频率源是现代电子系统和军用武器装备中的重要组成部分,其性能极大的影响着通信、导航、雷达、精确制导和电子对抗等系统的稳定性。石英晶体振荡器作为最常用的基准频率源,在受到温度变化的影响时,其输出信号容易出现频率失稳的现象,频谱中的相位噪声也会变化。传统的温补晶体振荡器都是通过外加辅助线路来达到频率补偿的目的,这种补偿方法会增加振荡器的功耗、体积和成本。本文提出了一种基于应力的补偿方法,晶体在受力时会产生频偏,传统晶振设计是避免力对晶体振荡器产生影响,应力补偿的方法则利用了晶体振荡器的力频特性来消除因温度变化而产生的频偏,这正是应力补偿的创新之处。由于AT切晶体的温频曲线是三次曲线,晶体的力频曲线是线性的,在一定温度范围内用应力补偿的方法可以取得很好的效果。应力是通过材料热胀冷缩来产生的,把金属膜以一定形的状镀在晶体上,由于金属薄膜和晶体的膨胀系数不一样,当温度变化时,金属薄膜会对晶体产生力的作用。现有镀膜技术很成熟,晶体镀膜在晶体生产过程中就能进行,十分方便,通过控制镀膜的厚度就可以控制应力的大小。传统晶体振荡器使用的是基频晶体,应力补偿晶振使用的是泛音晶体,泛音晶体比基频晶体有更好的力频特性,同时可以降低晶体振荡器的老化率、噪声等因素对晶振稳定度的影响。本文详细了介绍了应力补偿方法的理论基础、实现方案,同时设计了一系列应力补偿的实验。应力补偿晶体振荡器可以使用AT切的基频晶体、泛音晶体和SC切泛音晶体,不仅拓宽了可使用晶体的范围,还降低温补晶振因温度而导致的频偏。应力补偿的晶振选用的是泛音晶体,注重补偿工艺的设计,利用逐次镀膜来改变晶体的温频特性,从而得到最适宜的镀膜厚度。应力补偿晶振的频率稳定度更高,同时新的补偿方法使得传统的数字温补和微机温补晶振中存在的体积庞大、价格昂贵和功耗较高等问题都得到改善,因而应力补偿晶体振荡器有更好的研究价值和应用前景。