振荡器频率稳定度

恒温晶体振荡器的参数恒温晶体振荡器（Temperature Compensated Crystal Oscillator，TCXO）是一种高精度、稳定性好的电子元件，被广泛应用于通信、航空等领域中精细的定时和频率控制。

TCXO的参数直接影响到其性能表现，本文将对TCXO的参数进行详细介绍。

频率稳定度频率稳定度是指晶体振荡器在恒温和适当负载条件下，其输出频率与标准频率的偏差。

频率稳定度是TCXO的主要性能指标，通常用ppm（百万分之一）作为评价单位。

TCXO的频率稳定度可分为短期稳定度和长期稳定度。

短期稳定度短期稳定度是指在秒钟至分钟级别的时序范畴内，晶体振荡器输出频率的稳定性。

其受到振荡器自身产生的相噪声和振荡器所处环境噪声的影响。

短期稳定度一般可以通过闪烁度（Allan Deviation，ADEV）来评估，单位为ppb（十亿分之一）。

长期稳定度长期稳定度是指在小时至年级别的时序范畴内，晶体振荡器输出频率的稳定性。

其主要受到器件产生的温度变化和老化的影响。

长期稳定度一般用ppm/年来衡量。

工作温度范围TCXO的工作温度范围通常由低温极限、高温极限和电气性能（如频率变化量、相位噪声等）限制。

在实际应用中，根据TCXO的工作环境，选择合适的工作温度范围可以提升性能稳定性。

电源电压和功耗电源电压和功耗是TCXO另一个重要的参数。

它们直接影响到TCXO的应用范围和功耗控制。

TCXO的功耗主要由振荡器电路和整体电路决定。

因此，根据具体应用的要求，选择合适的电源电压和功耗对于延长TCXO的使用寿命和提升性能十分关键。

阻尼比和载波抑制比阻尼比和载波抑制比是TCXO的两个次要参数，其影响不同场景下的使用效果。

阻尼比阻尼比是指TCXO在振荡过程中，由于容耦电路的存在，从振荡过程中移走的比例。

其目的是消除晶体振荡过程中容耦电路的特性带来的不良影响，提高振荡器的稳定性。

载波抑制比载波抑制比是指TCXO输出频率（基频）与第一谐波高频组成信号大小的比值。

模拟电子技术基础知识振荡器的频率稳定性与调谐技巧模拟电子技术中的振荡器在电子系统中起到了非常重要的作用，它能够产生稳定的信号，用于时钟同步、频率合成等应用。

然而，在振荡器的设计和调试过程中，频率稳定性和调谐技巧是需要非常重视的方面。

本文将介绍振荡器频率稳定性的评估方法以及调谐技巧的一些基本原则。

一、频率稳定性的评估方法频率稳定性是指振荡器输出频率的变化程度，常用的评估方法有相对稳定度和绝对稳定度。

1. 相对稳定度相对稳定度是指振荡器频率变化相对于整个输出频率范围的百分比。

通常使用相对频率偏差（Relative Frequency Deviation，RFD）来进行评估。

RFD的计算公式如下所示：RFD = (f_max - f_min) / f_avg * 100%其中，f_max为振荡器输出频率的最大值，f_min为最小值，f_avg为平均值。

通过相对稳定度的评估，可以比较不同振荡器在频率稳定性方面的优劣。

2. 绝对稳定度绝对稳定度是指振荡器输出频率的变化程度与参考标准频率的偏差。

常用的评估指标有绝对频率偏差（Absolute Frequency Deviation，AFD）和位移调制指标（Displacement Modulation Index，DMI）。

