專利名稱：對(duì)講機(jī)的晶體振蕩器數(shù)字溫度補(bǔ)償方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信裝置用晶體振蕩器的溫度補(bǔ)償技術(shù)，具體是一種對(duì)講機(jī)的晶體振蕩器數(shù)字溫度補(bǔ)償方法及其系統(tǒng)。
在非直接型溫度補(bǔ)償晶體振蕩器中，溫度檢測(cè)電路與振蕩電路是分離的，改變振蕩頻率是通過負(fù)載電容來實(shí)現(xiàn)的，控制通常是用數(shù)字方式來進(jìn)行。如美國專利US5081431公開的數(shù)字溫度補(bǔ)償振蕩器(DTCXO)等，采用模塊化結(jié)構(gòu)，將微外理器、D/A、存儲(chǔ)器、晶體振蕩器、溫度傳感器等集成于一個(gè)模塊中，優(yōu)點(diǎn)是體積小巧、精度較高、適用范圍廣，缺點(diǎn)是成本高，價(jià)格偏高。
中國專利98127182.0提供了一種改進(jìn)的數(shù)字溫度補(bǔ)償壓控振蕩器(TCO)，它直接調(diào)至選定信道的頻率，不需要晶體單元(見說明書第三頁26-28行)，它也是一種獨(dú)立的模塊結(jié)構(gòu)。
總之，目前市售的溫度補(bǔ)償振蕩器多做成一個(gè)模塊，作為一個(gè)獨(dú)立部件而存在，通常可做得體積小巧(5×7mm)，精度較高(小于1PPm)，但由于模塊由專用IC、晶體及陶瓷基板等組成，因此成本較高，售價(jià)較貴，不利于廣大用戶接受。
本對(duì)講機(jī)的晶體振蕩器數(shù)字溫度補(bǔ)償方法，基于包括微控制器、存儲(chǔ)器以及晶體振蕩器的系統(tǒng)，其特征在于采取如下步驟a、將溫度檢測(cè)電路檢測(cè)到的晶體振蕩器的溫度值送入A/D變換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，b、對(duì)講機(jī)的微控制器以所述的數(shù)字量為地址從存儲(chǔ)器中取出晶體對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)，經(jīng)D/A變換器交換成模擬電壓，輸入晶體振蕩器的變?nèi)莨蹹VI，進(jìn)而調(diào)節(jié)晶體振蕩器的頻率。
在對(duì)講機(jī)中實(shí)現(xiàn)上述方法的晶體振蕩器數(shù)字溫度補(bǔ)償系統(tǒng)，包括微控制器、存儲(chǔ)器和晶體振蕩器，其特征在于還包括晶體振蕩器的溫度檢測(cè)電路、A/D變換器以及D/A變換器；所述微控制器、存儲(chǔ)器是對(duì)講機(jī)的微控制器和存儲(chǔ)器，微控制器根據(jù)檢測(cè)的數(shù)字溫度量從存儲(chǔ)器中取出對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)，經(jīng)D/A變換器變換成模擬電壓，進(jìn)而調(diào)節(jié)晶體振蕩器的頻率。
本發(fā)明采取直接補(bǔ)償對(duì)講機(jī)的鎖相環(huán)電路的晶體振蕩器，從而達(dá)到頻率的穩(wěn)定。其與對(duì)講機(jī)共用微處理器、存儲(chǔ)器、A/D等，充分利用了對(duì)講機(jī)中微控制器和存儲(chǔ)器等硬件資源，因此，可以大大降低成本，縮小整機(jī)的體積。
它將DTCXO部分和對(duì)講機(jī)的主控部分結(jié)合在一起，不僅資源浪費(fèi)減少，而且在滿足-25℃～+50℃、溫率穩(wěn)定度小于2.5PPm指標(biāo)條件下，可以大批量生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)原理框圖；圖2是AT切型晶體的溫度頻率特性；圖3是溫度頻率規(guī)一化特性曲線；圖4是溫度頻率補(bǔ)償特性曲線；圖5是電壓與頻差的關(guān)系曲線；圖6是補(bǔ)償電壓與溫度關(guān)系曲線。
工作時(shí)，在程序的控制下，微控制器(104)根據(jù)溫度檢測(cè)電路(102)檢測(cè)到的環(huán)境溫度值，從存儲(chǔ)器(103)中取出對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)，經(jīng)D/A(105)變換成控制電壓，通過電阻R1加到晶體振蕩器的變?nèi)莨蹹VI，使振蕩器(101)頻率保持穩(wěn)定。因此，只要預(yù)先在存儲(chǔ)器中存入為補(bǔ)償晶體溫度頻差相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)就能實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。
