石英谐振器

<正> §2.1概述石英谐振器,有时简称为晶体,是晶体振荡器的核心元件。由石英晶体片、电极、支架及其它辅助装置组成。它是利用石英晶体的压电效应、逆压电效应原理制成的电——机械振荡系统。其质量好坏直接影响晶体振荡器的技术指标。用石英晶体稳频已有60多年的历史。由于石英晶体具有稳定物理和化学性能,因而其谐振频率也极为稳定。用石英晶体制成石英谐振器的品质因数,可达数百万,这是石英谐振器在稳频技术中广泛应用的重要原因。     

频率合成邻频电视调制器原理分析

分析了一种频率合成邻频电视调制器的稳频原理及设定振荡频率的方法。阐述了采用射频声表面波滤波器实现邻频传输所采取的一些技术措施。     

布里渊光纤环形激光器谐振腔及稳频特性

根据布里渊光纤环形激光器谐振腔特性,设计了一套以单片机为控制中心,压电陶瓷(PZT)为调频器件的光纤环形激光器稳频系统。采用“数值均值滤波”的思想,消除外界因素的影响,提高了鉴频精度;采用“等步长调节,小步长跟踪” 控制方法,可在保证跟踪速度的基础上提高控制精度。由于控制步长非常小,系统不易产生控制振荡,因而不易失锁。应用设计的光纤环形激光器稳频系统完成了对布里渊环形激光器的稳频锁定实验,鉴频时间达到500 μs,锁定精度达到士0.5 MHz,锁定时间约为30 min。     

用于原子重力仪的外腔半导体激光器的两种稳频方法比较

在铷原子气室中实现了饱和吸收谱稳频法和消多普勒的双色谱稳频法,以给在建的原子干涉重力仪系统选择合适的激光稳频方法。介绍了两种稳频方法的基本原理及实验细节。通过调整光路设计、自制低噪声光电探测器以及应用数字锁定模块,获得了良好的鉴频误差信号。每种方法都搭建了两套稳频系统并在3 000 s采集时间内保持锁定。激光器在经饱和吸收法和消多普勒双色谱法锁定后,激光频率波动分别为16.2 kHz和31.4 kHz,相应于在10 s采样时间下分别获得4.2110-11和8.1810-11的频率稳定度;相比之下,激光器自由运转时,频率波动和稳定度分别为629 kHz和1.6410-9。在原子重力仪系统小型化的需求下详述了两种稳频方法的优缺点,比较而得消多普勒的双色谱稳频法在原子干涉重力仪的小型化模块化发展方向不失为具有潜力的一种选择。     

一种光学时标的研制

首次描述了一个用稳频的He-Νe激光器的光学振荡周期做为时标的时间标准。我们获得了超高频波段的具有极高频率稳定度的振荡，超高频振荡被锁定于由甲烷吸收共振稳定的He-Ne激光上，后者的振荡频率为3.39微米。直接比较了铷频标和He-Ne/CH4激光器的频率稳定度。对Ηe-Ne/CH4激光频率进行绝对测量得到一个新的频率值。     

不同表面处理对石英晶体传感器频移响应的影响

液相环境下振荡的压电石英晶体传感器的谐振频移主要受液体性质和表面质量负载的影响。通过压电石英晶体传感器在液体粘度测量中，对不同表面粗糙度和亲和性的晶体谐振频移的实验。结果表明，晶体的不同表面性质对传感器的频移响应存在较大的影响。就液体粘度测量的灵敏度和准确性而言，经紫外照射处理的聚苯乙烯涂层石英晶体的传感器性能最佳。     

基于orCAD／PSpice的晶体振荡电路设计仿真

通过对电容三点式振荡电路和石英晶体振荡器等效电路的计算分析,设计并改进了石英晶体振荡器电路。在OrCAD／PSpice环境中完成了电路的时域和频域仿真分析,对影响振荡电路起振特性的因素进行了探讨,进一步验证了PSpice电路仿真设计的合理性和可靠性。给出了发生电路的振荡、稳幅波形,测量了振荡周期和振荡频率,并与理论值做出比较。结果表明,设计的振荡电路波形好,振荡频率稳定,易于实现,可广泛应用于工程设计领域。     

基于CMOS反相器石英晶体振荡电路的PSPICE仿真

石英晶体振荡器是很常用的电子器件,在电路设计和教学工作中经常需要对石英晶体振荡电路进行仿真分析。通过实例介绍使用PSpice仿真软件对石英晶体振荡电路进行模拟仿真的方法。针对石英晶体振荡器的等效电路,分析了石英晶体的串联和并联谐振频率。讨论了石英晶振的仿真模型,并在仿真器中观察其起振波形和稳幅波形,测试其振荡频率。通过对元件的参数扫描,分析不同参数对振荡器的影响。     

可调谐外差式激光偏频锁定

本文提出一种可调谐外差式激光偏频锁定方法,讨论了这种技术在频域内测量激光器瞬稳以及不同频谱振荡的激光器之间进行锁定的可能应用。给出了两台选支CO_2激光器上锁定实验的结果。考虑了本振频率不稳定性对锁定精度的影响。     

双模激光稳频的二阶相干度时谱法

近年来,有关利用内脏He—Ne激光纵模偏振特性实现双模He—Ne激光器稳频稳幅的工作已有不少报道。诸如电热稳频法、水冷稳频法、风冷稳频法和激光等离子体温控稳频法。由于谐振腔的位相各向异性和振荡模式偏振方向的竞争效应及其温度漂移对双模偏振特性的影响,使得内脏He—Ne激光的双模呈现出相当复杂的随机偏振特性,从而使得长时频稳性、再现性和功率稳定性以及抗环境干扰能力不易做得更高,甚至失效。     

