一种恒温晶体振荡器装置、设备及其频率补偿方法技术领域
本发明实施例涉及晶体振荡器技术领域，尤其涉及一种恒温晶体振荡器装置、设
备及其频率补偿方法。
背景技术
“频率-温度稳定度”是恒温晶体振荡器(Oven Controlled Crystal Oscillator,
OCXO)中最重要的技术指标之一，然而当恒温晶体振荡器被设计出来后，很多时候“频率-温
度稳定度”指标仍不满足应用的要求，不断提升该指标是晶振制造商和客户应用的长期目
标，因此引入了温度补偿技术来提升OCXO的温度稳定度。
目前，常见的温度补偿方案如图1所示，图1为现有技术的恒温晶体振荡器系统的
结构示意图。该振荡器系统包括：外壳10、设置在外壳10内的温度传感器11、微控制器12、数
模转换器13、恒温槽14以及设置在恒温槽14中的恒温晶体振荡器15。温度传感器11设置在
外壳10中，用于读取外壳10内的环境温度，传送至微控制器12(Microcontroller Unit，
MCU)。在不同温度下，MCU12给出不同的补偿量给到数模转换器13(Digital to Analog
Converter，DAC)，补偿量通过DAC13转换后给到OCXO15的VC(模拟电压控制端)，从而调节
OCXO15的频率，起到补偿的作用。
但是由于技术指标的要求不断提升，该补偿方案就出现了瓶颈，原因在于：温度传
感器的位置介于OCXO恒温槽与外壳之间，由于恒温槽的控温点需要高于工作环境温度，如
OCXO要求工作在环境温度-40℃～85℃时，恒温槽的温度需要设置在90℃以上，而当OCXO工
作在-40℃或85℃时，外壳、温度传感器和OCXO恒温槽这三者之间的温度梯度差值是不一样
的。当OCXO工作在-40℃或85℃，同时外界环境的气流发生变化时，外壳、温度传感器和OCXO
恒温槽这三者之间的温度梯度差值又会发生变化。如此，当在同一温度下，气流不一样时，
温度传感器的梯度会发生变化，从而MCU给出的补偿量就会发生轻微的变化。虽然这种轻微
的变化在OCXO的“频率-温度稳定度”技术指标要求较低的时候可以忽略，但是当OCXO的“频
率-温度稳定度”技术指标要求小于这轻微的变化量，需要进一步提高的时候，该补偿方法
就无法满足应用的要求。
发明内容
本发明提供一种恒温晶体振荡器装置、设备及其频率补偿方法，以实现恒温晶体
振荡器频率的高精度补偿。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明实施例提供一种恒温晶体振荡器装置，包括恒温槽和微控制器，设置在恒
温槽中的恒温晶体振荡器，其特征在于，还包括电流检测单元，其中：
所述电流检测单元与所述恒温晶体振荡器相连，用于获取恒温晶体振荡器的工作
电流值，并提供给所述微控制器；
所述微控制器用于基于频率补偿规则，根据所述工作电流值确定对应的频率补偿
量，并将所述频率补偿量输出给所述恒温晶体振荡器，以补偿输出频率。
进一步地，所述装置，还包括：
数模转换模块，与所述微控制器和恒温晶体振荡器相连，用于将所述频率补偿量
转换成电信号，并输出到恒温晶体振荡器的模拟电压控制端，使得模拟电压控制端根据所
述电信号调节输出频率。
进一步地，上述装置中：
恒温槽、恒温晶体振荡器、微控制器、电流检测单元和数模转换模块均设置在外壳
内；或
恒温槽和恒温晶体振荡器设置在外壳外，微控制器、电流检测单元和数模转换模
块设置在外壳内；或
电流检测单元、恒温槽和恒温晶体振荡器设置在第一外壳内，微控制器和数模转
换模块设置在第二外壳内。
相应地，本发明实施例还提供一种具有恒温晶体振荡器的设备，包括上述第一方
面所述的恒温晶体振荡器装置。
相应地，本发明实施例还提供一种恒温晶体振荡器装置的频率补偿方法，采用本
发明任意实施例所提供的恒温晶体振荡器装置执行，所述方法包括：
所述电流检测单元获取恒温晶体振荡器的工作电流值，并提供给所述微控制器；
所述微控制器基于频率补偿规则，根据所述工作电流值确定对应的频率补偿量；
所述微控制器将所述频率补偿量输出给所述恒温晶体振荡器，以补偿输出频率。
进一步地，上述方法中，所述微控制器将所述频率补偿量输出给所述恒温晶体振
荡器，以补偿输出频率包括：
所述微控制器将所述频率补偿量输出给所述数模转换模块；
所述数模转换模块将所述补偿量转换成电信号，并输出到恒温晶体振荡器的模拟
电压控制端，使得模拟电压控制端根据所述电信号调节输出频率。
进一步地，所述方法，还包括：
获取不同温度下，晶体振荡器对应的工作电流和频率偏移；