其中，對(duì)講機(jī)中一般也需要有微控制器和存儲(chǔ)器，因此，無需為晶體振蕩器的溫度補(bǔ)償另增加微控制器和存儲(chǔ)器，并且，現(xiàn)在很多型號(hào)的微控制器都內(nèi)置有A/D變換器，具體實(shí)施例中可以采用內(nèi)置A/D變換器的微控制器。D/A變換器可以采用集成芯片，本發(fā)明采用R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)組成，由于變?nèi)莨苁歉咦杩馆斎?，因此R-2R網(wǎng)絡(luò)的輸出可直接作為補(bǔ)償調(diào)諧電壓，無需接運(yùn)放輸出。至于晶體振蕩器，可直接由晶體與鎖相環(huán)IC內(nèi)部電路組成振蕩器。綜上所述，由于與對(duì)講機(jī)共用器件，可以大大節(jié)省成本。
本發(fā)明另一個(gè)突出特點(diǎn)就是補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)的產(chǎn)生方法，一般數(shù)字溫度補(bǔ)償晶體振蕩器的補(bǔ)償數(shù)據(jù)，需要掃描并記錄整個(gè)溫度范圍內(nèi)的晶體振蕩器的特性，從而產(chǎn)生相應(yīng)的補(bǔ)償數(shù)據(jù)。其優(yōu)點(diǎn)是各溫度點(diǎn)的補(bǔ)償數(shù)據(jù)精確，晶體振蕩器的輸出頻率穩(wěn)定度高，其缺點(diǎn)是需昂貴的晶體測(cè)試儀器和相對(duì)多的測(cè)試時(shí)間。
本發(fā)明根據(jù)AT切型晶體特性，由專業(yè)晶體生產(chǎn)廠家提供-30℃、-20℃、+15℃、+40℃、+60℃五個(gè)溫度點(diǎn)頻差值，計(jì)算出補(bǔ)償電壓數(shù)值。其優(yōu)點(diǎn)是免除對(duì)昂貴的晶體測(cè)試儀器的投資，晶體溫度點(diǎn)的測(cè)試由專業(yè)晶體生產(chǎn)廠家完成，通常晶體廠家均具有較好的晶體測(cè)試儀器，且測(cè)試溫度點(diǎn)只需五個(gè)，因此測(cè)試時(shí)間相對(duì)短，其不足之處是精度稍差，但對(duì)于小于2.5PPm頻率穩(wěn)定度的標(biāo)準(zhǔn)是絕對(duì)無問題的。
補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)的產(chǎn)生方法具體如下AT切型晶體具有如圖2所示的溫度頻率特性，由于切割角的變化，每一個(gè)晶體在各個(gè)溫度點(diǎn)的頻差都不相同，但都能用公式(1)描述，只是各次系數(shù)有所不同。
Δf/f＝a0(T-T0)4+b0(T-T0)3+c0(T-T0)2+d0(T-T0)+e0(1)式中T(-30℃～+60℃)任意溫度點(diǎn)T025℃參考溫度對(duì)于特定的晶體，使用廠方給出的-20℃、+15℃、+40℃、+60℃五個(gè)溫度點(diǎn)頻差值，使用矩陣方程求出該晶體的系數(shù)a0～e0之值，然后用公式計(jì)算出個(gè)溫度點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻差，畫出如圖3所示的規(guī)一化(取25℃值為參考零值)曲線。取其反值(為使頻差等于零需要提供的頻差補(bǔ)償值)，如圖4。再利用已經(jīng)測(cè)得的補(bǔ)償電壓與補(bǔ)償頻差的關(guān)系公式(2)，Vc＝0.0001(Δf/f+7)3+0.0006(Δf/f+7)2+0.1411(Δf/f+7)+0.6061(2)曲線如圖5，就可計(jì)算補(bǔ)償電壓值，如圖6補(bǔ)償電壓與溫度關(guān)系曲線，將其量化存入E2PROM(103)中就完成了該晶體的補(bǔ)償工作。
