則調(diào)整被測晶體振蕩器使之符合要求，調(diào)整到規(guī)定誤差范圍內(nèi)時，需繼續(xù)觀察頻率穩(wěn)定度，須保證在規(guī)定的連續(xù)時間內(nèi)頻率計數(shù)器的讀數(shù)范圍不能超出技術(shù)指標要求。這種方法有以下缺點:1.頻率計數(shù)器本身是否穩(wěn)定操作人員測試時并不能確定，頻率計數(shù)器開機后需有I個小時的穩(wěn)定時間。2.測量時操作人員要長期觀察不斷閃動的頻率計數(shù)器屏幕，容易因視覺疲勞產(chǎn)生誤差，因閃動過快手寫無法跟上數(shù)據(jù)跳變，只能憑估計記錄。3.頻率穩(wěn)定度的觀察只能由操作人員長時間觀察顯示數(shù)據(jù)是否在技術(shù)指標范圍內(nèi)。只能根據(jù)讀數(shù)估計誤差的走向趨勢，沒有數(shù)據(jù)記錄，不便于生產(chǎn)質(zhì)量管理和后續(xù)進行數(shù)據(jù)分析。
[0004]如何解決這個問題就成為了本【技術(shù)領域】的技術(shù)人員所要研究和解決的課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對現(xiàn)有頻率計數(shù)器的讀數(shù)判斷振蕩頻率準確問題，提供一種利用高精度頻率測量設備進行晶體振蕩器調(diào)試的方法，采用北斗衛(wèi)星授時信號馴服銣鐘，由銣鐘輸出的高精度10MHZ信號供給頻率計數(shù)器，由計算機設置頻率計數(shù)器斷開內(nèi)部晶體振蕩器，采用銣鐘提供的外部基準信號。通過利用北斗衛(wèi)星的授時信號與北斗地面站的高精度原子鐘同步的特性，實現(xiàn)頻率計數(shù)器的長期穩(wěn)定性，從而使被測晶體振蕩器的頻率精確調(diào)整到規(guī)定誤差范圍內(nèi)，大大提高測量穩(wěn)定度。
[0006]本發(fā)明是通過這樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的:高穩(wěn)定度晶體振蕩器的調(diào)試方法，其特征在于，利用一種高精度頻率測量設備進行晶體振蕩器的調(diào)試，所述高精度頻率測量設備由北斗衛(wèi)星導航接收機、銣原子鐘、頻率計數(shù)器和控制計算機連接構(gòu)成；
衛(wèi)星接收天線連接到北斗衛(wèi)星接收機的ANT接口，經(jīng)過北斗衛(wèi)星導航接收機解調(diào)出的高精度IPPS信號通過IPPS信號端口輸出到銣原子鐘的IPPS IN端口，用于馴服銣原子鐘；從銣原子鐘10MHZ輸出端輸出的10MHZ信號傳送到頻率計數(shù)器的外部參考信號輸入端口REF IN，控制計算機經(jīng)USB GPIB轉(zhuǎn)接線連接到頻率計數(shù)器的GPIB接口，被測振蕩器的信號輸出端OUTPUT連接頻率計數(shù)器的測試頻率輸入端IN，將被測振蕩器的信號輸出到頻率計數(shù)器；
晶體振蕩器的調(diào)試方法的步驟包括:
步驟1.北斗衛(wèi)星導航接收機、天線、銣原子鐘長期加電運行，獲得與北斗地面站的同步的高穩(wěn)定度參考1MHZ信號，精度可以達到1E - 12量級，經(jīng)連接電纜送往頻率計數(shù)器的外部參考信號輸入端口 REF IN ；
步驟2.控制計算機的USB端口經(jīng)USB轉(zhuǎn)GPIB連接線與頻率計數(shù)器的GPIB 口連接，由控制計算機控制頻率計數(shù)器按設定指令完成測量方式設定，測量頻次設定，輸入端口設定操作，操作過程如下:
O控制計算機確認與頻率計數(shù)器的連接；
2)控制計算機發(fā)出命令設定頻率計數(shù)器切換頻率參考基準從內(nèi)部振蕩器轉(zhuǎn)換為外部REF端口送入的高穩(wěn)定10MHZ頻率基準信號，這樣頻率計數(shù)器的精度就達到1E — 12 ;相對我單位通信產(chǎn)品被測頻率精度< 1E - 9的標準高2?3個數(shù)量級，頻率計數(shù)器自身的穩(wěn)定度誤差可以忽略不計；
