本发明涉及晶体振荡器， 特别涉及一种晶体振荡器及振荡电路。 背景技术

振荡器是通过自激方式产生稳定波形信号， 把直流电能转换为交流电 能的电路或器件； 晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶 体） 的压 电效应制成的一种谐振器件， 晶体振荡器广泛应用于通信、 导航、 雷达、 移动通信、 程控电话、 全球定位系统（Global Positioning System, GPS ), 卫星通信、 遥控移动设备、 精密测量仪器仪表等领域， 作为电子通讯设备 的关键部件， 起着控制频率和提供频率基准的作用。

国际电工委员会（IEC )将晶体振荡器分为四类， 即普通晶体振荡器、 电压控制式晶体振荡器、 温度补偿式晶体振荡器及恒温控制式晶体振荡 器 ( Oven Controlled Crystal Oscillator, OCXO )。 其中， 普通晶体振荡器完全 由晶体的自由振荡以输出频率， 主要适用于稳定度要求不高的场合； 压控 式晶体振荡器是产生输出信号频率随输入控制 电压变化的晶体振荡器， 它 是锁相环的重要组成部分， 通过锁相环的环路反馈控制产生输出频率稳定 的信号； 温度补偿式晶体振荡器主要是通过感应环境温 度， 将温度信息作 适当变换后控制晶振的输出频率， 达到稳定输出频率的效果； OCXO是利 用恒温槽使晶体振荡器中的石英晶体谐振器的 温度保持恒定， 将由周围温 度变化引起的振荡器输出频率变化量削减到最 小的晶体振荡器。 OCXO是 目前频率稳定度和精确度最高的晶体振荡器， 它在老化率、 温度稳定性、 长期稳定度和短期稳定度等方面的性能都非常 好。

晶体振荡器在通信、 导航、 雷达等高精密设备及系统的应用中是不允 许频率颤抖的， 其中， 相位噪声是表征晶体振荡器频率颤抖的一个重 要参 数。 相位噪声即单边带相位噪声， 晶体振荡器在某一偏移频率处的相位噪 声定义为在该频率处 1Hz带宽内的信号功率与信号的总功率比值。 晶体振 荡器的相位噪声的好坏会直接影响通讯、 雷达等设备或系统的性能参数， 如： 对于数字通信系统， 载波信号的相位噪声会影响载波跟踪精度； 对于 雷达系统， 载波信号的相位噪声会对分离得到的有用回波 信号造成严重影 响等； 而影响晶体振荡器的相位噪声的因素主要是晶 体振荡器的振荡电路 中谐振电路的有载 Q值， 即接入信号源内阻和负载电阻的品质因数 Q值， 其值为谐振时感抗值或容抗值与电阻值之比； 但目前晶体振荡器的振荡电 路的拓朴结构中，一般采用晶体谐振器替代 LC振荡电路中的元件作为谐振 电路， 使 LC振荡电路在工作时会影响晶体谐振器的品质� ��数 Q的值， 进 而影响谐振电路的品质因数 Q的值，从而导致晶体振荡器的相位噪声恶化� �

综上所述， 现有晶体振荡器中的谐振电路在工作时会影响 晶体谐振器 的 Q值， 从而导致晶体振荡器的相位噪声恶化。 发明内容

本发明实施例提供了一种晶体振荡器及振荡电 路， 用于解决现有晶体 振荡器中的谐振电路在工作时会影响晶体谐振 器的品质因素 Q值， 从而导 致晶体振荡器的相位噪声恶化的问题。

