JP2000209087A

JP2000209087A - 発振器

Info

Publication number: JP2000209087A
Application number: JP11009386A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Atami; 健熱海; Hideyuki Matsuura; 秀行松浦; Yoshibumi Nakajima; 義文中島; Yoshito Furuyama; 義人古山; Hiroshi Nakamuta; 浩志中牟田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2000-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】発振器に関し、小型かつ廉価であると共に、
常に所要の出力周波数を安定に出力可能なことを課題と
する。【解決手段】制御電圧Ｖ_cにより周波数ｆ_outを可変
な電圧制御発振器（ＶＣＸＯ）１と、ＶＣＸＯ１の出力
と基準となる周波数（原子共鳴周波数等）ｆ₀との比較
に基づきその周波数差に応じた信号ＲＥＳを出力する比
較器２と、信号ＲＥＳに基づき周波数差を零とする様な
制御電圧Ｖ_cを生成するサーボ回路３と、信号ＲＥＳに
基づきサーボ回路３のロック／アンロック状態を検出す
る検出手段４と、ロック検出時の制御電圧値Ｖ_Cを記憶
する不揮発性のメモリ５と、通常はサーボ回路３の出力
の制御電圧Ｖ_CをＶＣＸＯ１に供給すると共に、検出手
段４がアンロック状態を検出している場合はメモリ５の
制御電圧値Ｖ_C’をＶＣＸＯ１に供給する切替手段６と
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発振器に関し、更に
詳しくは制御電圧により周波数を可変な電圧制御発振器
と、電圧制御発振器の出力と基準となる周波数との比較
に基づきその周波数差に応じた信号を出力する比較器
と、比較器の出力信号に基づき周波数差を零とする様な
前記制御電圧を生成するサーボ回路とを備える発振器に
関する。

【０００２】この種の発振器の一例としてルビジウム原
子等の原子共鳴現象を利用した原子発振器がある。原子
発振器は、長期安定度（ランダム雑音による変動を除い
たドリフト量）及び短期安定度（ランダム雑音による周
波数ゆらぎの標準偏差）に優れ、通信用主発振器，ＴＶ
放送用基準周波数源、ディジタル同期網用クロック源等
に用いられる。近年、ルビジウム原子発振器及びこれを
利用するシステムには小型化／低価格化が求められる一
方、通常動作時以外、即ち、アラーム（周波数アンロッ
ク）状態下においての周波数安定度向上も望まれてい
る。

【０００３】

【従来の技術】図１０〜図１２は従来技術を説明する図
（１）〜（３）で、１０（Ａ）は従来のルビジウム原子
発振器の基本構成を示している。図において、１０はル
ビジウムＲ_b ⁸⁷の原子共鳴を利用した原子共鳴器（ＯＭ
Ｕ）、２１は制御電圧Ｖ_cにより発振周波数ｆ_outを可
変な電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）、７０はＶＣＸＯ
２１の周囲（動作）温度を一定に保つための恒温槽、２
２はＶＣＸＯ２１の出力周波数ｆ_outを合成（逓倍，変
調等）してＲ_b ⁸⁷の原子共鳴周波数（ｆ₀＝６８３４．
６８ＭＨｚ）と等しいマイクロ波周波数ｆを生成する周
波数合成部、２３はマイクロ波周波数ｆを周波数（位
相）変調するための低周波信号ｆ_Lを発生する低周波発
振器、２４は原子共鳴器１０の光検出信号ＰＤを増幅す
る増幅器（ＡＭＰ）、２５は光検出信号ＰＤに重畳され
た低周波信号（原子共鳴信号）ＲＥＳを低周波信号ｆ_L
により同期検波する同期検波器、２６は同期検波出力Ｄ
Ｔを積分してマイクロ波周波数ｆと原子共鳴周波数ｆ₀
とを一致させるような制御電圧Ｖ_cを生成する積分器で
ある。

