一种芯片原子钟的晶振老化补偿方法及系统与流程

本发明属于晶振老化补偿，更具体地，涉及一种芯片原子钟的晶振老化补偿方法及系统。

背景技术：

1、晶振，全称为晶体振荡器，是一种通过压电效应产生机械振动，并利用机械振动产生电信号的电子元件。晶振主要用于电子设备中的频率控制和时钟生成。它通常由石英晶体制成，因为石英晶体具有良好的压电特性和高稳定性。

2、晶振的主要特点包括：

3、高稳定性：由于石英晶体具有良好的温度稳定性和机械稳定性，晶振能够在宽温度范围内保持较为恒定的频率。

4、高精度：晶振的频率精度可以达到百万分之一，甚至更高，适用于需要高精度频率控制的应用。

5、小尺寸：现代晶振的体积通常很小，适合嵌入到各种电子设备中。

6、但是现有技术中并没有一种技术方案能够对晶振进行老化补偿，从而延长晶振的使用寿命。

技术实现思路

1、为解决以上技术问题，本发明提出一种芯片原子钟的晶振老化补偿方法，包括：

2、获取芯片原子钟晶振的工作数据，其中，所述工作数据包括：工作时长、当前温度、当前湿度、当前机械应力和当前电压；

3、设置受时间和温度影响的老化补偿模型、受湿度和机械应力影响的老化补偿模型和受电压和温度影响的老化补偿模型，并根据所述工作数据，分别计算由于晶振的工作时长和当前温度变化导致的第一频率偏移指数、由于晶振的当前湿度和当前机械应力导致的第二频率偏移指数和由于晶振的当前电压和当前温度变化导致的第三频率偏移指数；

4、设置晶振综合补偿模型，并根据所述第一频率偏移指数、第二频率偏移指数和第三频率偏移指数，计算晶振的综合补偿指数，将所述晶振的综合补偿指数归一化到晶振的频率偏移的范围内，按照归一化后的晶振的综合补偿指数对晶振进行老化补偿。

5、进一步的，所述受时间和温度影响的老化补偿模型包括：

6、

7、其中，δf1(t，t)为由于晶振的工作时长t和当前温度t变化导致的第一频率偏移指数，a1为第一频率偏移指数的第一调整因子，λ1为第一频率偏移指数的第二调整因子，b1为第一频率偏移指数的第三调整因子，t0为晶振的参考温度，c2为第一频率偏移指数的第四调整因子，d2为第一频率偏移指数的第五调整因子，β2为第一频率偏移指数的第六调整因子。

8、进一步的，所述受湿度和机械应力影响的老化补偿模型包括：

9、

10、其中，δf2(h，s)为由于晶振的当前湿度h和当前机械应力s导致的第二频率偏移指数，c1为第二频率偏移指数的第一调整因子，k1为第二频率偏移指数的第二调整因子，d1为第二频率偏移指数的第三调整因子，k2为第二频率偏移指数的第四调整因子，e2为第二频率偏移指数的第五调整因子，f2为第二频率偏移指数的第六调整因子，γ2为第二频率偏移指数的第七调整因子，δ2为第二频率偏移指数的第八调整因子。

11、进一步的，所述受电压和温度影响的老化补偿模型包括：

12、

13、其中，δf3(v，t)为由于晶振的当前电压v和当前温度t变化导致的第三频率偏移指数，e1为第三频率偏移指数的第一调整因子，f1为第三频率偏移指数的第二调整因子，g1为第三频率偏移指数的第三调整因子，s1为第三频率偏移指数的第四调整因子，ζ1为第三频率偏移指数的第五调整因子。

14、进一步的，所述晶振综合补偿模型包括：

15、

16、其中，δftotal为晶振的综合补偿指数，v′1为综合补偿指数的第一调整因子，β1为综合补偿指数的第二调整因子，ω1为综合补偿指数的第三调整因子。

17、本发明还提出一种芯片原子钟的晶振老化补偿系统，包括：

18、获取数据模块，用于获取芯片原子钟晶振的工作数据，其中，所述工作数据包括：工作时长、当前温度、当前湿度、当前机械应力和当前电压；

19、设置模型模块，用于设置受时间和温度影响的老化补偿模型、受湿度和机械应力影响的老化补偿模型和受电压和温度影响的老化补偿模型，并根据所述工作数据，分别计算由于晶振的工作时长和当前温度变化导致的第一频率偏移指数、由于晶振的当前湿度和当前机械应力导致的第二频率偏移指数和由于晶振的当前电压和当前温度变化导致的第三频率偏移指数；

20、补偿模块，用于设置晶振综合补偿模型，并根据所述第一频率偏移指数、第二频率偏移指数和第三频率偏移指数，计算晶振的综合补偿指数，将所述晶振的综合补偿指数归一化到晶振的频率偏移的范围内，按照归一化后的晶振的综合补偿指数对晶振进行老化补偿。

21、进一步的，所述受时间和温度影响的老化补偿模型包括：

22、

23、其中，δf1(t，t)为由于晶振的工作时长t和当前温度t变化导致的第一频率偏移指数，a1为第一频率偏移指数的第一调整因子，λ1为第一频率偏移指数的第二调整因子，b1为第一频率偏移指数的第三调整因子，t0为晶振的参考温度，g2为第一频率偏移指数的第四调整因子，d2为第一频率偏移指数的第五调整因子，β2为第一频率偏移指数的第六调整因子。

24、进一步的，所述受湿度和机械应力影响的老化补偿模型包括：

25、

26、其中，δf2(h，s)为由于晶振的当前湿度h和当前机械应力s导致的第二频率偏移指数，c1为第二频率偏移指数的第一调整因子，k1为第二频率偏移指数的第二调整因子，d1为第二频率偏移指数的第三调整因子，k2为第二频率偏移指数的第四调整因子，e2为第二频率偏移指数的第五调整因子，f2为第二频率偏移指数的第六调整因子，γ2为第二频率偏移指数的第七调整因子，δ2为第二频率偏移指数的第八调整因子。

27、进一步的，所述受电压和温度影响的老化补偿模型包括：

28、

29、其中，δf3(v，t)为由于晶振的当前电压v和当前温度t变化导致的第三频率偏移指数，e1为第三频率偏移指数的第一调整因子，f1为第三频率偏移指数的第二调整因子，g1为第三频率偏移指数的第三调整因子，s1为第三频率偏移指数的第四调整因子，ζ1为第三频率偏移指数的第五调整因子。

30、进一步的，所述晶振综合补偿模型包括：

31、

32、其中，δftotal为晶振的综合补偿指数，v′1为综合补偿指数的第一调整因子，β1为综合补偿指数的第二调整因子，ω1为综合补偿指数的第三调整因子。

33、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

34、本发明设置受时间和温度影响的老化补偿模型、受湿度和机械应力影响的老化补偿模型和受电压和温度影响的老化补偿模型，并根据所述工作数据，分别计算由于晶振的工作时长和当前温度变化导致的第一频率偏移指数、由于晶振的当前湿度和当前机械应力导致的第二频率偏移指数和由于晶振的当前电压和当前温度变化导致的第三频率偏移指数；设置晶振综合补偿模型，并根据所述第一频率偏移指数、第二频率偏移指数和第三频率偏移指数，计算晶振的综合补偿指数，将所述晶振的综合补偿指数归一化到晶振的频率偏移的范围内，按照归一化后的晶振的综合补偿指数对晶振进行老化补偿。本发明通过以上技术方案，能够精准的对芯片原子钟的晶振进行老化补偿，从而延长晶振的使用寿命。