本實(shí)用新型涉及晶體振蕩器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高穩(wěn)定度恒溫晶體振蕩器。

背景技術(shù)：

石英晶體振蕩器因其低成本、高頻率穩(wěn)定度的特點(diǎn)，一直在電子技術(shù)領(lǐng)域中占據(jù)著重要地位。尤其是隨著信息技術(shù)(IT)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，石英晶體振蕩器在遠(yuǎn)程通信、衛(wèi)星通信、移動(dòng)電話系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、導(dǎo)航、遙感、航空航天、高速計(jì)算機(jī)、精密計(jì)測(cè)儀器及各類消費(fèi)民用電子產(chǎn)品中，均廣泛被用作標(biāo)準(zhǔn)頻率源或脈沖信號(hào)源。石英晶體振蕩器有非常好的短穩(wěn)特性，且某些長(zhǎng)穩(wěn)較好的晶振，其老化率可以接近甚至超越某些原子頻標(biāo)的水平。高穩(wěn)定度頻率源是高速率、高質(zhì)量信號(hào)傳輸?shù)谋ＷC。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，尤其是高速率光纖通信技術(shù)、無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)頻率源的穩(wěn)定度提出了越來越高的要求。石英振蕩器有普通晶體振蕩器、溫度補(bǔ)償晶體振蕩器、壓控晶體振蕩器以及恒溫晶體振蕩器等，而在所有的石英晶體振蕩器中，頻率穩(wěn)定度最高的是恒溫晶體振蕩器。在所有需要高精度頻率源的場(chǎng)合，恒溫晶體振蕩器都有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

然而，恒溫晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定性主要取決于所用石英晶體的溫度穩(wěn)定性，石英晶體溫度的細(xì)微變化又將會(huì)對(duì)恒溫晶體振蕩器頻率穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響。于是，恒溫晶體振蕩器利用恒溫槽使石英晶體的溫度保持恒定，從而將由于周圍溫度變化引起的振蕩器輸出頻率穩(wěn)定度的變化降低到最小。在現(xiàn)有技術(shù)中，一般的恒溫晶體振蕩器均采用單一恒溫槽進(jìn)行石英晶體恒溫；更高頻率穩(wěn)定度的恒溫晶體振蕩器則會(huì)含有兩個(gè)恒溫槽分別對(duì)振蕩器內(nèi)部的石英晶體進(jìn)行內(nèi)、外部恒溫。目前，為了實(shí)現(xiàn)所述的恒溫，現(xiàn)有的恒溫晶體振蕩器要想達(dá)到要標(biāo)稱的穩(wěn)定度，其啟動(dòng)時(shí)間一般較長(zhǎng)，這主要是因?yàn)樗捎玫募訜嵩殡娮枋郊訜崞骷?。此外，由于現(xiàn)有的恒溫晶體振蕩器封裝為普通封裝形式，其受外部溫度變化的影響也較大。因此，現(xiàn)有的恒溫晶體振蕩器的穩(wěn)定度限制了其在諸如科學(xué)研究、高精度定位以及頻率標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用等場(chǎng)合的應(yīng)用。

因此，有必要提供一種能夠克服上述缺陷、具有高頻率穩(wěn)定度的恒溫晶體振蕩器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種高穩(wěn)定度恒溫晶體振蕩器，該高穩(wěn)定度恒溫晶體振蕩器具有較好的頻率穩(wěn)定度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的高穩(wěn)定度恒溫晶振蕩器，包括普通恒溫晶體振蕩器、半導(dǎo)體致熱/冷元件(TEC,Thermoelectric cooler)、測(cè)溫元件及溫控電路。所述的半導(dǎo)體致熱/冷元件置于普通恒溫晶體振蕩器之上，測(cè)溫元件置于TEC元件之下。普通恒溫晶體振蕩器、TEC、測(cè)溫元件封裝于真空封裝外殼內(nèi)且均與溫控電路電連接，溫控電路外置于真空封裝外殼。

優(yōu)選地，所述的高穩(wěn)定度恒溫晶振蕩器還包括轉(zhuǎn)接電路板，該轉(zhuǎn)接電路板置于普通恒溫晶體振蕩器之下并封裝于真空封裝外殼中，所述真空封裝外殼設(shè)置有引腳，所述普通恒溫晶體振蕩器、TEC及測(cè)溫元件的各引腳連接至轉(zhuǎn)接電路板并通過轉(zhuǎn)接電路板與真空封裝外殼上相對(duì)應(yīng)的引腳相連；所述溫控電路通過真空封裝外殼上的引腳與普通恒溫晶體振蕩器、TEC及測(cè)溫元件電連接。

