贾丽娜 彭慧丽 于德江 杨 科

(北京无线电计量测试研究所，北京 100039)

1 引 言

高稳晶振以其优异的短稳性能在科学研究中得到越来越多的应用, 对其短期频率稳定度的研究也越来越深入。高稳晶振在工作中, 输出频率受到多种因素的影响, 频率稳定度受到不同程度的恶化。分析研究各个扰动因素及其对稳定度恶化的影响特性, 是高稳晶振研究中提高稳定度的必要途径[1]。

针对晶振老化和温度特性对频率稳定度的影响，研究了不同条件下高稳晶振短期频率稳定度的仿真分析方法。在对时域频率稳定度进行分析的基础上，建立短期频率稳定度仿真分析模型，并结合工程实际引入了晶振老化特性和温度特性对频率稳定度影响的数学模型。利用此模型，对不同老化条件和温度条件下高稳晶振的短期频率稳定度进行了分析计算，仿真分析结果与晶振实测结果较为一致，可为高稳晶体振荡器设计提供指导。

2 时域频率稳定度分析方法

频率稳定度表征方法分为时域和频域两种[2]。频域上通常采用单边带相位噪声描述频率稳定度，时域上则给出了不同方差来描述，其中阿伦方差应用最为广泛。

2.1 频率源信号数学模

频率源的输出信号一般为正弦波信号，可以将此信号表示为

V(t)=[V0+ε(t)]sin[2πf0t+φ(t)]

(1)

式中：V0,f0——标称振幅和频率；ε(t),φ(t)——振幅起伏、相位起伏；t——时间。

分析频率源的稳定度时，主要考虑相位起伏φ(t)的影响。相对频率偏差可以表示为

(2)

其中，

(3)

式中：y(t)——振荡器相对频率偏差，表征了振荡器的频率稳定度；……