根据所述温度值、工作电流值和频率漂移的对应关系建立频率补偿规则，并存储
至所述微控制器中。
进一步地，上述方法中，所述微控制器基于频率补偿规则，根据所述工作电流值确
定对应的频率补偿量，包括：
所述微控制器根据所述工作电流值获取对应的频率补偿规则；
所述微控制器根据所述工作电流值与所述频率补偿规则中的温度值和频率漂移
的对应关系，得到频率补偿量。
进一步地，上述方法中，所述频率漂移是指晶体振荡器当前输出频率与正常输出
频率的差值。
本发明提供的一种恒温晶体振荡器装置、设备及其频率补偿方法，通过获取恒温
晶体振荡器的工作电流值，可以确定对应的频率补偿量，从而避免了温度梯度因素对频率
补偿造成的影响，提高了补偿精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术的恒温晶体振荡器系统的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的一种恒温晶体振荡器装置的结构示意图；
图3为本发明实施例三提供的一种恒温晶体振荡器装置的频率补偿方法的流程示
意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描
述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便
于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图2为本发明实施例一提供的一种恒温晶体振荡器装置的结构示意图。如图2所
示，本发明实施例提供的一种恒温晶体振荡器装置，通过获取恒温晶体振荡器的工作电流
值，可以实现恒温晶体振荡器频率的高精度补偿。
所述恒温晶体振荡器装置，包括：恒温槽22和微控制器23，设置在恒温槽22中的恒
温晶体振荡器24，还包括电流检测单元25，其中：
所述电流检测单元25与所述恒温晶体振荡器24相连，用于获取恒温晶体振荡器24
的工作电流值，并提供给所述微控制器23；
所述微控制器23用于基于频率补偿规则，根据所述工作电流值确定对应的频率补
偿量，并将所述频率补偿量输出给所述恒温晶体振荡器24，以补偿输出频率。
优选的，所述装置还包括：
数模转换模块26，与所述微控制器23和恒温晶体振荡器24相连，用于将所述频率
补偿量转换成电信号，并输出到恒温晶体振荡器24的模拟电压控制端，使得模拟电压控制
端根据所述电信号调节输出频率。
可选的，所述装置还可以包括外壳21。
具体的，第一方面可以是，恒温槽、恒温晶体振荡器、微控制器、电流检测单元和数
模转换模块均设置在外壳内；第二方面可以是，恒温槽和恒温晶体振荡器设置在外壳外，微
控制器、电流检测单元和数模转换模块设置在外壳内；第三方面可以是，电流检测单元、恒
温槽和恒温晶体振荡器设置在第一外壳内，微控制器和数模转换模块设置在第二外壳内。
上述方案中，频率补偿规则是通过获取不同温度下，晶体振荡器对应的工作电流
和频率偏移，然后根据所述温度值、工作电流值和频率漂移的对应关系建立的，所述频率补
偿规则存储在所述微控制器中。
具体的，频率补偿量是所述微控制器根据所述工作电流值获取对应的频率补偿规
则，再根据所述工作电流值与所述频率补偿规则中的温度值和频率漂移的对应关系得到
的。所述微控制器输出的频率补偿量会先经过数模转换模块转换成电信号再输出给到恒温
晶体振荡器的模拟电压控制端进行对恒温晶体振荡器频率的调节。
本发明提供的一种恒温晶体振荡器装置，通过获取恒温晶体振荡器的工作电流
值，可以确定对应的频率补偿量，从而避免了温度梯度因素对频率补偿造成的影响，提高了
补偿精度。
实施例二
本发明实施例二提供一种具有恒温晶体振荡器的设备，该设备包括实施例一提供
的所有恒温晶体振荡器装置。
优选的，所述设备为通信设备。
本发明提供的一种具有恒温晶体振荡器的设备，通过恒温晶体振荡器装置获取恒
温晶体振荡器的工作电流值，可以确定对应的频率补偿量，从而避免了温度梯度因素对频
率补偿造成的影响，提高了补偿精度。
实施例三
请参阅图3，为本发明实施例三提供的一种恒温晶体振荡器装置的频率补偿方法
的流程示意图。该方法由本发明实施例所提供的恒温晶体振荡器装置执行，步骤如下：
S110、所述电流检测单元获取恒温晶体振荡器的工作电流值，并提供给所述微控
制器。
需要说明的是，所述工作电流为恒温晶体振荡器的加热工作电流。由于恒温晶体
振荡器的控温原理是通过加热将恒温槽温度设置到环境工作温度以上，比如恒温晶体振荡