本发明实施例提供了一种振荡电路， 包括： 晶体谐振器及用于产生谐 振的谐振单元； 其中，

所述晶体谐振器的一端与所述谐振单元的输入 端连接， 设置为将自身 的固有频率传输至所述谐振单元；

所述谐振单元， 设置为根据所述晶体谐振器的固有频率产生谐 振并输 出谐振频率。

较佳地， 所述振荡电路还包括： 输出端与所述晶体谐振器的另一端连 接的调谐单元， 设置为调整输入到所述调谐单元的电压， 并将调整后的电 压输出至所述晶体谐振器；

所述晶体谐振器， 设置为将输入的电压输出至所述谐振单元； 所述谐振单元， 设置为根据输入的电压调整输出的谐振频率。

较佳地， 所述谐振单元为 LC振荡电路。

较佳地， 所述 LC振荡电路为电容三点式振荡电路。

较佳地， 所述 LC振荡电路为电感三点式振荡电路。

较佳地， 所述振荡电路还包括含有多个稳压器件的稳压 单元， 设置为 为所述振荡电路提供工作电压。

较佳地， 所述多个稳压器件采用串联连接。

较佳地， 所述振荡电路还包括选频单元及输出单元； 其中， 所述选频 单元的输入端与所述谐振单元的输出端连接， 所述选频单元的输出端与所 述输出单元的输入端连接；

所述选频单元， 设置为从所述谐振单元输出的谐振频率中， 选择在自 身设定的频率范围内的谐振频率， 并通过所述输出单元输出。

本发明实施例提供一种晶体振荡器， 包括如上所述的振荡电路。

较佳地， 所述晶体振荡器为恒温晶体振荡器。

本发明实施例的振荡电路中采用晶体谐振器与 谐振电路输入端连接方 式， 使得工作时， 晶体谐振器的 Q值不会受到谐振电路的影响， 从而有效 地降低了晶体振荡器的相位噪声。 附图说明

图 1为本发明实施例的第一种振荡电路结构示意� �；

图 2为本发明实施例的第一种振荡电路的电路示� �图；

图 3为本发明实施例的第二种振荡电路结构示意� �；

图 4为本发明实施例的第三种振荡电路结构示意� �； 图 5为本发明实施例的稳压单元的电路示意图；

图 6为本发明实施例的第四种振荡电路结构示意� �；

图 7为本发明实施例的第四种振荡电路的电路示� �图。 具体实施方式

晶体振荡器的振荡电路的拓朴结构一般采用晶 体谐振器替代 LC振荡 电路中的元件作为谐振电路，在工作时 LC振荡电路会影响晶体谐振器的品 质因数 Q的值， 进而影响谐振电路的有载 Q值， 从而导致晶体振荡器的相 位噪声恶化； 本发明中采用晶体谐振器与谐振电路输入端连 接方式， 使得 工作时， 晶体谐振器的 Q值不会受到谐振电路的影响， 从而有效地降低了 晶体振荡器的相位噪声。

本发明实施例提供了一种晶体振荡器， 包括振荡电路， 如图 1 所示， 该振荡电路包括： 用于产生谐振的谐振单元 11及晶体谐振器 12; 其中， 晶体谐振器 12的一端与谐振单元 11 的输入端连接， 用于将自身的固 有频率传输至谐振单元 1;

谐振单元 11用于根据晶体谐振器 12的固有频率产生谐振并输出谐振 频率。

具体的， 谐振单元 11 的电路设计时， 使谐振单元 11 自身产生的频率 与晶体谐振器 12的固有频率相同； 正常工作时， 谐振单元 11与晶体谐振 器 12产生谐振， 并输出谐振频率， 此时， 输出的谐振频率等于晶体谐振器 2的固有频率。

需要说明的是， 本发明实施例中晶体振荡器可为普通晶体振荡 器、 电 压控制式晶体振荡器、 温度补偿式晶体振荡器等。

较佳地， 本发明实施例的晶体振荡器为恒温晶体振荡器 。

本发明实施例的晶体谐振器 12—端连接谐振单元 11 的输入端， 正常 工作时， 谐振单元 11与晶体谐振器 12产生谐振， 并输出谐振频率； 不仅 保证了谐振单元 11输出的谐振频率的稳定性， 而且由于晶体谐振器 12连 接于谐振单元 11的输入端， 使得谐振单元 11 的电路不会影响到晶体谐振 器 12的 Q值， 从而能够有效地降低晶体振荡器的相位噪声。

