[发明专利]一种改善动态热漂移的晶振

说明书

本发明提供一种改善动态热漂移的晶振，该晶振包括压电元件，所述压电元件的材质为石英晶片，所述石英晶片的AT切割角为θ，所述θ与C₁系数相对应。该晶振通过最优化的拟合曲线的系数C₁确认了内部压电元件石英晶片的AT切割角θ，从而改善了整个晶振动态热漂移的缺陷，提高了晶振的频率稳定度。

技术领域

本发明涉及晶振技术领域，尤其涉及一种改善动态热漂移的晶振。

背景技术

在温补晶振实际射频系统的应用中，随著通讯速度的加快(2G到3G到4G到5G)，芯片的发热量会持续增加；并且，由于省电模式的关系，射频芯片常处于开开关关的频繁切换状态中，容易导致温补晶振产生动态的温度变化(频繁短时间内升温，短时间内降温)。而整个温补晶振的频率稳定度与其内部温度变化息息相关。

现有技术中，技术人员一般通过以下三种方式改善晶振的内部温度变化从而改善其动态热漂移的缺陷：第一，减小晶振的整体体积；第二，将基座设置为“H”形状，使得压电元件与集成芯片可以同时快速感应温度的变化；第三，通过寻找合适的压电元件即石英晶片的切割角度(对于高频一般是AT切割角)，如图1所示，不同的切割角度会有不同的频率温度特性曲线。其中，第一种改善方式是惯用的技术手段，也较容易实现。第二种方式也是较为成熟的技术手段。而选择合适的石英晶片的切割角度虽然看是显而易见的技术手段，但却是非常复杂的一个选择过程，对于不同的温度范围应该选择什么样的切割角度才能使得晶振的频率稳定性最好？针对该问题，美国高通公司做出了较多的研究，针对温度在-30～105℃的范围内，通过数学建模对温度补偿晶振的石英晶片的不同AT切割角度的频率温度特性曲线进行了拟合，拟合出以下频率温度特性函数：f(t)＝C₃(t-t₀)³+C₂(t-t₀)²+C₁(t-t₀)+C₀，并确定了相关系数C₁、C₂和C₃的取值方式和取值范围，其中，C₁为频率温度曲线在25℃和35℃之间的平均斜率；C₂的取值方式：从C1参数找到测得的温度曲线与一阶估计之间的差，再使用三阶最小二乘拟合法找到C3项，且选择t₀＝32℃；C₃的取值方式：先从频率温度曲线中删除三阶和一阶项，再使用二阶最小二乘拟合法找到C2项，且选择t₀＝32℃。高通公司在函数中通过改变系数的取值从而选取频率稳定度最好的频率温度曲线，再去近似不同切割角度的实测频率温度特性曲线，从而达到从侧面找到合适的AT切割角度，所以技术人员可以通过每一C₁的取值确认切割角度的具体取值。

如上述所言，为了达到晶振频率相对温度的变化最小，实现晶振稳定性最好，不同的温度范围有着不同的切割角度要求。现有技术中特别针对温度在25-60摄氏度范围内的石英晶片较佳AT切割角度的研究尚未可见，对其系数和曲线的优化从而寻找最合适的AT切割角度显得尤为必要。

发明内容

本发明提供一种改善动态热漂移的晶振，通过曲线的优化和系数的取值来确认温补晶振的石英晶片的AT切割角度，从而设计出频率稳定度非常高的晶振，有效的改善了动态热漂移的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：

一种改善动态热漂移的晶振，该晶振包括压电元件，所述压电元件的材质为石英晶片，所述石英晶片的AT切割角为θ，所述θ与C₁系数相对应，且C₁系数满足以下频率温度特性函数条件：