【０００４】原子共鳴器１０において、Ｒ_b ⁸⁷ランプ１
１の射出光（スペクトルＡ，Ｄを含む）は凹面鏡１２で
平行光にされ、ガラス容器（共鳴セル）１３に入射す
る。共鳴セル１３にはＲ_b ⁸⁷とＲ_b ⁸⁵の蒸気が封入され
ており、Ｒ_b ⁸⁷ランプ１１のスペクトルＡ，Ｄの内の一
方のスペクトルＤはＲ_b ⁸⁵蒸気により吸収され、共鳴セ
ル１３内ではスペクトルＡが支配的となる。この共鳴セ
ル１３に空洞共振器１４を介してマイクロ波を照射する
と、マイクロ波周波数ｆがＲ_b ⁸⁷の原子共鳴周波数ｆ₀
（＝６８３４．６８ＭＨｚ）と一致した時に原子共鳴が
起こり、Ｒ_b ⁸⁷蒸気によるランプ光の吸収が増大する。
そこで、この共鳴セル１３の透過光を光検出器１５で検
出し、ここに重畳された共鳴信号ＲＥＳを利用して、常
にマイクロ波周波数ｆが原子共鳴周波数ｆ₀と一致する
ように、ＶＣＸＯ２１の発振周波数をサーボ制御する。
以下、このサーボ制御を説明する。

【０００５】図１０（Ｂ）は従来のルビジウム原子発振
器の基本動作を示している。ＶＣＸＯ２１の出力周波数
（例えば１０ＭＨｚ）ｆ_outは周波数合成部２２でマイ
クロ波周波数ｆ（＝６８３４．６８ＭＨｚ）に合成され
ると共に、低周波信号ｆ_Lによる位相（周波数）変調が
加えられ、バラクタダイオードＶＤを介して空洞共振器
１４に印加される。共鳴セル１３内ではマイクロ波周波
数ｆ＝ｆ₀の所でスペクトルＡの吸収がピークとなり、
これより外れると図示の如く吸収が低下する。以下、こ
の谷間の部分（即ち、原子共鳴器１０が感度を有する部
分）を周波数引込領域とも呼ぶ。またマイクロ波周波数
ｆには低周波信号ｆ_Lが重畳されており、この周波数引
込領域内ではマイクロ波周波数ｆ＜ｆ₀，ｆ＝ｆ₀，ｆ
＞ｆ₀の各状態に応じて、低周波信号ｆ_Lと逆相，２倍
周波数２ｆ_L及び低周波信号ｆ_Lと同相の各共鳴信号Ｒ
ＥＳが検出される。因みに、この周波数引込領域外では
共鳴信号ＲＥＳが検出されない。そこで、共鳴信号ＲＥ
Ｓをｆ_Lで同期検波し、検波出力を積分することによ
り、ＶＣＸＯ２１の出力周波数ｆ_outを一定ｆ_cに制御
するための制御電圧（Ｓ字カーブ）Ｖ_cが得られる。

【０００６】しかし、この様なルビジウム原子発振器を
その電源投入時，周囲温度変動時，回路特性の経年変化
時等にも安定に稼働させるには、特にスレーブ発振器と
して用いるＶＣＸＯ２１の出力周波数ｆ_outを常に周波
数引込領域内に維持しておく必要があり、この為に従来
は、高価な高安定ＶＣＸＯ２１及び恒温槽設備を必要と
していた。

【０００７】一方、現在では価格や大きさの面等から汎
用のＶＣＸＯを用いざるを得ない状況にあり、この汎用
のＶＣＸＯは従来の高安定水晶発振器に比べると出力周
波数ｆ_outの経時変化量が大きいため、仮にルビジウム
原子発振器の稼働当初は正常に起動できたとしても、そ
の後長時間を経過すると、特性の経時変化等により稼働
当初のデフォルト制御電圧Ｖ_cではＶＣＸＯを周波数領
域にバイアス出来なくなり、ルビジウム原子発振器を再
起動できない場合が生じ得る。そこで、従来は、この経
時変化をカバーするため、ルビジウム原子発振器の立上
げ時等における周波数アンロック状態では、ＶＣＸＯ２
１の出力周波数ｆ_out（即ち、制御電圧Ｖ_c）を連続的
にスイープさせ、マイクロ波周波数ｆ≒ｆ₀となった所
で周波数引込動作させるものが知られている。以下、こ
れを説明する。

