本论文通过对晶体振荡器的温频特性和力频特性的研究,提出如下改善晶体的温频特性的温度补偿方法:其一,结合晶体的温频特性和力频特性,借助于晶体电极的热应力使这两种物理性质相互作用以达到对石英泛音晶体谐振器进行温度补偿的效果。并详细介绍了这种温补方法的理论基础、实现方案,并通过实验给出了在此新方法实现过程中相关参数选择的依据。通过大量实验结果证明这种补偿的效果是明显的,可以获得较高的频率稳定度,使普通的晶体减小±10ppm,对一些小公差的晶振在-40~75度之间甚至可以拉到±4ppm,这与进行过线路补偿的温度补偿晶体振荡器的±2ppm相差很小。其二,本文介绍二次补偿的基本原理,以及一种基于二次补偿的晶体振荡器的设计方案(包括模拟补偿部分和数字补偿部分),系统构成,选用关键器件微处理器和采用补偿方波、曲线拟合等核心技术,对原有的补偿线路进行优化,节省了大量传统的微机温补晶振中使用的体积庞大、价格昂贵、功耗较高的器件。使之拥有模拟温补晶振体积小、功耗低的优点,并具备较高的频率温度稳定度和较好的相位噪声。其中频率温度稳定度在-40℃~+85℃范围内达到±0.28ppm,相噪指标:偏载频1Hz处≤-75dBc,1KHz处≤-145dBc。