3 )發(fā)送采集門限，采集頻度，輸入通道設置等命令；這些命令每次測試前由計算機自動設置，避免操作人員由于設置錯誤、漏項，保證采集數(shù)據(jù)的準確；
4)由控制計算機按界面中相應欄目由操作人員設定的時間間隔，采集次數(shù)開始讀取數(shù)據(jù)；每次采集的原始數(shù)據(jù)寫入EXCEL電子表格中，同時經(jīng)過計算標記在頻率誤差趨勢圖上，每次標記一個點，多個點就組成一條趨勢線，記為曲線1，趨勢圖的橫軸為采集次數(shù)，縱軸為頻率誤差；
5)趨勢圖中設置有一條曲線2，曲線2為操作員在界面中標準頻率欄設置的技術(shù)參數(shù)，此參數(shù)在產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)范中規(guī)定的，操作人員根據(jù)曲線1、曲線2兩條線的不同趨勢走向?qū)⒈粶y振蕩器的頻率調(diào)整到規(guī)定范圍，并且在調(diào)試過程中及時發(fā)現(xiàn)潛在的不穩(wěn)定振蕩晶體，以及時副除；
6)數(shù)據(jù)采集到達設定次數(shù)時，控制計算機停止讀取頻率計數(shù)器中數(shù)據(jù)，將EXCEL中數(shù)據(jù)存入指定文件保存；數(shù)據(jù)可以由分析軟件調(diào)用，進行統(tǒng)計分析計算。
[0007]所述高穩(wěn)定度晶體振蕩器的調(diào)試方法，其特征在于，晶體振蕩器的調(diào)試方法的步驟2的操作過程5)的具體過程包括:
a.正常情況下，被測振蕩器頻率曲線I會逐步向標準頻率曲線2靠近，經(jīng)過一段時間后穩(wěn)定，曲線I與曲線2基本平行，說明被測振蕩器頻率基本穩(wěn)定但與技術(shù)規(guī)范中規(guī)定的參數(shù)有一定誤差；
b.此時可以調(diào)節(jié)振蕩器使曲線I繼續(xù)靠近曲線2，即被測頻率繼續(xù)向希望頻率靠近；
c.重復過程a、過程b將曲線I與曲線2調(diào)節(jié)至基本重合，并經(jīng)過在產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范規(guī)定時間內(nèi)運行，兩條線仍然重合，則判定頻率誤差在規(guī)定范圍內(nèi)，校準完成；
d.經(jīng)過在產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范規(guī)定時間內(nèi)運行曲線I無法趨近曲線2至平行狀態(tài)或曲線2與曲線I交叉后逐漸離去，說明振蕩器隨時間穩(wěn)定性差，不能在產(chǎn)品中使用，此項調(diào)試過程在一到三個小時內(nèi)進行，需老化考核時，此項調(diào)試過程在I天以上。
[0008]本發(fā)明的有益效果:經(jīng)過生產(chǎn)過程中實際使用，此方案將采用了高穩(wěn)定頻率基準，大大提高了頻率測量精度，將頻率計數(shù)器帶來的誤差降到了可以忽略不計的程度，省略了頻率計數(shù)器每次開機的近一小時預熱穩(wěn)定時間，做到開機即可使用。采用計算機記錄數(shù)據(jù)，減少了操作人員讀取頻繁閃動的數(shù)碼管人工估算并記錄數(shù)據(jù)帶來的誤差和數(shù)據(jù)遺漏，將所有數(shù)據(jù)記錄在文件中保存。采用可視化生產(chǎn)的設計思想，將操作人員長時間觀察頻率計數(shù)器數(shù)碼顯示并讀取、估算、判斷的過程，簡化為對紅綠兩條曲線的趨勢走勢判斷，無需要人員長期值守。為考核頻率穩(wěn)定度的長期穩(wěn)定度提供了一條新的思路。為提高產(chǎn)品全面質(zhì)量管理提供數(shù)據(jù)基礎。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1、高精度頻率測量設備連接圖；