其中， 谐振单元 11可以为 LC振荡电路。

较佳地， 所述 LC振荡电路为电容三点式振荡电路。

较佳地， 所述 LC振荡电路为电感三点式振荡电路。

如图 2所示， 为本发明实施例第一种振荡电路的电路示意图 ， 图中谐 振单元 11为电容三点式振荡电路， 其输入端与晶体谐振器 12连接， 谐振 单元 11的输出端与选频单元 15连接， 将谐振单元 11的谐振频率输出至选 频单元 15; 选频单元 15用于谐振单元 11输出的谐振频率中选择在设定的 频率范围内的谐振频率并输出， 及滤除不在设定的频率范围内的谐振频率 及其他频率（这里， 其他频率包括干扰产生的频率等）； 其中， 设定的频率 范围由选频单元 15 自身的电路结构决定。

需要说明的是， 图 2只是给出了振荡电路的一种电路的实现形式� � 并 非限制性的， 谐振单元 11还可以采用其他形式的电容三点式振荡电路� �� 电 感三点式振荡电路或其它形式的谐振电路， 只要能实现谐振的电路都包括 在本发明实施例中； 图 2 中的各元器件， 如电阻、 电容、 电感等， 其值大 小可根据实际电路配置； 某一阻值（或电容值或电感值） 的电阻（或电容 或电感）也可采用多个电阻（或电容或电感） 的并联、 串联、 串并联等方 式达到该阻值（或电容值或电感值）。

较佳地， 为了在不改变谐振单元 11的内部电路的情况下， 调整谐振单 元 11输出的谐振频率， 如图 3所示， 本发明实施例的振荡电路还包括： 输 出端与晶体谐振器 12的一端连接的调谐单元 13,用于调整输入到调谐单元 13的电压， 并将调整后的电压输出至晶体谐振器 12;

晶体谐振器 12的另一端与谐振单元 11连接， 用于将输入该晶体谐振 器 12的电压输出至谐振单元 11;

谐振单元 11用于根据输入至该谐振单元 11 的电压调整输出的谐振频 率以满足要求。

具体的， 调谐单元 13的输出端与晶体谐振器 12的一端连接， 该晶体 谐振器 12的另一端与谐振单元 11的输入端连接， 晶体谐振器 12将调谐单 元 13输出的调整后的电压及自身的固有频率传输� ��谐振单元 11 ,谐振单元 11根据输入至谐振单元 11的电压调整输出的谐振频率以满足要求；谐� ��单 元 11可以将调整后的谐振频率输出至如图 3所示的选频单元 15。

较佳地， 为了进一步降低晶体振荡器的相位噪声， 如图 4所示， 本发 明实施例的振荡电路还包括稳压单元 14, 分别与谐振单元 11 及调谐单元 13连接， 用于为谐振单元 11及调谐单元 13提供稳定的工作电压； 其中， 稳压单元 14包括多个稳压器件。

较佳地， 所述稳压器件为串联型稳压器、 并联型稳压器或开关型稳压 器。

具体的， 稳压单元 14中的多个稳压器件采用串联连接， 以提供工作电 压的稳定度。 如图 5所示， 为本发明实施例的稳压单元 14的电路示意图， 图 5中采用两个稳压器 U1及 U2串联， 形成二级稳压电路； 如振荡电路的 输入电压 Vcc为 +12V, 而振荡电路中元器件的工作电压为 5V或者 3.3V, 若采用一个稳压器将电压从 +12V直接输出 +5V的电压， 则由于压降较大会 使输出电压不稳定， 从而增加晶体振荡器的相位噪声； 本发明实施例所采 用的两个稳压器串联， 稳压器 U1的输入端连接 +12V的输入电压， 经过第 一级稳压后输出 +8V电压； 稳压器 U2的输入端连接 +8V电压， 经过第二级 稳压后输出 +5V电压，稳压电路经过两级稳压后，可将输出 电压稳定在 5V, 由于每一级的稳压过程的压降较小， 所以输出电压稳定， 从而降低了晶体 振荡器的相位噪声； 另外， 若使用单个稳压器组成的单级稳压电路， 稳压器自身的干扰较 大时， 相位噪声就会出现鼓包现象， 而本发明实施例采用多个稳压器串联 连接组成的多级稳压电路， 保证了晶体振荡器的工作电压的稳定度， 从而 保证了相位噪声的指标。