優(yōu)選地，所述的半導(dǎo)體致熱/冷元件模塊大小大于所述的普通恒溫晶體振蕩器封裝頂部平面尺寸并完全覆蓋住所述的普通恒溫晶體振蕩器的頂部。

優(yōu)選地，所述的半導(dǎo)體致熱/冷元件為二引腳式元件。

優(yōu)選地，所述的測(cè)溫元件位于所述的半導(dǎo)體致熱/冷元件覆蓋所述普通恒溫晶體振蕩器頂部平面后剩余在外的部分。

優(yōu)選地，所述的測(cè)溫元件為負(fù)溫度系數(shù)電阻式測(cè)溫元件和二引腳式元件。

優(yōu)選地，所述的真空封裝外殼為金屬外殼；封裝后的真空度低于10Pa。更優(yōu)選地，所述的真空封裝外殼封裝后的真空度為0.1～10Pa。

優(yōu)選地，所述的真空封裝外殼設(shè)置有8個(gè)引腳。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的高穩(wěn)定度恒溫晶體振蕩器增加了一個(gè)真空封裝外殼，一個(gè)TEC元件和一個(gè)測(cè)溫元件。普通恒溫晶體振蕩器和TEC元件以及測(cè)溫元件均位于真空封裝外殼內(nèi)部。由于不破壞普通晶體振蕩器封裝引腳設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)普通晶體振蕩器自身獨(dú)立的一次恒溫設(shè)置；同時(shí)，由于采用TEC這一主動(dòng)加熱/致冷器件，并采用真空封裝，不僅可以縮短恒溫晶體振蕩器的啟動(dòng)時(shí)間，更可以提高晶體的溫度穩(wěn)定性，從而達(dá)到進(jìn)一步提高普通恒溫晶體振蕩器的穩(wěn)定度的目的。本發(fā)明提供的高穩(wěn)定度恒溫晶體振蕩器，不僅可以用于普通恒溫晶體振蕩器的穩(wěn)定度的提高，將普通恒溫晶體振蕩器換成其他晶體振蕩器時(shí)，也可以用于其他晶體振蕩器的穩(wěn)定度提高。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中的恒溫晶體振蕩器的總體結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中的高穩(wěn)定度恒溫晶體振蕩器的剖視圖(不含溫控電路部分)。

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中的高穩(wěn)定度恒溫晶體振蕩器的俯視圖(不含溫控電路部分)。

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中的普通恒溫晶體振蕩器的結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例中的高穩(wěn)定度恒溫晶體振蕩器的仰視圖(不含溫控電路部分)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。附圖用于解釋本實(shí)用新型的實(shí)施例，以使本實(shí)用新型變得更清晰，而不是對(duì)本實(shí)用新型所作的限制。

從圖1及圖2可知，本實(shí)用新型的高穩(wěn)定度恒溫晶體振蕩器包括真空封裝外殼10、半導(dǎo)體制熱/冷元件20(TEC20)、普通恒溫晶體振蕩器30、測(cè)溫元件40、溫控電路50以及轉(zhuǎn)接電路板60。所述的半導(dǎo)體制熱/冷元件20(TEC20)置于普通恒溫晶體振蕩器30上方，其外形比普通恒溫晶體振蕩器30略大(優(yōu)選地，其長(zhǎng)度和寬度比普通恒溫晶體振蕩器30封裝頂部平面的相應(yīng)部分長(zhǎng)5～15％，這樣可使得要求被控制區(qū)域的溫度均勻性更好和生產(chǎn)成本更低兩者之間取得較好的平衡)。采用真空封裝外殼10封裝時(shí)，使用絕熱材料70及粘合劑將TEC20固定于真空封裝外殼10頂面的內(nèi)表面上；測(cè)溫元件40則置于TEC20下方。用于驅(qū)動(dòng)TEC20的導(dǎo)線以及連接測(cè)溫元件40所用的導(dǎo)線均采用一端設(shè)置有接口620的帶狀線630并與設(shè)置在轉(zhuǎn)接電路板60上的接口610相接，從而將TEC20及測(cè)溫元件40接入轉(zhuǎn)接電路板60上，并通過轉(zhuǎn)接電路板60轉(zhuǎn)接至真空封裝外殼10的引腳上。所述的轉(zhuǎn)接電路板60固定于真空封裝外殼10底面的內(nèi)表面上，并將普通恒溫晶體振蕩器30的引腳也轉(zhuǎn)接至真空封裝外殼10的引腳上。