圖2、測量流程圖；
圖3、頻率調(diào)試曲線界面。

【具體實施方式】
[0010]為了更清楚的理解本發(fā)明，結(jié)合附圖和實施例詳細描述本發(fā)明:
如圖1-圖3所示，晶體振蕩器的調(diào)試方法，利用一種高精度頻率測量設備進行晶體振蕩器的調(diào)試，所述高精度頻率測量設備由北斗衛(wèi)星導航接收機、銣原子鐘、頻率計數(shù)器和控制計算機連接構(gòu)成；
衛(wèi)星接收天線連接到北斗衛(wèi)星接收機的ANT接口，經(jīng)過北斗衛(wèi)星導航接收機解調(diào)出的高精度IPPS信號通過IPPS信號端口輸出到銣原子鐘的IPPS IN端口，用于馴服銣原子鐘；從銣原子鐘10MHZ輸出端輸出的10MHZ信號傳送到頻率計數(shù)器的外部參考信號輸入端口REF IN，控制計算機經(jīng)USB GPIB轉(zhuǎn)接線連接到頻率計數(shù)器的GPIB接口，被測振蕩器的信號輸出端OUTPUT連接頻率計數(shù)器的測試頻率輸入端IN，將被測振蕩器的信號輸出到頻率計數(shù)器。
[0011]采用北斗衛(wèi)星授時信號馴服銣鐘，由銣鐘輸出的高精度10MHZ信號供給頻率計數(shù)器，由計算機設置頻率計數(shù)器斷開內(nèi)部晶體振蕩器采用銣鐘提供的外部基準信號。
[0012]由于北斗衛(wèi)星的授時信號與北斗地面站的高精度原子鐘同步，具有優(yōu)良的長期穩(wěn)定性。由衛(wèi)星信號馴服短期穩(wěn)定度優(yōu)良的銣原子鐘此方案可以提供精度達到1E - 12的頻率穩(wěn)定度，優(yōu)于被測信號2個數(shù)量級以上。
[0013]銣原子鐘和衛(wèi)星接收機長期運行，外部參考信號隨接隨用，省去了頻率計數(shù)器的開機預熱時間，使頻率計數(shù)器的測量精度完全滿足科研生產(chǎn)的要求。
[0014]由控制計算機經(jīng)USB GPIB連接線與頻率計數(shù)器相連，讀取所有測量到被測振蕩器發(fā)出的頻率數(shù)據(jù)，并以EXCEL格式將每次測量的數(shù)據(jù)記錄在指定文件中，徹底避免操作人員帶來的人為誤差。保存的數(shù)據(jù)文件可以供科研人員和質(zhì)量部門用于分析產(chǎn)品質(zhì)量問題。
[0015]控制計算機從頻率計數(shù)器讀取的測量數(shù)據(jù)，實時標注在頻率穩(wěn)定度趨勢圖上。操作人員不必像以前那樣長時間觀察頻繁跳動地測量數(shù)據(jù)估計頻率誤差變化趨勢。只需根據(jù)趨勢圖上的曲線變化即可以判斷頻率變化趨勢，對振蕩器的質(zhì)量有一個客觀評價。
[0016]具體實現(xiàn):
步驟1.北斗衛(wèi)星導航接收機、天線、銣原子鐘長期加電運行，獲得與北斗地面站的同步的高穩(wěn)定度參考10MHZ信號，精度可以達到1E - 12量級，經(jīng)連接電纜送往頻率計數(shù)器的外部參考信號輸入端口 REF IN ； 步驟2.控制計算機的USB 口，經(jīng)USB轉(zhuǎn)GPIB連接線與頻率計數(shù)器的GPIB 口連接，由控制計算機控制頻率計數(shù)器按設定指令完成測量方式設定，測量頻次設定操作，操作過程如下:
0.控制計算機確認與頻率計數(shù)器的連接；
2).控制計算機發(fā)出命令設定頻率計數(shù)器切換頻率參考基準從內(nèi)部振蕩器轉(zhuǎn)換為外部REF端口送入的高穩(wěn)定1MHZ頻率基準信號。這樣頻率計數(shù)器的精度就達到1E — 12 ；相對我單位通信產(chǎn)品被測頻率精度(一般情況< 1E — 9)高2?3個數(shù)量級，頻率計數(shù)器自身的穩(wěn)定度誤差可以忽略不計。