需要说明的是， 为了进一步降低相位噪声， 本发明实施例的振荡电路 中在选择晶体管 （如三极管、 二极管等晶体管） 时， 应尽量选择工作频率 与谐振电路谐振频率相同或接近的晶体管， 且尽可能选择本身噪声较小的 晶体管。

如图 6所示， 为本发明实施例的第四种振荡电路的结构示意 图， 包括： 稳压单元 14、 调谐单元 13、 晶体谐振器 12、 谐振单元 11、 选频单元 15及 输出单元 16; 其中， 稳压单元 14通过多个稳压器串联组成多级稳压电路， 为调谐单元 13、 谐振单元 11及选频单元 15提供稳定的工作电压， 其中， 所述稳压器可为串联型稳压器、 并联型稳压器、 开关型稳压器等； 调谐单 元 13用于调整输入到该调谐单元 13的电压， 并将调整后的电压输出至晶 体谐振器 12; 晶体谐振器 12用于将输入到该晶体谐振器 12的电压及自身 的固有频率输出至谐振单元 11; 谐振单元 11根据晶体谐振器 12的固有频 率产生谐振并根据输入到该谐振单元 11的电压调整输出的谐振频率， 并将 调整后的谐振频率输出至选频单元 15; 选频单元 15从谐振单元 11输出的 谐振频率中选择设定的频率范围内的谐振频率 ， 并将选定的谐振频率输出 至输出单元 16, 并滤除不在设定的频率范围内的谐振频率及其 他频率（其 中， 其他频率包括干扰产生的频率等）； 最后由输出单元 16输出选频单元 15选定的频率。

为了进一步降低相位噪声，可在输出单元 16的输出端添加铁氧磁环体， 将输出端与负载隔离， 从而防止负载上产生的干扰反馈到输出端， 进而降 低晶体振荡器的相位噪声。 如图 7所示， 为本发明第四种振荡电路的电路示意图， 其中， 稳压单 元 14采用两个串联型稳压器串联连接形成二级稳� ��电路， 以提供稳定的工 作电压； 调谐单元 13通过调节可变电阻 RP1调整输入至该调谐单元 13的 电压， 并通过晶体谐振器 12将调整后的电压传输至谐振单元 11的输入端， 在不改变谐振单元 11的电路结构的前提下， 改变谐振单元 11输出的谐振 频率； 晶体谐振器 12将调谐单元 13调整后的电压及自身的固有频率传递 至谐振单元 11; 谐振单元 11根据晶体谐振器 12的固有频率产生谐振， 并 根据输入到该谐振单元 11的电压调整输出的谐振频率， 输出调整后的谐振 频率至选频单元 15; 选频单元 15采用 LC电路， 对谐振单元 11输出的调 整后的谐振频率进行过滤， 输出在设定的频率范围内的谐振频率至输出单 元 16, 滤除不在设定的频率范围内的谐振频率及其他 频率（其中， 其他频 率包括干扰产生的频率等）；输出单元 16输出选频单元 15选定的谐振频率。

需要说明的是， 在调谐单元 13不对输入至该调谐单元 13的电压进行 调整时， 谐振单元 11与晶体谐振器 2产生谐振， 并输出谐振频率， 该谐振 频率与晶体谐振器 12的固有频率相同； 在调谐单元 13对输入至该调谐单 元 13的电压进行调整时， 将调整后的电压通过晶体谐振器 12输出至谐振 单元 11 , 谐振单元 11根据输入至该谐振单元 11的电压在小范围内调整输 出的谐振频率， 此时输出的谐振频率为调整后的谐振频率。