【０００８】図１１は従来の他のルビジウム原子発振器
の構成を示す図で、恒温槽設備を必要とせず、かつ安価
な汎用のＶＣＸＯ２１を使用する場合を示している。図
において、２１は汎用のＶＣＸＯ、２７はスイープ信号
を生成するための矩形波信号ＣＫを発生する矩形波発振
器、２８はサーボ回路のロック／アンロック状態を検出
するアラーム検出部、２９はアラーム検出部２８のロッ
ク／アンロックの検出信号ＡＬＭ＝０／１に応じて積分
器２６への入力を同期検波信号ＤＴ／矩形波信号ＣＫに
切り替えるセレクタ（ＳＥＬ）である。その他の構成に
ついては上記図１０（Ａ）で述べたものと同様で良い。

【０００９】図において、アラーム検出部２８はＯＭＵ
１０の出力の共鳴信号ＲＥＳをモニタしており、共鳴信
号ＲＥＳの振幅が所定以下になる（即ち、マイクロ波周
波数ｆが周波数引込領域から外れる）とアラーム信号Ａ
ＬＭ＝１（アラーム状態／周波数アンロック状態）を出
力し、また共鳴信号ＲＥＳの振幅が前記所定を超える
（即ち、マイクロ波周波数ｆが周波数引込領域内に入
る）とアラーム信号ＡＬＭ＝０（非アラーム状態／周波
数ロック状態）を出力する。セレクタ２９は、アラーム
状態（本装置の電源投入時，途中のアンロック検出時
等）では矩形波発振器２７の矩形波信号ＣＫを積分器２
６に提供して該積分器２６の出力のスイープ電圧Ｖ_cに
よりＶＣＸＯ２１の出力周波数ｆ_outを掃引させ、周波
数引込領域の探査を行うと共に、やがて非アラーム状態
（スイープ電圧Ｖ_cが周波数引込領域）に入ると同期検
波器２５の検波信号ＤＴを積分器２６に提供してＶＣＸ
Ｏ２１の出力周波数ｆ_outを一定とするようなサーボ制
御を行う。

【００１０】図１２はこのルビジウム原子発振器の動作
タイミングチャートを示している。マイクロ波周波数ｆ
が周波数引込領域にある時は共鳴信号ＲＥＳに所要の振
幅が得られており、アラーム信号ＡＬＭ＝０である。し
かし、本装置の電源投入時又は稼働時であっても何らか
の理由によりマイクロ波周波数ｆが周波数引込領域から
外れると、共鳴信号ＲＥＳに所要の振幅が得られず、ア
ラーム信号ＡＬＭ＝１となる。すると、図示の場合の制
御電圧Ｖ_cは矩形波信号ＣＫにより上側に掃引され、周
波数引込領域か見つからないと次に下側に掃引される。
この例では、下り掃引ではたまたま周波数引込領域か見
つからず、次に上側に掃引されている。そして、周波数
引込領域か見つかると以後は同期検波器２５の出力信号
ＤＴに切替えられ、アラーム信号ＡＬＭ＝０（ロック状
態）となる。かくして、大型となる恒温槽を省略し、か
つ安価な汎用のＶＣＸＯ２１を使用しても、このルビジ
ウム原子発振器を周波数ロック状態に引き込める。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の如く周
波数アンロック状態で制御電圧をスイープする方式であ
ると、同時にＶＣＸＯ２１の出力周波数ｆ_outもスイー
プしている状態となり、著しく周波数安定度（長期安定
度，短期安定度）が劣化してしまう。この影響をＴＶ放
送機用のルビジウム原子発振器の例で言うと、アラーム
発生時には出力周波数ｆ_outが強制的にスイープされる
ため、ＴＶ画像にも乱れが生じてしまう問題がある。な
お、この問題は、原子共鳴周波数以外の周波数を基準と
する様な他の一般的な発振器でも生じ得る。