石英晶体微天平驱动电路设计

石英晶体微天平能够测量微小质量的变化,其广泛应用在生物医学、蛋白质、气体等的吸附检测。本电路设计以STC15F2K60S2单片机为核心,利用石英晶振片的特性,振荡器的起振、稳定振荡原理,以及自动增益控制等方法,构造稳定的振荡电路,实现对石英晶片频率变化的直接测量,进而推断出相应的质量变化。使用LCD显示模块,实时显示频率、质量等的测量值,并扩展RS232接口,实现与上位机之间的通信。     

压电免疫传感器的研制

介绍了压电免疫传感器的压电质量传感原理、免疫反应及压电免疫传感过程。设计了压电液相谐振电路。测定了压电石英晶体的品质参数。实验结果表明，与现有检测方法相比，压电免疫传感器具有快速、准确、所需样品少、操作简单等特点。     

体声波谐振器质量负载等效电感的量化方法

体声波(BAW)谐振器受到质量负载时,谐振器的Butterworth Van Dyke(BVD)电路模型中会增加1个质量负载等效电感,为得到该电感与负载质量的量化关系,以便对BAW传感器进行系统行为仿真,该文提出了3D多物理场-等效电路仿真对比建模的方法。通过对比COMSOL Multiphysics软件的3D多物理场仿真结果与ADS的等效电路仿真结果得到质量负载等效电感和负载质量的量化关系。以一个薄膜体声波谐振器(FBAR)为例,介绍了该方法的详细过程,并得到案例中的量化关系为:质量负载等效电感每增加1nH,负载质量增加0.1ng。最后将该量化关系应用于基于Pierce振荡器的BAW传感器检测电路的系统级行为仿真。仿真结果表明,质量负载等效电感每增加1nH,振荡频率减小6 MHz,即振荡频率的变化情况与等效电路仿真结果相吻合,从而验证了该检测电路能用于BAW传感器的频率信号的检测。该量化方法同样适用于石英晶体微天平(QCM)。     

石英晶体监控膜厚仪的发展与应用

石英晶体振荡监控光学薄膜厚度是直接监控光学薄膜物理厚度的方法，与工作波段无关，设置简单，各种厚度皆可控制．易于实现自动控制，将会越来越广泛地应用在光学薄膜厚度监控中。本文首先介绍了石英晶体监控膜厚仪监控光学薄膜厚度的原理，然后讨论了石英晶体监控仪的发展和晶振片的稳定性。     

Millimeter-Wave (W-Band) Quartz Image Guide Gunn Oscillator

Dielectric image-guide Gunn oscillator using fused quartz as the guide material has been investigated at frequencies around 94 GHz. Computer-controlled CO/sub 2/ laser cutting of quartz to the designed image-guide patterns has also been achieved. A resonant disk and pin bias circuit was used to tune the oscillator to an output power of 5 mW at the oscillation frequency of 94.2 GHz. An electronic frequency tuning of 350 MHz was measured with the oscillation characteristics similar to waveguide cavity oscillators. By varying the bias circuit disk and pin parameters, the Gunn-oscillator tuning characteristics have also been recorded for the future circuit performance optimization.     

半绝缘GaAs光电导开关中光激发电荷畴的猝灭畴模式

在半绝缘GaAs光电导开关中发现了光激发电荷畴的猝灭畴模式. 分析指出畴猝灭是由于畴在渡越中开关的瞬时电场低于畴的维持电场引起的,并指出在开关电场低于非线性光电导开关阈值电场条件下,在到达阳极前畴的猝灭可导致开关输出电流的振荡频率高于畴的渡越时间频率. 根据开关工作电路条件及畴特性给出了猝灭畴模式的等效电路,计算了相应的电路参数,计算结果与实验基本吻合. 该研究为提高光注入畴器件的振荡频率及工作效率提供了理论和实验依据.     

半绝缘GaAs光电导开关中光激发电荷畴的猝灭畴模式

在半绝缘GaAs光电导开关币发现了光激发电荷畴的猝灭畴模式.分析指出畴猝灭是由于畴在渡越中开关的瞬时电场低于畴的维持电场引起的,并指出在开关电场低于非线性光电导开关阈值电场条件下,在到达阳极前畴的猝灭可导致开关输出电流的振荡频率高于畴的渡越时间频率.根据开关上作电路条件及畴特性给出了猝火畴模式的等效电路,计算了相应的电路参数,计算结果与实验基本吻合.该研究为提高光注入畴器件的振荡频率及工作效率提供了理论和实验依据.     

基亏FPGA的QCM湿度测量系统程序设计与仿真

为了实时检测常温下的湿度,以便负责人根据需要调整环境状态。采用测频计数法结合频差法设计了以FPGA芯片（EP2CSQ208C8N）为基础的可用于湿度测量的石英晶体谐振频率漂移检测电路。重点介绍在FPGA平台上通过测量石英晶体的谐振频率来间接测量湿度的方法,讨论了FPGA平台上的每个模块的设计过程,给出了部分模块和整体电路的仿真图,解释了仿真结果。FPGA参与外围硬件电路的辅助设计,会使设计更加简单,周期更短。