专利名称：对讲机的晶体振荡器数字温度补偿方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信装置用晶体振荡器的温度补偿技术，具体是一种对讲机的晶体振荡器数字温度补偿方法及其系统。
在非直接型温度补偿晶体振荡器中，温度检测电路与振荡电路是分离的，改变振荡频率是通过负载电容来实现的，控制通常是用数字方式来进行。如美国专利US5081431公开的数字温度补偿振荡器(DTCXO)等，采用模块化结构，将微外理器、D/A、存储器、晶体振荡器、温度传感器等集成于一个模块中，优点是体积小巧、精度较高、适用范围广，缺点是成本高，价格偏高。
中国专利98127182.0提供了一种改进的数字温度补偿压控振荡器(TCO)，它直接调至选定信道的频率，不需要晶体单元(见说明书第三页26-28行)，它也是一种独立的模块结构。
总之，目前市售的温度补偿振荡器多做成一个模块，作为一个独立部件而存在，通常可做得体积小巧(5×7mm)，精度较高(小于1PPm)，但由于模块由专用IC、晶体及陶瓷基板等组成，因此成本较高，售价较贵，不利于广大用户接受。
本对讲机的晶体振荡器数字温度补偿方法，基于包括微控制器、存储器以及晶体振荡器的系统，其特征在于采取如下步骤a、将温度检测电路检测到的晶体振荡器的温度值送入A/D变换器转换为数字量，b、对讲机的微控制器以所述的数字量为地址从存储器中取出晶体对应的补偿电压数据，经D/A变换器交换成模拟电压，输入晶体振荡器的变容管DVI，进而调节晶体振荡器的频率。
在对讲机中实现上述方法的晶体振荡器数字温度补偿系统，包括微控制器、存储器和晶体振荡器，其特征在于还包括晶体振荡器的温度检测电路、A/D变换器以及D/A变换器；所述微控制器、存储器是对讲机的微控制器和存储器，微控制器根据检测的数字温度量从存储器中取出对应的补偿电压数据，经D/A变换器变换成模拟电压，进而调节晶体振荡器的频率。
本发明采取直接补偿对讲机的锁相环电路的晶体振荡器，从而达到频率的稳定。其与对讲机共用微处理器、存储器、A/D等，充分利用了对讲机中微控制器和存储器等硬件资源，因此，可以大大降低成本，缩小整机的体积。
它将DTCXO部分和对讲机的主控部分结合在一起，不仅资源浪费减少，而且在满足-25℃～+50℃、温率稳定度小于2.5PPm指标条件下，可以大批量生产。
图1是本发明的系统原理框图；图2是AT切型晶体的温度频率特性；图3是温度频率规一化特性曲线；图4是温度频率补偿特性曲线；图5是电压与频差的关系曲线；图6是补偿电压与温度关系曲线。
工作时，在程序的控制下，微控制器(104)根据温度检测电路(102)检测到的环境温度值，从存储器(103)中取出对应的补偿电压数据，经D/A(105)变换成控制电压，通过电阻R1加到晶体振荡器的变容管DVI，使振荡器(101)频率保持稳定。因此，只要预先在存储器中存入为补偿晶体温度频差相对应的补偿电压数据就能实现补偿。
其中，对讲机中一般也需要有微控制器和存储器，因此，无需为晶体振荡器的温度补偿另增加微控制器和存储器，并且，现在很多型号的微控制器都内置有A/D变换器，具体实施例中可以采用内置A/D变换器的微控制器。D/A变换器可以采用集成芯片，本发明采用R-2R电阻网络组成，由于变容管是高阻抗输人，因此R-2R网络的输出可直接作为补偿调谐电压，无需接运放输出。至于晶体振荡器，可直接由晶体与锁相环IC内部电路组成振荡器。综上所述，由于与对讲机共用器件，可以大大节省成本。
本发明另一个突出特点就是补偿电压数据的产生方法，一般数字温度补偿晶体振荡器的补偿数据，需要扫描并记录整个温度范围内的晶体振荡器的特性，从而产生相应的补偿数据。其优点是各温度点的补偿数据精确，晶体振荡器的输出频率稳定度高，其缺点是需昂贵的晶体测试仪器和相对多的测试时间。
