宽范围高稳晶振频率稳定度测试系统的设计

0 引 言
高稳定度石英晶体谐振器(简称高稳晶振)是广泛应用于通讯、电子对抗、数传电台、计算机等电子信息产品的重要器件。高稳晶振的指标直接影响产品的可靠性，因此如何检测其性能是非常重要的。
代表性测量仪器是频稳测试系统(误差倍增器+多路开关)。其原理是将被测频率源的频率起伏△f进行倍频，然后再用频率计数器进行测频来计算准确度、老化率、日波动等指标。在频稳测试系统的设计中，信号源是一个重要的组成部分。其作用为产生高性能的输出频率(1～100 MHz)可设定的钟信号，与被测晶振的信号进行混频，输出差值在倍频环的范围内。目前，它广泛应用于信号源设计的直接数字频率合成(DDS)技术，具有输出频率范围宽，分辨力高，相位噪声低，易于实现等优点；其次，对于高分辨力频率计数器，在同等条件下，频率分辨高一位，倍增环路可少一路。经比较分析，选择以DDS技术为核心，采用AVR单片机和CPLD作为控制系统，可适时控制、计算、处理，并与上微机相连，完成多路检测、分析、绘制状态图等工作。

1 频率误差倍增法测频的基本原理
设Fr为标准钟(铷原子钟)频率，被测频率Fx=Fr+△f。通过第一级倍增得到Fr+m△f，通过第二级倍增得到Fr+m2△f……，通过n级倍增，则有：

一般m=10，n=1，2，3，4，由于受倍频器本底噪声的影响，最高n=5级。频差倍增最大达10-5。
由式(1)可知，频稳测试系统只对接近标准钟输出频率的被测信号进行测量。因此，需要研制高性能的新一代测试系统，检测高稳晶振生产的质量。