【００１２】本発明は上記従来技術の問題点に鑑み成さ
れたもので、その目的とする所は、小型かつ廉価である
と共に、常に所要の出力周波数ｆ_outを高精度かつ高安
定に出力可能な発振器を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題は例えば図１
の構成により解決される。即ち、本発明（１）の発振器
は、制御電圧Ｖ_cにより周波数ｆ_outを可変な電圧制御
発振器１と、電圧制御発振器１の出力と基準となる周波
数ｆ₀との比較に基づきその周波数差に応じた信号ＲＥ
Ｓを出力する比較器２と、比較器２の出力信号ＲＥＳに
基づき周波数差を零とする様な前記制御電圧Ｖ_cを生成
するサーボ回路３とを備える発振器において、比較器２
の出力信号に基づきサーボ回路３のロック／アンロック
状態を検出する検出手段４と、検出手段４がロック状態
を検出している時の制御電圧値Ｖ _Cを記憶する不揮発性
のメモリ５と、通常はサーボ回路３の出力の制御電圧Ｖ
_Cを電圧制御発振器１に供給すると共に、検出手段４が
アンロック状態を検出している場合はメモリ５の制御電
圧値Ｖ_C’を電圧制御発振器１に供給する切替手段６と
を備えるものである。

【００１４】本発明（１）においては、検出手段４がロ
ック状態を検出している時の制御電圧値Ｖ_Cを不揮発性
のメモリ５に記憶する構成により、電圧制御発振器１の
発振周波数特性にどの様な経時変化があっても電圧制御
発振器１を周波数引込領域内に直接バイアスできる様な
制御電圧値Ｖ_Cをメモリ５に保持できる。また検出手段
４がアンロック状態を検出している場合はメモリ５の制
御電圧値Ｖ_C’を電圧制御発振器１に供給する構成によ
り、電圧制御発振器１は、サーボ回路３のロック／アン
ロック状態によらず、常に所要の出力周波数ｆ_outを高
精度かつ高安定に出力可能となる。

【００１５】好ましくは、本発明（２）においては、上
記本発明（１）において、メモリ５は最初の起動時のサ
ーボ回路３を周波数引込領域内にバイアス可能な制御電
圧値Ｖ_rを予め記憶している。従って、不揮発性のメモ
リ５を有効利用できると共に、本器の工場出荷後、最初
に電源投入時のサーボ回路３をその周波数引込領域内に
直接バイアス可能となり、よって電圧制御発振器１は当
初から所要の出力周波数ｆ_outを出力可能となる。

【００１６】また本発明（３）の発振器は、上記前提と
なる発振器において、発振器の動作温度を検出する温度
検出手段と、比較器の出力信号に基づきサーボ回路のロ
ック／アンロック状態を検出する検出手段と、検出手段
がロック状態を検出している時の検出温度値を同時点の
制御電圧値と対で記憶する不揮発性のメモリと、温度検
出手段による現時点の検出温度とメモリから読み出した
温度値との差温度を求める手段と、前記求めた差温度に
対応する制御電圧値の補正値を生成する手段と、メモリ
から読み出した制御電圧値を前記生成した補正値で補正
する手段と、通常はサーボ回路の出力の制御電圧を電圧
制御発振器に供給すると共に、検出手段がアンロック状
態を検出している場合は前記補正後の制御電圧値を電圧
制御発振器に供給する切替手段とを備えるものである。

【００１７】本発明（３）においては、検出手段がロッ
ク状態を検出している時の検出温度値を同時点の制御電
圧値と対で不揮発性のメモリに記憶する構成により、本
器（特に電圧制御発振器）の発振周波数特性にどの様な
温度依存性（特性の経時変化を含む）があっても電圧制
御発振器を周波数引込領域内に直接バイアスできる様な
制御電圧値Ｖ_Cを同時点の動作温度と共にメモリに保持
できる。

【００１８】また現時点の検出温度とメモリから読み出
した前時点の温度値との差温度を求め、該求めた差温度
に対応する制御電圧値の補正値を生成すると共に、検出
手段がアンロック状態を検出している場合は、メモリか
ら読み出した前時点の制御電圧値を前記生成した補正値
で補正後に電圧制御発振器に供給する構成により、前時
点から現時点までに動作温度がどの様に急激に変化して
いても、メモリから読み出した前時点の制御電圧値から
差温度に基づき補正された現時点の制御電圧値により現
時点の電圧制御発振器を周波数引込領域内に直接バイア
スできる。