本发明根据AT切型晶体特性，由专业晶体生产厂家提供-30℃、-20℃、+15℃、+40℃、+60℃五个温度点频差值，计算出补偿电压数值。其优点是免除对昂贵的晶体测试仪器的投资，晶体温度点的测试由专业晶体生产厂家完成，通常晶体厂家均具有较好的晶体测试仪器，且测试温度点只需五个，因此测试时间相对短，其不足之处是精度稍差，但对于小于2.5PPm频率稳定度的标准是绝对无问题的。
补偿电压数据的产生方法具体如下AT切型晶体具有如图2所示的温度频率特性，由于切割角的变化，每一个晶体在各个温度点的频差都不相同，但都能用公式(1)描述，只是各次系数有所不同。
Δf/f＝a0(T-T0)4+b0(T-T0)3+c0(T-T0)2+d0(T-T0)+e0(1)式中T(-30℃～+60℃)任意温度点T025℃参考温度对于特定的晶体，使用厂方给出的-20℃、+15℃、+40℃、+60℃五个温度点频差值，使用矩阵方程求出该晶体的系数a0～e0之值，然后用公式计算出个温度点对应的频差，画出如图3所示的规一化(取25℃值为参考零值)曲线。取其反值(为使频差等于零需要提供的频差补偿值)，如图4。再利用已经测得的补偿电压与补偿频差的关系公式(2)，Vc＝0.0001(Δf/f+7)3+0.0006(Δf/f+7)2+0.1411(Δf/f+7)+0.6061(2)曲线如图5，就可计算补偿电压值，如图6补偿电压与温度关系曲线，将其量化存入E2PROM(103)中就完成了该晶体的补偿工作。
以上计算补偿电压的过程已编成微机软件，工作时，根据厂家的晶体编号，将晶体相应五个点的温度频差值用键盘输入微机中，就可以形成该晶体对应的补偿数据，然后通过接口写人装有该晶体的对讲机的E2PROM(103)中，就完成了补偿工作。
权利要求
1.一种对讲机的晶体振荡器数字温度补偿方法，基于包括微控制器和存储器的系统，其特征在于采取如下步骤a、将温度检测电路检测到的晶体振荡器的温度值送入A/D变换器转换为数字量，b、对讲机的微控制器以所述的数字量为地址从存储器中取出晶体对应的补偿电压数据，经D/A变换器交换成模拟电压，输入晶体振荡器的变容管DVI进而调节晶体振荡器的频率。
2.根据权利要求1所述对讲机的晶体振荡器数字温度补偿方法，其特征在于存储器中驻留有所用晶体振荡器的补偿电压数据表。
3.根据权利要求2对讲机的晶体振荡器数字温度补偿方法，其特征在于所述存储器中的所用晶体振荡器的补偿电压数据表，是根据AT切型晶体特性，由所用晶体的-30℃、-20℃、+15℃、+40℃、+60℃五个温度点频差值计算出的。
4.对讲机的晶振数字温度补偿系统，包括微控制器、存储器和晶体振荡电路，其特征在于还包括晶体振荡电路的温度检测电路、A/D变换器以及D/A变换器；所述微控制器、存储器是对讲机的微控制器和存储器，微控制器根据检测的数字温度量从存储器中取出对应的补偿电压数据，经D/A变换器交换成模拟电压，进而调节晶体振荡电路的频率。
5.根据权利要求4所述对讲机的晶振数字温度补偿系统，其特征在于所述A/D变换器是微控制器的内置式A/D变换器。
6.根据权利要求4所述对讲机的晶振数字温度补偿系统，其特征在于所述D/A变换器采用电阻网络变换器。
全文摘要
一种对讲机的晶体振荡器数字温度补偿方法，基于包括微控制器、存储器以及晶体振荡器的系统，其特征在于采取如下步骤a.将温度检测电路检测到的晶体振荡器的温度值送入A/D变换器转换为数字量；b.对讲机的微控制器以所述的数字量为地址从存储器中取出晶体对应的补偿电压数据，经D/A变换器交换成模拟电压，输入晶体振荡器的变容管DVI，进而调节晶体振荡器的频率。其与对讲机共用微处理器、存储器、A/D等，充分利用了对讲机中微控制器和存储器等硬件资源，因此，可以大大降低成本，缩小整机的体积；而且在满足－25℃～+50℃、温率稳定度小于2.5PPm指标条件下，可以大批量生产。
文档编号H04Q5/24GK1411288SQ01129748
公开日2003年4月16日 申请日期2001年10月10日 优先权日2001年10月10日
发明者曾少球 申请人:德金通电讯(深圳)有限公司