《電子技術(shù)應用》
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三种石英晶体谐振器频率测试方法对比分析研究
电子技术应用
蔡光跃1，2，刘晓辉1，翟红国3
1.上海电子信息职业技术学院 通信与信息工程学院；2.上海泮奂电子科技有限公司； 3.深圳市鼎阳科技有限公司
摘要： 测试石英晶体谐振器频率的传统方法有间接计算法、信号源起振法和网络分析仪法，三种方法各有大的缺陷。根据石英晶体谐振器频率的特点，提出三种新的测试方法：示波器测试法、频率计测试法和频谱仪测试法。这三种方法在基本测试原理、设备配置要求、测试精度和适用环境等方面存在差异。对三种方法的优缺点进行了详细比较，并针对不同应用条件提出了选用建议：如果只单纯测量石英晶体谐振器频率，选用频谱仪测试法；如果需要测量频率的同时还需要知道频率的特性等内容，宜选用频率计测试法；示波器测试法则可用在对石英晶体谐振器频率定性的粗测。此外，还根据各自的优势探讨了仪器协作测试的可能性。
中圖分類號：TM935.1 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.244920
中文引用格式： 蔡光躍，劉曉輝，翟紅國. 三種石英晶體諧振器頻率測試方法對比分析研究[J]. 電子技術(shù)應用，2024，50(5)：30-34.
英文引用格式： Cai Guangyue，Liu Xiaohui，Zhai Hongguo. Comparative analysis and research on three frequency testing methods for quartz crystal resonators[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(5)：30-34.
Comparative analysis and research on three frequency testing methods for quartz crystal resonators
Cai Guangyue1，2，Liu Xiaohui1，Zhai Hongguo3
1.School of Communication & Information Engineering， Shanghai Technical Institute of Electronics & Information； 2.Shanghai Panhuan Electronic Technology Co.， Ltd.； 3.Siglent Technology Co.， Ltd.
Abstract： The traditional methods for testing the frequency of quartz crystal resonators include indirect calculation method, signal source oscillation method, and network analyzer method, each of which has significant shortcomings. This article proposes three new testing methods based on the frequency characteristics of quartz crystal resonators: oscilloscope testing method, frequency meter testing method, and spectrograph testing method. These three methods differ in basic testing principles, equipment configuration requirements, testing accuracy, and applicable environments. This article provides a detailed comparison of the advantages and disadvantages of these three methods, and proposes selection suggestions for different application conditions. If only the frequency of quartz crystal resonators needs to be measured, the spectrograph testing method can be used. If it is necessary to measure the frequency and know the characteristics of the frequency, it is advisable to use the frequency meter testing method. The testing rules of oscilloscopes can be used for rough measurement of the qualitative frequency of quartz crystal resonators. In addition, the possibility of instrument collaboration testing has been explored based on their respective advantages.
Key words : quartz crystal resonator；frequency testing；comparative analysis；oscilloscope；frequency meter；spectrum analyzer

引言

石英晶體諧振器是一種基于石英晶體振蕩原理的基礎(chǔ)電子元件，廣泛應用于通信設(shè)備、導航器件、精密儀器儀表等領(lǐng)域。由于其具有高精度、高穩(wěn)定性和低相噪等優(yōu)點，石英晶體諧振器在許多高精度和高穩(wěn)定性的電子設(shè)備中被用作基準時鐘[1]。頻率是石英晶體諧振器的關(guān)鍵參數(shù)之一，準確測試其頻率是產(chǎn)品質(zhì)檢的必要內(nèi)容，對于保證設(shè)備的性能和精度也具有重要意義。傳統(tǒng)的測試石英晶體諧振器頻率的方法主要為間接計算法、信號源起振法和網(wǎng)絡(luò)分析儀法。間接計算法也稱為阻抗計測試法，是搭建一個包含石英晶體諧振器在內(nèi)的振蕩電路，通過測試電路中的元器件的阻抗，間接計算出石英晶體諧振器頻率，該方法一般為研發(fā)的理論計算。由于阻抗計本身的誤差較大，電路諧振也會對負載產(chǎn)生嚴重影響，計算的結(jié)果只是粗略值，不能較為精確測試。信號源起振法是驗證石英晶體諧振器質(zhì)量的常用方法之一，在石英晶體諧振器兩端施加同頻的激勵信號，其目的是驗證石英晶體諧振器能否工作，施加的信號頻率和石英晶體諧振器頻率可能有較大誤差，因此不能作為最終的測試頻率，但因為測試步驟最簡單，常作為石英晶體諧振器質(zhì)檢的必要環(huán)節(jié)。最專業(yè)的是網(wǎng)絡(luò)分析儀法[2]，網(wǎng)絡(luò)分析儀被稱為“射頻領(lǐng)域的萬用表”，它可以測試石英晶體諧振器的各項參數(shù)，測試的頻率值最精確，也是國際標準中推薦的測試方法，但網(wǎng)絡(luò)分析儀法最大的缺陷在于網(wǎng)絡(luò)分析儀一般比較昂貴，測試頻率越高市值越高，網(wǎng)絡(luò)分析儀本身需要校正和年度第三方計量送檢，成本高企，難于市場普及，一般的石英晶體諧振器生產(chǎn)廠商基于成本考量多在必需時短期以租代買。網(wǎng)絡(luò)分析儀還有專用和通用之別，專用網(wǎng)絡(luò)分析儀除價格外，只能用來測石英晶體諧振器，利用率偏低；通用網(wǎng)絡(luò)分析儀技術(shù)門檻較高，設(shè)置復雜，要求使用者具備相當?shù)纳漕l基礎(chǔ)。本文結(jié)合三種傳統(tǒng)的石英晶體諧振器頻率測試方法，根據(jù)信號頻率測試的特點，提出三種新的石英晶體諧振器頻率的方法：示波器測試法、頻率計測試法和頻譜儀測試法，三種方法所使用的儀器都為實驗室常備儀器，利于推廣使用。三種方法根據(jù)理論分析計算和實驗驗證，為實際平常應用提供選用建議和技術(shù)參考。


本文詳細內(nèi)容請下載：

http://ihrv.cn/resource/share/2000005983


作者信息：

蔡光躍1，2，劉曉輝1，翟紅國3

（1.上海電子信息職業(yè)技術(shù)學院 通信與信息工程學院，上海 201411；

2.上海泮奐電子科技有限公司，上海 200080；

3.深圳市鼎陽科技有限公司，廣東 深圳 518101）


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