以上計(jì)算補(bǔ)償電壓的過程已編成微機(jī)軟件，工作時(shí)，根據(jù)廠家的晶體編號(hào)，將晶體相應(yīng)五個(gè)點(diǎn)的溫度頻差值用鍵盤輸入微機(jī)中，就可以形成該晶體對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償數(shù)據(jù)，然后通過接口寫人裝有該晶體的對(duì)講機(jī)的E2PROM(103)中，就完成了補(bǔ)償工作。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)講機(jī)的晶體振蕩器數(shù)字溫度補(bǔ)償方法，基于包括微控制器和存儲(chǔ)器的系統(tǒng)，其特征在于采取如下步驟a、將溫度檢測(cè)電路檢測(cè)到的晶體振蕩器的溫度值送入A/D變換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，b、對(duì)講機(jī)的微控制器以所述的數(shù)字量為地址從存儲(chǔ)器中取出晶體對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)，經(jīng)D/A變換器交換成模擬電壓，輸入晶體振蕩器的變?nèi)莨蹹VI進(jìn)而調(diào)節(jié)晶體振蕩器的頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述對(duì)講機(jī)的晶體振蕩器數(shù)字溫度補(bǔ)償方法，其特征在于存儲(chǔ)器中駐留有所用晶體振蕩器的補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)表。
3.根據(jù)權(quán)利要求2對(duì)講機(jī)的晶體振蕩器數(shù)字溫度補(bǔ)償方法，其特征在于所述存儲(chǔ)器中的所用晶體振蕩器的補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)表，是根據(jù)AT切型晶體特性，由所用晶體的-30℃、-20℃、+15℃、+40℃、+60℃五個(gè)溫度點(diǎn)頻差值計(jì)算出的。
4.對(duì)講機(jī)的晶振數(shù)字溫度補(bǔ)償系統(tǒng)，包括微控制器、存儲(chǔ)器和晶體振蕩電路，其特征在于還包括晶體振蕩電路的溫度檢測(cè)電路、A/D變換器以及D/A變換器；所述微控制器、存儲(chǔ)器是對(duì)講機(jī)的微控制器和存儲(chǔ)器，微控制器根據(jù)檢測(cè)的數(shù)字溫度量從存儲(chǔ)器中取出對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)，經(jīng)D/A變換器交換成模擬電壓，進(jìn)而調(diào)節(jié)晶體振蕩電路的頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述對(duì)講機(jī)的晶振數(shù)字溫度補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于所述A/D變換器是微控制器的內(nèi)置式A/D變換器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述對(duì)講機(jī)的晶振數(shù)字溫度補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于所述D/A變換器采用電阻網(wǎng)絡(luò)變換器。
全文摘要
一種對(duì)講機(jī)的晶體振蕩器數(shù)字溫度補(bǔ)償方法，基于包括微控制器、存儲(chǔ)器以及晶體振蕩器的系統(tǒng)，其特征在于采取如下步驟a.將溫度檢測(cè)電路檢測(cè)到的晶體振蕩器的溫度值送入A/D變換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；b.對(duì)講機(jī)的微控制器以所述的數(shù)字量為地址從存儲(chǔ)器中取出晶體對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償電壓數(shù)據(jù)，經(jīng)D/A變換器交換成模擬電壓，輸入晶體振蕩器的變?nèi)莨蹹VI，進(jìn)而調(diào)節(jié)晶體振蕩器的頻率。其與對(duì)講機(jī)共用微處理器、存儲(chǔ)器、A/D等，充分利用了對(duì)講機(jī)中微控制器和存儲(chǔ)器等硬件資源，因此，可以大大降低成本，縮小整機(jī)的體積；而且在滿足－25℃～+50℃、溫率穩(wěn)定度小于2.5PPm指標(biāo)條件下，可以大批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H04Q5/24GK1411288SQ01129748
公開日2003年4月16日 申請(qǐng)日期2001年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月10日
發(fā)明者曾少球 申請(qǐng)人:德金通電訊(深圳)有限公司