AFD表示振荡器输出频率与参考标准频率之间的误差，常用单位为Hz。

AFD越小，说明振荡器的频率稳定性越好。

DMI衡量振荡器输出频率在不同幅度的调制信号作用下的变化程度。

一般来说，DMI越小，说明振荡器的频率稳定性越好。

二、调谐技巧的基本原则在实际振荡器的设计和调试中，为了获得稳定的输出频率，需要注意一些调谐技巧的基本原则。

1. 选择合适的振荡器结构振荡器结构的选择对频率稳定性有着直接的影响。

常见的振荡器结构包括LC振荡器、晶体振荡器、RC振荡器等。

不同结构的振荡器适用于不同的应用场景，需要根据实际需求选择合适的结构。

2. 使用稳定的元器件振荡器的频率稳定性还与使用的元器件的稳定性有关。

电路基础原理探究振荡器的稳定性和频率稳定度在电路中，振荡器是一种生成连续信号的电路，它可以产生周期性的电信号波形。

在许多应用中，我们需要一个稳定且准确的振荡器，因此，振荡器的稳定性和频率稳定度成为了电路工程师们关注的核心问题。

一、振荡器的分类振荡器可以分为两类：正反馈振荡器和负反馈振荡器。

正反馈振荡器是由一组放大器和带有正反馈的反馈回路组成的，其输出信号会在反馈回路中被放大并重新输入到放大器中，从而形成周期性信号。

负反馈振荡器是由一个带有负反馈的放大器和适当的电路组成的，负反馈电路会使输出信号变得稳定，从而实现振荡。

本文主要讨论正反馈振荡器的稳定性和频率稳定度。

二、振荡器的基础原理正反馈振荡器的核心是正反馈回路，其中包含了一些被称为振荡器反馈回路的网络组件。

这些组件可以将一部分输出信号反馈到振荡器的输入端口，从而产生振荡。

正反馈回路具有放大系数大的特点，它可以为输入信号提供增益，使其保持稳定且连续。

三、稳定性的影响因素为了实现稳定的振荡，必须满足振荡器的增益和相位条件，否则就会出现不稳定的振荡。

而振荡器的增益和相位与反馈回路的频率有关，因此对于反馈回路的频率变化非常敏感。

1. 器件的非线性特性许多电子元器件在不同的工作条件下具有不同的电特性，这种非线性特性会影响到振荡器的性能。

例如，常用的集成电路中的放大器，在不同的电源电压和工作温度条件下，其放大倍数和特性都会发生变化，从而对整个振荡器的稳定性产生影响。

2. 外界的干扰振荡器可能受到来自外部电磁场的干扰，例如电源线或附近的电气设备，这些干扰会破坏振荡器反馈回路的稳定性。

四、频率稳定度的影响因素振荡器的频率稳定度是指它的输出频率与稳定的参考频率的差异。

频率稳定度取决于反馈回路的稳定性和振荡器的噪声特性。

1. 电容和电感正反馈振荡器通常使用电容和电感构成的反馈网络。

这两个元件的电性质和体积大小会影响反馈回路的频率响应，从而影响振荡器的稳定性和频率稳定度。

5.4 振荡器的频率稳定度⇒产生等幅持续的振荡满足起振、平衡和稳定三个条件波形。

⇒振荡器的瞬时当受到外界或振荡器内部不稳定因素干扰相位（或频率）会在平衡点附近随机变化。

频率稳定度f与标称频率0f偏离的程度。

用于衡量实际振荡频率osc频率稳定度是振荡器最为重要的性能指标之一。

现代电子技术的飞速发展对振荡器的频率稳定度提出了越来越高的要求。

通信系统的频率不稳定，就会因漏失信号而无法通信，如调频广播发射机的频率不稳，调频接收机就不能准确接收，如调频广播发射机的频率准确、稳定，则接收机在不需要调谐的情况下能够实现自动收听和转播；在数字电路中，时钟不稳会引起时序关系的混乱；测量仪器的频率不稳定会引起较大的测量误差；军事保密通信及空间技术对频率稳定度提出了更为严格的要求。

例如，要实现与火星通信，频率的相对误差不能大于1110-数量级。

倘若给距离地球5600万千米卫星定位，要求频率的相对误差不能大于1210-数量级。

1 频率准确度和频率稳定度评价振荡频率的主要指标是频率准确度和频率稳定度。

频率准确度表明实际工作频率偏离标称频率的程度，分为绝对频率准确度和相对频率准确度。

绝对频率准确度是实际工作频率osc f 与标称频率0f 的偏差0osc f f f ∆=- （5.4.1） 相对频率准确度是频率偏差f ∆与标称频率之比000osc f f f f f -∆= （5.4.2） 频率稳定度是在指定时间间隔内频率准确度变化的最大值。

也分为绝对频率稳定度和相对频率稳定度。

最常用的是相对频率稳定度，简称频率稳定度，以δ表示0max 0osc f f f δ-=时间间隔 （5.4.3） 其中0max osc f f -是某一间隔内的最大频率偏移。

如某振荡器标称频率为5MHz ，在一天所测的频率中，与标称值偏离最大的一个频率点为4.99995MHz ，则该振荡器的频率稳定度为605max60(4.99995 5)10110/510osc f f dayf δ--⨯-===⨯⨯day day 在频率准确度与频率稳定度两个指标中，频率稳定度更为重要。

设计调频载波振荡器频率稳定度达广播级要求调频载波振荡器是无线通信领域中非常重要的组件之一，它是调频调制解调过程中产生和接收信号的关键部分。

为了满足广播级要求下的频率稳定度，需要设计一种高精度的调频载波振荡器。

一、调频载波振荡器的基本原理调频载波振荡器的基本原理是利用谐振电路产生稳定的射频信号，通过调整振荡电路的参数来实现信号的频率调制。

调频载波振荡器通常由振荡电路和调节电路两部分组成。

振荡电路通常采用LC谐振电路或者晶体谐振器，其中晶体谐振器是一种非常稳定的振荡器，适合用于广播通信领域。

调节电路通过调节电容或电感的数值来改变振荡电路的频率，从而实现调频功能。

调节电路一般由电压控制电容（Voltage Controlled Capacitor，简称VVC）或压控晶体振荡器（Voltage ControlledCrystal Oscillator，简称VCXO）等组成，其中VVC的调节范围较大，而VCXO的频率调节范围较小，但是稳定性较好。