需要说明的是， 图 7提供的电路图是振荡电路的一种电路实现形� �， 只是说明性的， 并非限制本发明实施例， 只要能实现本发明实施例中各功 能单元的电路的变换或等效变形均包括在本发 明实施例中； 例如， 稳压单 元 14中可采用三个或多个稳压器串联连接以实现� ��过稳定的工作电压的目 的， 其中， 稳压器也可采用并联型稳压器、 开关型稳压器等； 又如， 谐振 单元 11也可采用其他改进的电容三点式振荡电路或� ��感三点式振荡电路以 实现在谐振单元 11的频率与晶体谐振器 12的固有频率相同时， 与晶体谐 振器 12产生谐振， 并输出谐振频率； 图 7中的各元器件， 如电阻、 电容、 电感等， 其值大小可根据实际电路配置； 某一阻值（或电容值或电感值） 的电阻（或电容或电感）也可采用多个电阻（ 或电容或电感） 的并联、 串 联、 串并联等方式达到该阻值（或电容值或电感值 ）。

需要说明的是， 晶体振荡器的相位噪声中的干扰， 其近端 （指频率相 对于晶体谐振器的固有频率频偏不超过 1000Hz的频率范围 )主要由晶体谐 振器 12 决定， 远端 （指频率相对于晶体谐振器 12 的固有频率频偏超过 1000Hz的频率范围）主要由振荡电路的稳压电路 、 调谐电路、 输出电路等 部分决定； 本发明实施例采用晶体谐振器与谐振单元的输 入端连接的方式， 使得工作时， 晶体谐振器的 Q值不会受到谐振电路的影响， 从而有效地降 低了晶体振荡器近端的相位噪声； 本发明实施例采用多个稳压器串联连接 的多级稳压单元， 保证了晶体振荡器的工作电压的稳定度， 从而有效地降 低了晶体振荡器远端的相位噪声。

本发明实施例提供一种振荡电路， 如图 1所示， 包括： 晶体谐振器 12 及用于产生谐振的谐振单元 11; 其中，

晶体谐振器 12的一端与谐振单元 11 的输入端连接， 用于将自身的固 有频率传输至谐振单元 11;

谐振单元 11用于根据晶体谐振器 12的固有频率产生谐振并输出谐振 频率。

较佳地， 如图 3所示， 该振荡电路还包括： 输出端与晶体谐振器 12的 另一端连接的调谐单元 13, 用于调整输入到该调谐单元 13的电压， 并将调 整后的电压输出至晶体谐振器 12;

晶体谐振器 12用于将输入至该晶体谐振器 12的电压传输至谐振单元

11;

谐振单元 11用于根据输入至该谐振单元 11 的电压调整输出的谐振频 率。

较佳地， 谐振单元 11为 LC振荡电路。

较佳地， LC振荡电路为电容三点式振荡电路。

较佳地， LC振荡电路为电感三点式振荡电路。

较佳地， 如图 4所示， 该振荡电路还包括含有多个稳压器件的稳压单 元 14, 用于为振荡电路提供工作电压。

较佳地， 多个稳压器件采用串联连接。

较佳地， 如图 6所示，振荡电路还包括选频单元 15及输出单元 16; 其 中，

选频单元 15的输入端与谐振单元 11的输出端连接， 选频单元 15的输 出端与输出单元 16的输入端连接；

选频单元 15用于从谐振单元 11输出的谐振频率中， 选择在设定的频 率范围内的谐振频率， 并通过输出单元 16输出。

其中， 设定的频率范围是由选频单元 15 自身的电路决定的。

本发明实施例的振荡电路可应用于普通晶体振 荡器、 电压控制式晶体 振荡、 温度补偿式晶体振荡等。

较佳地， 本发明实施例的振荡电路应用于恒温晶体振荡 器。

尽管已描述了本发明的优选实施例， 但本领域内的技术人员一旦得知 了基本创造性概念， 则可对这些实施例作出另外的变更和修改。 所以， 所 附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落 入本发明范围的所有变更和 修改。

本发明实施例的振荡电路中采用晶体谐振器与 谐振电路输入端连接方 式， 使得工作时， 晶体谐振器的 Q值不会受到谐振电路的影响， 从而有效 地降低了晶体振荡器的相位噪声。

显然， 本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动 和变型而不脱离 本发明的精神和范围。 这样， 倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权 利要求及其等同技术的范围之内， 则本发明也意图包含这些改动和变型在 内。