器要求工作在环境温度-40℃～85℃时，恒温槽的温度需要设置在90℃以上，而发热的原理
是通过控制工作电流进行升温，当电流大时，温度升高，电流小时，温度降低。
进一步需要说明的是，优选的，所述电流检测单元可以是周期性地获取恒温晶体
振荡器的加热工作电流值，以实现通过周期性地监控恒温晶体振荡器的工作电流来达到对
恒温晶体振荡器频率的监控和及时补偿调整。
S120、所述微控制器基于频率补偿规则，根据所述工作电流值确定对应的频率补
偿量。
具体的，S120可以包括：所述微控制器根据所述工作电流值获取对应的频率补偿
规则；所述微控制器根据所述工作电流值与所述频率补偿规则中的温度值和频率漂移的对
应关系，得到频率补偿量。
需要说明的是，所述频率漂移是指晶体振荡器当前输出频率与正常输出频率的差
值。比如可以是晶体振荡器当前输出频率值减恒温晶体振荡器的正常输出频率值，若差为
正数，则需要减小恒温晶体振荡器的频率；若差为负数，则需要增大恒温晶体振荡器的频
率。所述频率补偿规则是通过获取不同温度下，晶体振荡器对应的工作电流和频率偏移，然
后根据所述温度值、工作电流值和频率漂移的对应关系建立的，所述频率补偿规则存储在
所述微控制器中。
进一步需要说明的是，当外界环境温度发生改变时，恒温晶体振荡器的输出频率
随着温度的改变而改变，其核心是由于恒温槽的温度受到外界环境温度影响发生了改变；
同时，当外界环境温度发生改变导致恒温晶体振荡器的输出频率受到改变，恒温晶体振荡
器的加热工作电流也会发生改变。具体原因是因为加热是恒温晶体振荡器控温的核心，而
恒温晶体振荡器的控温最终会体现在工作电流上面(通过控制工作电流的大小来调节温度
升温的多与少)，只要外界环境温度发生轻微的改变，恒温晶体振荡器的加热工作电流一定
会立即做出相应的改变，并且加热工作电流改变的大小与恒温晶体振荡器的“频率-温度”
变化的比例是一样的，也就是说不论外界环境温度发生怎样的变化，恒温晶体振荡器的加
热控温电路都会做出相应的调整使加热工作电流做出相应的改变。因此，只要通过不同温
度下得到恒温晶体振荡器的工作电流与“频率-温度”的飘移关系，就可以确对应的频率补
偿量，对恒温晶体振荡器装置的频率进行补偿。
S130、所述微控制器将所述频率补偿量输出给所述恒温晶体振荡器，以补偿输出
频率。
具体的，S130可以包括：所述微控制器将所述频率补偿量输出给所述数模转换模
块；所述数模转换模块将所述补偿量转换成电信号，并输出到恒温晶体振荡器的模拟电压
控制端，使得模拟电压控制端根据所述电信号调节输出频率。
需要说明的是，所述电信号可以是模拟电压信号。所述频率补偿量根据频率漂移
决定，若频率漂移后输出频率值变大，则需要回调输出频率，反之则需要增大输出频率。
优选的，所述恒温晶体振荡器装置的频率补偿方法还包括：获取不同温度下，晶体
振荡器对应的工作电流和频率偏移；根据所述温度值、工作电流值和频率漂移的对应关系
建立频率补偿规则，并存储至所述微控制器中。
为了更加清晰的展现本发明实施例的方案实施过程，下面以一具体例子进行详细
介绍。假设恒温晶体振荡器的正常输出频率为10Hz，对应的正常工作电流为5A，恒温槽的温
度为40℃；现恒温晶体振荡器受到外界环境温度影响发生了频率的改变，测得当前工作电
流为7A，基于事先建立好的频率补偿规则，能获悉对应的当前恒温槽的温度为80℃，输出频
率为12Hz，即频率偏移量为+2(输出频率增加了两个单元)，因此，可以确定频率补偿量为-
2，只需通过输出相应的模拟电压信号给到恒温晶体振荡器的模拟电压控制端，即可进行相
应的恒温晶体振荡器的频率回调，起到补偿的作用。
本发明实施例通过获取恒温晶体振荡器的工作电流值，根据所述工作电流值确定
对应的频率补偿量；将所述频率补偿量输出给所述恒温晶体振荡器，以补偿输出频率，不仅
消除了测量带来的误差造成的影响，还提高了补偿精度。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，
本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、
重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行
了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还
可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。