【００１９】従って、例えば稼働中の本器において、動
作温度の急激な変化によりサーボ回路がロック状態から
逸脱しても、次の時点ではメモリから読み出した前時点
の制御電圧値に基づき急激な温度変化量に応じた現時点
の制御電圧値が生成される結果、現時点の電圧制御発振
器を周波数引込領域内に直ちにバイアス可能となる。ま
た稼働中の発振器を一旦電源ＯＦＦし、その後の任意の
時点に再度電源ＯＮした様な場合でも、メモリから読み
出した前時点の制御電圧値に基づき停止時から再起動時
までの温度変化量に応じた現時点の制御電圧値が正確に
生成される結果、この制御電圧値により現時点の電圧制
御発振器を周波数引込領域に直ちにバイアス可能とな
る。

【００２０】好ましくは、本発明（４）においては、上
記本発明（３）において、メモリは所定の温度値と、該
温度におけるサーボ回路を周波数引込領域内にバイアス
可能な制御電圧値とを予め対で記憶している。従って、
本器の工場出荷調整時の動作温度（任意で良い）と、本
器の稼働開始時の動作温度とが異なっていても、稼働開
始時の本器を正確に周波数引込領域内にバイアス可能と
なる。

【００２１】また本発明（５）の発振器は、上記前提と
なる発振器において、発振器の動作温度を検出する温度
検出手段と、比較器の出力信号に基づきサーボ回路のロ
ック／アンロック状態を検出する検出手段と、検出手段
がロック状態を検出し、かつ温度検出手段の検出温度が
所定の基準値と等しい時の制御電圧値を記憶する不揮発
性のメモリと、温度検出手段による現時点の検出温度と
所定の基準温度値との差温度を求める手段と、前記求め
た差温度に対応する制御電圧値の補正値を生成する手段
と、メモリから読み出した制御電圧値を前記生成した補
正値で補正する手段と、通常はサーボ回路の出力の制御
電圧を電圧制御発振器に供給すると共に、検出手段がア
ンロック状態を検出している場合は前記補正後の制御電
圧値を電圧制御発振器に供給する切替手段とを備えるも
のである。

【００２２】本発明（５）においては、検出手段がロッ
ク状態を検出し、かつ温度検出手段の検出温度が所定の
基準値（例えば常温２５°Ｃ）と等しい時の制御電圧値
を不揮発性のメモリに記憶する構成により、発振器（特
に電圧制御発振器）の発振周波数特性に温度依存性（経
時変化を含む）があっても、少なくとも動作温度が所定
の基準温度と同一となる度に、該基準温度との関係でそ
の時点における正確な制御電圧値をメモリに保持（更
新）できる。従って、制御電圧値を記憶するだけの少な
いメモリでも様々な温度変化（特性の経時変化を含む）
に柔軟に対応出来る。

【００２３】また現時点の検出温度と所定の基準温度値
（例えば常温２５°Ｃ）との差温度を求め、該求めた差
温度に対応する制御電圧値の補正値を生成すると共に、
検出手段がアンロック状態を検出している場合は、メモ
リから読み出した前時点の制御電圧値を前記生成した補
正値で補正後に電圧制御発振器に供給する構成により、
前時点から現時点までに動作温度がどの様に変化してい
ても、メモリから読み出した前時点の制御電圧値に基づ
き基準温度からの差温度との関係で補正された現時点の
制御電圧値により、現時点の電圧制御発振器を周波数引
込領域内に直接バイアス可能となる。

【００２４】従って、上記本発明（３）の場合と同様
に、例えば稼働中の発振器において動作温度の急激な変
化によりサーボ回路が逸脱しても、又は稼働中の発振器
を一旦電源ＯＦＦし、その後の任意の時点に再度電源Ｏ
Ｎした場合でも、基準温度からの差温度に基づき補正さ
れた制御電圧値により、現時点の電圧制御発振器を周波
数引込領域に直ちにバイアス可能となる。

【００２５】好ましくは、本発明（６）においては、上
記本発明（５）において、メモリは基準温度におけるサ
ーボ回路を周波数引込領域内にバイアス可能な制御電圧
値を予め記憶している。従って、本器の工場出荷調整時
の動作温度（例えば常温２５°Ｃ）と、本器の稼働開始
時の動作温度とが異なっていても、稼働開始時の本器を
正確に周波数引込領域内にバイアス可能となる。

