在有源晶振中我们都知道有两颗和温度有密切关系的石英晶体振荡器,它们分别是温补晶振和恒温晶振。对于温补晶振TCXO晶体振荡器来说，我们对它的了解可以很透彻了，它是一颗自身带有温度补偿特性的石英晶振，可以通过温度变化来调节晶振频率变化，常运用在具有定位导航功能的电子设备上，例如：GPS定位系统、北斗导航系统、无线卫星导航系统等。而另一颗和温度有密切关系的有源恒温晶体振荡器我们可能了解的并不多，但从名字可以直接看出它与温补晶振的区别，恒温晶振如其名温度是不会变化的，那你想具体了解一下它的作用和运用吗？

时钟技术在现代科学技术中有着广泛的应用，许多领域对时间指标的要求越来越高，如电力、通讯、军事、航空航天等，都需要高精度的同步时钟作为参考，协调整个系统的正常运行。GPS是目前世界上应用范围最广、实用性最强的全球精密授时、测距和导航定位系统。高精度频标目前主要有铷钟、铯钟、氢钟等原子钟以及高精度石英晶体振荡器。其中，高精度石英晶体振荡器以其使用寿命长、价格较为便宜等优点，获得了广泛应用，但是石英晶体振荡器会由于温度、老化等因素产生频率的漂移，长期稳定性较差。为了获得一个短期及长期稳定度都比较优良的时间频率标准，本系统以授时型GPS秒信号为参考，通过数字锁相环对高稳进口晶振的频率进行控制与修正，此方法具有便携、廉价等优势。

针对目前广泛对高精度频率源的需求，利用FPGA设计一种恒温晶振频率校准系统。系统以GPS接收机提供的秒脉冲信号为基准源，通过结合高精度恒温晶振短期稳定度高与GPS长期稳定特性好、跟踪保持特性强的优点，设计数字锁相环调控恒温晶体振荡器OCXO的频率。详细阐述系统的设计原理及方法，测试结果表明，恒温晶振的频率可快速被校准到10MHz，频率偏差小于0.01Hz，具有良好的长期稳定性，适合在多领域中作为时间频率的标准。

GPS接收机选型及恒温贴片晶振测试

一、GPS接收机恒温晶体振荡器测试

系统选用并行12通道，正常接收卫星时，秒脉冲(1PPS)时间精度优于100 ns，并且输出与秒脉冲完全同步的10 kHz信号的Jupiter授时型GPS接收机。由于天线角度、电离层、对流层、多径效应、接收机自身特性的影响，GPS会产生失锁或者虽然锁定但秒信号抖动较大，此时测得的时差数据有很大的噪声分量。在同一地点，当两台Jupiter授时型GPS接收机都正常接收卫星时，连续10小时以一台GPS的1PPS作为基准，对比另一台GPS的1PPS到达时刻，绘出到达时间差的柱状统计图，从图1中可得出，两台GPS接收机正常运行时，两个1PIPS信号的时间差99％以上集中在0～100 ns之间，时间差的均值是54 ns，主要是由GPS天线引起；计算出均方差为7．64 ns，可以看出两台Jupiter GPS接收机的1PPS信号一致性很高，抖动较小。但是对于随机误差引起的1PPS跳变或者GPS接收机偶然锁星失败，虽然也输出1PPS信号，但其精度较低不能作为基准源。

二、恒温晶振OC晶振选型

GPS接收机输出的1PPS信号存在较大的随机误差，但是没有累计误差，而恒温温补晶振时钟信号的随机误差较小，不过由于自身老化和外界温度等一些因素的影响，存在频率漂移现象，具有较大的累计误差。如果恒温晶振长期不问断的运行，频率无法满足工作所需的准确度与稳定度，因此需要通过实时的自动调控压控端电压来进行频率校准。根据卫星时钟信号和恒温晶振时钟信号精度互补这一特点，通过调控军用恒温晶振的压控端，使其输出频率随之改变，以维持短期和长期的时间精度和稳定性。

无线卫星导航系统，它为什么要选择使用OCXO晶振呢？其实道理很简单，OCXO晶振的作用就是使晶振发出的频率保持一定的精确度，保持稳定不变的频率来供应CPU的工作，而导航系统在长时间的工作之中，会产生一定的热量，热量会使晶振频率发生变化，而要使晶振产品在高温度的时候产生稳定的频率，那么使用恒温晶振是最好的选择。这也是和TXCO晶振的不同，TXCO晶振是通过温度变化来调节晶振频率变化的，但随着石英晶振的不断小型化OCXO晶振可能会出现完全取代TXCO晶振的情况，这主要有两点：一是小型化会使石英晶振的频率可变幅度变小，温度补偿更加困难；二是片式封装后在其接作业中，由于焊接温度远高于温补晶振的最大允许温度，会使晶体振子的频率发生变化，若不采限局部散热降温措施，难以将温补晶振的频率变化量控制在±0.5×10－6以下。但是现在值得期待的是，温补晶振的技术水平的提高并没进入到极限，创新的内容和潜力仍较大。对于最终无线卫星定位导航系统的专用晶振到底花落谁家就让我们一起静静等待吧！