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振荡器是电子设备中最重要、最基础的部分,其机能指标的高低影响着系统的整体性能好坏。在电子系统中,振荡器一般被用作产生一个提供基准频率的标准信号源,作为参考时钟信号。现代社会科技的发展对电子设备优越的性能追求愈加热切,追求设备超小型、低成本、低能耗。而在应用上最多是传统的石英晶体振荡器,它的体积比较大、不易集成、成本高的特点已经渐渐不能满足要求了,因而人们希望用MEMS振荡器来代替。本文详细叙述了MEMS谐振器的工作方式和设计原理,分析了MEMS电容式和MEMS压电式谐振器工作方式的不同和性能指标上的差异。设计了基于AlN压电材料的TPoS(Thin-Film Piezoelectric-on-Substrate)结构的压电式谐振器,设计频率为100MHz,并基于MEMS CAPs公司的PiezoMUMPs加工工艺完成实物加工,并对加工后实物在探针台上进行裸片测试和结果分析。基于芯片的测试结果建立等效RLC谐振回路并设计振荡回路完成振荡器的设计。振荡器的输出频率为101.438MHz,输出功率为8.63dBm,相位噪声为-110.49d Bc/Hz@1kHz,-125.78dBc/Hz@100kHz,-148.07dBc/Hz@1MHz。对MEMS振荡器的稳定性进行测试分析,结果显示振荡器的稳定性较差,频率偏差在温度为-30℃到-85℃范围内达3958.3ppm。最后研究了振荡器的温度补偿方案,设计了恒温温度补偿系统和温度控制锁相频率合成型温度补偿系统。实验结果显示恒温温度补偿系统的频率稳定度在-30℃到-85℃范围内达?40 ppm,温度控制锁相频率合成型温度补偿系统频率稳定度-30℃到45℃范围内达?50ppm。