【００２６】また好ましくは、本発明（７）において
は、上記本発明（１），（３）又は（５）において、メ
モリに書き込むべき情報を所定時間遅延させる遅延手段
を更に備える。ところで、稼働中の発振器が何らかの理
由により周波数アンロック状態となった時は、その直前
の制御電圧はアンロック状態に遷移する直前の制御電圧
値である場合が多く、必ずしもその後の電圧制御発振器
を周波数引込領域内にバイアスするのに最適なものとは
言えない。この点、本発明（７）によれば、メモリに書
き込むべき情報（制御電圧値及び又は検出温度値）を所
定時間遅延させる構成により、メモリはアンロック状態
に遷移する直前よりも十分に前の情報を記憶することと
なり、よってより信頼性の高い情報を保持できる。

【００２７】また好ましくは、本発明（８）において
は、上記本発明（１），（３）又は（５）において、メ
モリに書き込むべき一連の情報の移動平均値を求める手
段を更に備える。本発明（８）においては、メモリに書
き込むべき一連の情報の移動平均値を求める構成によ
り、メモリはアンロック状態に遷移する直前よりも十分
に前の情報を反映した情報を記憶することになる。また
各実サンプリング情報に含まれる雑音成分を有効に除去
できる。

【００２８】また好ましくは、本発明（９）において
は、上記本発明（１）〜（８）において、比較器は電圧
制御発振器の出力より合成されたマイクロ波周波数ｆと
ルビジウム原子等の原子共鳴周波数ｆ₀との比較に基づ
きその周波数差に応じた信号を出力する原子共鳴器であ
る。従って、高精度，高安定の原子発振器を小型，廉価
に提供できる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に
好適なる複数の実施の形態を詳細に説明する。なお、全
図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとす
る。

【００３０】図２は第１の実施の形態によるルビジウム
原子発振器を説明する図で、図２（Ａ）は第１の実施の
形態によるルビジウム原子発振器の構成を示している。
図において、３０は第１の実施の形態における積分器、
４０は第１の実施の形態による制御電圧（ＶＣ）記憶部
である。なお、これらの構成の詳細については後述す
る。その他の構成については上記図１１で述べたものと
同様で良い。

【００３１】図２（Ｂ）は第１の実施の形態によるルビ
ジウム原子発振器の制御電圧の経時変化の一例を示して
いる。ルビジウム原子発振器の工場出荷時におけるＶＣ
記憶部２５には制御電圧の初期値Ｖ_rを設定しておく。
この初期値Ｖ_rは、当該ルビジウム原子発振器の電源投
入当初より、ＶＣＸＯ２１を所要の周波数引込領域内に
バイアスできる制御電圧値であり、これによりルビジウ
ム原子発振器を最初の起動時から直ちに周波数ロック状
態に引き込める。

【００３２】ルビジウム原子発振器に電源投入すると、
最初はアラーム信号ＡＬＭ＝１（周波数アンロック状
態）により、積分器３０にはＶＣ記憶部４０の制御電圧
Ｖ_rが供給され、これによりＶＣＸＯ２１は所要の出力
周波数ｆ_out（例えば略１０ＭＨｚ）を出力する。一
方、ＯＭＵ１０の光検出出力ＰＤからは共鳴信号ＲＥＳ
が検出され、これによりアラーム検出部２８はアラーム
信号ＡＬＭ＝０（周波数引込状態）を出力する。なお、
本明細書ではこの周波数引込状態をも含めて周波数ロッ
ク状態と呼ぶ。これにより積分器３０には同期検波器２
５の出力信号ＤＴが供給され、以後は同期検波器２５を
介するサーボ系のループ利得に従ってＶＣＸＯ２１の出
力周波数ｆ_outは周波数ロック（１０ＭＨｚ）に引き込
まれる。