二、提高调频载波振荡器频率稳定度的方法1.采用高稳定性的晶体谐振器：晶体谐振器具有非常高的频率稳定度，能够满足广播级要求下的频率稳定度。

2.采用温度补偿技术：由于温度的变化对振荡器频率稳定度有很大的影响，可以采用温度补偿电路来对振荡器频率进行自动或手动调整，从而提高频率稳定度。

3.采用相位锁定环（PLL）技术：相位锁定环是一种自动控制系统，可以将输入信号和参考信号的相位进行锁定，从而保持振荡器的频率稳定。

相位锁定环具有快速锁定、稳定性好等特点，常用于频率合成和时钟同步等应用中。

4.采用数字补偿技术：通过数字信号处理的方法对振荡器输出信号进行频率校正，以提高频率稳定度。

常见的数字补偿技术有自适应滤波器、自适应反馈等。

三、设计调频载波振荡器的注意事项1.选择合适的振荡电路和调节电路：根据应用需求选择合适的振荡电路和调节电路，既要考虑频率稳定度，又要考虑调频范围和功耗等因素。

石英振荡器参数
石英振荡器是一种利用石英晶体的谐振特性来产生稳定的频率信
号的设备。

它具有以下几个重要参数：
1. 频率（Frequency）：石英振荡器的输出频率是其最重要的参
数之一，通常以赫兹（Hz）为单位表示。

常见的石英振荡器频率包括
10 MHz、20 MHz等。

2. 稳定度（Stability）：石英振荡器的稳定度决定了频率信号
的稳定程度。

稳定度一般以频率偏移或频率漂移来表示，通常在ppm （每百万分之）或ppb（每十亿分之）范围内。

较高的稳定度意味着频率变化较小，信号更稳定。

3. 相位噪声（Phase noise）：相位噪声是指振荡器输出信号中
含有非期望的相位变化，通常以dBc/Hz（每赫兹下的相对功率）表示。

相位噪声较低的石英振荡器会产生更干净、噪声较少的信号。

4. 工作电压（Operating voltage）：石英振荡器的工作电压指
振荡器所需的电源电压。

常见的工作电压为3.3V或5V，不同工作电压适用于不同的应用场景。

5. 工作温度范围（Operating temperature range）：石英振荡
器的工作温度范围是指振荡器能够正常工作的温度范围。

典型的工作
温度范围为-40℃至+85℃，或者更广泛的-55℃至+125℃。

这些参数可以根据具体的应用需求进行选择，以满足频率稳定和
噪声要求。

三种振荡器常用的稳频方法介绍在卫星电视接收机的高频头中，本机振荡器的工作频率很高，处在微波频段。

根据下变频的要求，本机振荡频率与输入信号频率相差一个中频，第一中频的频率范围为950MHZ~1450MHZ，对于C波段，通常采用高本振频率方案，输入信号的频率范围为3.70GHZ~4.20GHZ，本振频率为5.15GHZ；对于KU波段，通常采用低本振方案，输入信号的频率范围为11.70GHZ~12.20GHZ，本振频率为1.075GHZ。

由于高频头放置于到外，环境温度变化形成较大的温差，往往会使本的振频率产生漂移，从而产生跑台现象。

因此，要求本振频率在不同的环境温度中（-330~+60℃）产生的最大频偏小于2MHZ。

振荡器常用的稳频方法有3种：晶振倍频法、锁相环稳频法和高Q值谐振倍频法，下面分别予以介绍。

1、晶振倍频法：因为晶体工作频率一般不能很高，所以先在较低的频率上构成一个晶体振荡电路，然后利用非线性电路得到该振荡频率的高次谐波，通过选频回路选出该高次谐波分量，再进行放大。

由于倍频的倍数较大，通常需要使用多级倍频器级联。

这种稳频方式虽然能获得较高的稳定度，但结构复杂，体积大、效率低、谐波干扰大，仅在早期的微波通信中得到应用。

2、锁相环稳频法：微波振荡器由压振荡器组成，在输出端取出一部分能量，经微波分频后，与一个晶体振荡器产生的基准频率进行相位比较，得到的误差信号经环路滤波器平滑滤波后，用来控制微波压振荡器的控制电压，使得振荡器的频率与基准频率锁定。

这种稳频方法可使微波振荡器的频稳度与晶振的频稳度保持在同一数量级上，效果最好，本振相位噪声最低，只是电路较复杂，成本较高，主要用于卫星数字电视、卫星数字通信等要求较高的场合。

在25℃测试条件下，对于C波段、KU波段单本振单极化数字宽带锁相环高频头，采用PLL锁相技术后，本振稳定性较好，一般本振频率稳定度为100KHZ；对于C/KU双波段双本振双极化单输出（或双输出）高频头，一般本振频率稳定度为500KHZ。