詳細(xì)地，所述高穩(wěn)定度恒溫晶體振蕩器中，通過轉(zhuǎn)接電路板60將所有引腳接至封裝外殼10所有的8個(gè)引腳上。參考圖3及圖4，DIP封裝的普通恒溫晶體振蕩器30擁有5個(gè)引腳，分別為電子頻率控制引腳310、無連接引腳320、接地引腳330、頻率輸出引腳340以及電源引腳350。參考圖3及圖5，最終狀態(tài)下真空封裝外殼10的引腳共8個(gè)，分別為110、120、130、140、150、160、170和180；其中110與310相連；120與320相連；130與330相連；160與340相連；180與350相連；針對(duì)測(cè)溫元件40，其兩個(gè)引腳中一個(gè)引腳通過一端設(shè)置有接口620的帶狀線630接至普通恒溫晶體振蕩器30的接地引腳330，而另一引腳則通過一端設(shè)置有接口620的帶狀線630連接至引腳170。TEC20兩引腳則分別連接至真空封裝外殼10中其他兩個(gè)引腳140和150?？蛇x地，轉(zhuǎn)接電路板60的大小及設(shè)計(jì)可以有多種方式，且8引腳的連接也可以有多種方式，目的只是將普通晶體振蕩器30的各引腳和TEC20及測(cè)溫元件40的引腳均連接至真空封裝外殼10的8個(gè)引腳上。本實(shí)用新型不要轉(zhuǎn)接電路板60也可實(shí)現(xiàn)，但需要增加引腳數(shù)量才可以滿足上述功能要求，從而增加封裝的復(fù)雜性及不確定性。

參考圖2及圖3，按上述各連接連接好所有元件后，采用真空封裝技術(shù)，制作出高頻率穩(wěn)定度恒溫晶體振蕩器，真空封裝時(shí)的真空度應(yīng)低于10Pa，一般要求在0.1Pa～10Pa。在正常工作狀態(tài)下，所述的恒溫晶體振蕩器在上電之后，溫控電路50將按設(shè)定溫度對(duì)TEC20進(jìn)行控制。當(dāng)測(cè)溫元件40測(cè)得的溫度低于所設(shè)定的溫度時(shí)，溫控電路50將對(duì)TEC20輸出正向電流，使其緊貼普通恒溫晶體振蕩器30的一面產(chǎn)生加熱效應(yīng)，從而提升普通恒溫晶體振蕩器30的溫度。當(dāng)測(cè)溫元件40測(cè)得的溫度高于所設(shè)定的溫度時(shí)，溫控電路50將對(duì)TEC20輸出負(fù)向電流，使其緊貼普通恒溫晶體振蕩器30的一面產(chǎn)生致冷效應(yīng)，從而降低普通恒溫晶體振蕩器30的溫度。如此反復(fù)，使得普通恒溫晶體振蕩器30穩(wěn)定于所設(shè)定溫度。具體地，所述的設(shè)定溫度為普通恒溫晶體振蕩器30的工作溫度值，最多上下不超過1℃，且愈接近普通恒溫晶體振蕩器30的工作溫度值愈好。由于采用了真空封裝，可以將內(nèi)部普通恒溫晶體振蕩器30的系統(tǒng)與外部隔離開來，以最大限度地降低整個(gè)恒溫晶體振蕩器系統(tǒng)受外部環(huán)境溫度的影響；

參考圖1，所用的測(cè)溫元件40可以是負(fù)溫度系數(shù)的溫敏電阻或者任何負(fù)溫度系數(shù)且精度高的測(cè)溫元件。所述溫控電路50可為固定溫度值或采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器件用CPU進(jìn)行溫度的自動(dòng)設(shè)定控制。

由上可看出，本實(shí)用新型增加了一個(gè)主動(dòng)溫度調(diào)節(jié)器件TEC20，該主動(dòng)溫度調(diào)節(jié)器件TEC20根據(jù)測(cè)溫元件40和溫控電路50的反饋結(jié)果，進(jìn)行主動(dòng)式的加熱或致冷。由于TEC20的加熱/致冷速率快，從而可以快速達(dá)到一級(jí)恒溫的目的，再通過普通恒溫晶體振蕩器30內(nèi)部的被動(dòng)式恒溫系統(tǒng)，可以使石英晶體迅速達(dá)到一個(gè)非常穩(wěn)定的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)既快速啟動(dòng)又提高頻率穩(wěn)定度的目的。

以上是結(jié)合最佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行描述，但本實(shí)用新型并不局限于以上揭示的實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)涵蓋各種根據(jù)本實(shí)用新型的本質(zhì)進(jìn)行的修改、等效組合。