[0017]3).發(fā)送采集門限，采集頻度，輸入通道設置等命令；這些命令每次測試前由計算機自動設置，避免操作人員由于設置錯誤、漏項，保證采集數(shù)據(jù)的準確。
[0018]4).由控制計算機按界面中相應欄目由操作人員設定的時間間隔，采集次數(shù)開始讀取數(shù)據(jù)；見圖3，每次采集的原始數(shù)據(jù)寫入EXCEL電子表格中，同時經(jīng)過計算標記在頻率誤差趨勢圖上，每次標記一個點，多個點就組成一條趨勢線，趨勢圖的橫軸為采集次數(shù)，縱軸為頻率誤差；
5).趨勢圖中的曲線2為操作員在界面中標準頻率欄設置的技術(shù)參數(shù)，此參數(shù)在產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)范中規(guī)定的。操作人員根據(jù)紅綠兩條線的不同趨勢走向就可以將被測振蕩器的頻率調(diào)整到規(guī)定范圍，并且在調(diào)試過程中可以及時發(fā)現(xiàn)潛在的不穩(wěn)定振蕩晶體，及時剔除；
具體過程如下:
a.正常情況下，被測振蕩器頻率(圖3中的曲線I)會逐步向標準頻率(圖3中的曲線2)靠近，經(jīng)過一段時間后穩(wěn)定，曲線I與曲線2基本平行。說明被測振蕩器頻率基本穩(wěn)定但與技術(shù)規(guī)范中規(guī)定的參數(shù)有一定誤差。b.此時可以調(diào)節(jié)振蕩器使曲線I繼續(xù)靠近曲線2，即被測頻率繼續(xù)向希望頻率靠近。c.重復a、b步驟將曲線I與曲線2調(diào)節(jié)至基本重合，并經(jīng)過長時間運行(具體時間由產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范規(guī)定)兩條線仍然重合。頻率誤差在規(guī)定范圍內(nèi)，校準完成。d.經(jīng)過長時間運行，曲線I無法趨近曲線2至平行狀態(tài)或與曲線2交叉后逐漸離去。說明振蕩器隨時間穩(wěn)定性差，不能在產(chǎn)品中使用。此項調(diào)試過程一般在一到三個小時。老化考核時在I天以上；
6).數(shù)據(jù)采集到達設定次數(shù)時，控制計算機停止讀取頻率計數(shù)器中數(shù)據(jù)，將EXCEL中數(shù)據(jù)存入指定文件保存。數(shù)據(jù)可以由分析軟件調(diào)用，進行統(tǒng)計分析計算。
[0019]根據(jù)上述說明，結(jié)合本領域技術(shù)可實現(xiàn)本發(fā)明的方案。
【權(quán)利要求】
1.高穩(wěn)定度晶體振蕩器的調(diào)試方法，其特征在于，利用一種高精度頻率測量設備進行晶體振蕩器的調(diào)試，所述高精度頻率測量設備由北斗衛(wèi)星導航接收機、銣原子鐘、頻率計數(shù)器和控制計算機連接構(gòu)成； 衛(wèi)星接收天線連接到北斗衛(wèi)星接收機的ANT接口，經(jīng)過北斗衛(wèi)星導航接收機解調(diào)出的高精度IPPS信號通過IPPS信號端口輸出到銣原子鐘的IPPS IN端口，用于馴服銣原子鐘；從銣原子鐘1MHZ輸出端輸出的10MHZ信號傳送到頻率計數(shù)器的外部參考信號輸入端口REF IN，控制計算機經(jīng)USB GPIB轉(zhuǎn)接線連接到頻率計數(shù)器的GPIB接口，被測振蕩器的信號輸出端OUTPUT連接頻率計數(shù)器的測試頻率輸入端IN，將被測振蕩器的信號輸出到頻率計數(shù)器； 晶體振蕩器的調(diào)試方法的步驟包括: 步驟1.北斗衛(wèi)星導航接收機、天線、銣原子鐘長期加電運行，獲得與北斗地面站的同步的高穩(wěn)定度參考10MHZ信號，精度可以達到1E - 12量級，經(jīng)連接電纜送往頻率計數(shù)器的外部參考信號輸入端口 REF IN ； 步驟2.控制計算機的USB端口經(jīng)USB轉(zhuǎn)GPIB連接線與頻率計數(shù)器的GPIB 口連接，由控制計算機控制頻率計數(shù)器按設定指令完成測量方式設定，測量頻次設定，輸入端口設定操作，操作過程如下: O控制計算機確認與頻率計數(shù)器的連接； 2)控制計算機發(fā)出命令設定頻率計數(shù)器切換頻率參考基準從內(nèi)部振蕩器轉(zhuǎn)換為外部REF端口送入的高穩(wěn)定10MHZ頻率基準信號，這樣頻率計數(shù)器的精度就達到1E — 12 ;相對我單位通信產(chǎn)品被測頻率精度< 1E - 9的標準高2?3個數(shù)量級，頻率計數(shù)器自身的穩(wěn)定度誤差可以忽略不計； 3 )發(fā)送采集門限，采集頻度，輸入通道設置等命令；這些命令每次測試前由計算機自動設置，避免操作人員由于設置錯誤、漏項，保證采集數(shù)據(jù)的準確； 4)由控制計算機按界面中相應欄目由操作人員設定的時間間隔，采集次數(shù)開始讀取數(shù)據(jù)；每次采集的原始數(shù)據(jù)寫入EXCEL電子表格中，同時經(jīng)過計算標記在頻率誤差趨勢圖上，每次標記一個點，多個點就組成一條趨勢線，記為曲線1，趨勢圖的橫軸為采集次數(shù)，縱軸為頻率誤差； 5)趨勢圖中設置有一條曲線2，曲線2為操作員在界面中標準頻率欄設置的技術(shù)參數(shù)，此參數(shù)在產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)范中規(guī)定的，操作人員根據(jù)曲線1、曲線2兩條線的不同趨勢走向?qū)⒈粶y振蕩器的頻率調(diào)整到規(guī)定范圍，并且在調(diào)試過程中及時發(fā)現(xiàn)潛在的不穩(wěn)定振蕩晶體，以及時副除； 6)數(shù)據(jù)采集到達設定次數(shù)時，控制計算機停止讀取頻率計數(shù)器中數(shù)據(jù)，將EXCEL中數(shù)據(jù)存入指定文件保存；數(shù)據(jù)可以由分析軟件調(diào)用，進行統(tǒng)計分析計算。
2.如權(quán)利要求1所述高穩(wěn)定度晶體振蕩器的調(diào)試方法，其特征在于，晶體振蕩器的調(diào)試方法的步驟2的操作過程5)的具體過程包括: a.正常情況下，被測振蕩器頻率曲線I會逐步向標準頻率曲線2靠近，經(jīng)過一段時間后穩(wěn)定，曲線I與曲線2基本平行，說明被測振蕩器頻率基本穩(wěn)定但與技術(shù)規(guī)范中規(guī)定的參數(shù)有一定誤差； b.此時可以調(diào)節(jié)振蕩器使曲線I繼續(xù)靠近曲線2，即被測頻率繼續(xù)向希望頻率靠近； C.重復過程a、過程b將曲線I與曲線2調(diào)節(jié)至基本重合，并經(jīng)過在產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范規(guī)定時間內(nèi)運行，兩條線仍然重合，則判定頻率誤差在規(guī)定范圍內(nèi)，校準完成； d.經(jīng)過在產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范規(guī)定時間內(nèi)運行曲線I無法趨近曲線2至平行狀態(tài)或曲線2與曲線I交叉后逐漸離去，說明振蕩器隨時間穩(wěn)定性差，不能在產(chǎn)品中使用，此項調(diào)試過程在一到三個小時內(nèi)進行，需老化考核時，此項調(diào)試過程在I天以上。
【文檔編號】G01R23/10GK104485956SQ201410815303
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月24日
【發(fā)明者】席文 申請人:天津七六四通信導航技術(shù)有限公司