【００３３】図２（Ｂ）において、その後時間が経過す
ると、一般にＶＣＸＯ２１の出力周波数ｆ_outを周波数
ロックさせるための制御電圧Ｖ_Cは徐々に変化する。経
過時間が比較的短い場合には初期値Ｖ_rでも再引込可能
であるが、経過時間が十分に長くなると、もはや初期値
Ｖ_rでは再引込できなくなる。そこで、本実施の形態で
はＶＣ記憶部４０の初期値Ｖ_rをその後定期的に各時点
の実サンプル制御電圧Ｖ_cにより更新している。その結
果、ＶＣ記憶部４０の記憶値Ｖ_c’は実サンプル制御電
圧Ｖ_cに追従することとなり、ＶＣＸＯ２１が何時アン
ロック状態になっても、ＶＣＸＯ２１を周波数引込領域
にバイアス可能となる。

【００３４】図３は第１の実施の形態における積分器３
０の構成を示す図で、簡単な回路構成によりフィードバ
ックループを形成するための積分器と基準引込電圧を供
給するための差動増幅器とに切り替えられる場合を示し
ている。図において、入力のアラーム信号ＡＬＭ＝０
（周波数ロック状態）の場合は、ＦＥＴ−ＱがＯＦＦし
ており、帰還抵抗Ｒ_fのルートは開放である。この場合
のオペアンプＯＰＡはバイアス抵抗Ｒ_s，Ｒ_f及び帰還
コンデンサＣ_fと共に差動入力型の積分回路を構成して
おり、出力の制御電圧Ｖ_cは、Ｖ_c＝−（１／Ｒ_sＣ_f）∫Ｖ_iｄｔにより与えられる。ここで、Ｖ_i＝ＤＴ−Ｒ_efであり、
ＤＴは同期検波器２５の検波出力、Ｒ_efは基準電圧（例
えばＧＮＤ）である。なお、抵抗Ｒ_pはオペアンプＯＰ
Ａの出力保護抵抗である。

【００３５】また入力のアラーム信号ＡＬＭ＝１（周波
数アンロック状態）の場合は、ＦＥＴ−ＱがＯＮしてお
り、帰還抵抗Ｒ_fのルートは導通である。また低周波領
域ではＲ_f≪（１／Ｃ_f）に選ぶことが可能であるか
ら、この場合のＣ_fの作用は無視でき、オペアンプＯＰ
Ａはバイアス抵抗Ｒ_s，Ｒ_f及び帰還抵抗Ｒ_fと共に反
転差動増幅回路を構成しており、出力の制御電圧Ｖ
_cは、Ｖ_c＝−（Ｒ_f／Ｒ_s）Ｖ_i により与えられる。ここで、Ｖ_i＝Ｖ_c’−Ｒ_efであ
り、Ｖ_c’（又はＶ_r）はＶＣ記憶部４０の固定出力、
Ｒ_efは基準電圧である。また、Ｒ_f＝Ｒ_sに選ぶこと
で、Ｖ_c＝−Ｖ_iとなる。

【００３６】図４は第１の実施の形態におけるＶＣ記憶
部の構成を示す図で、図４（Ａ）は最も簡単な場合のＶ
Ｃ記憶部４０の構成を示している。工場出荷時における
ＥＥＰ−ＲＯＭ４２は制御電圧の初期設定値Ｖ_rを記憶
している。ルビジウム原子発振器の最初の電源投入時に
はＥＥＰ−ＲＯＭ４２からの初期値Ｖ_rがＤ／Ａ変換器
４３によりＤ／Ａ変換され、積分器３０に供給される。
これによりＶＣＸＯ２１は周波数引込領域にバイアスさ
れ、続いてサーボ系により速やかに周波数ロックに引き
込まれる。この状態で、アンドゲート回路Ａ１には定期
的に発生するタイミングパルス信号ＴＰとアラーム信号
ＡＬＭとが入力しており、アラーム信号ＡＬＭ＝０（周
波数ロック状態）におけるタイミングパルス信号ＴＰの
入力によりＥＥＰ−ＲＯＭ４２の書込パルス信号ＷＰを
出力する。これによりＡ／Ｄ変換器４１の出力の実制御
電圧値Ｖ_cがＥＥＰ−ＲＯＭ４２に書き込まれ、こうし
てＥＥＰ−ＲＯＭ４２の内容は周波数ロック時における
最新の実制御電圧値Ｖ_cにより逐次更新される。

【００３７】そして、何らかの理由（電源再投入又はサ
ーボ系の一時的な乱調等）によりＶＣＸＯ２１の再周波
数引込が必要となった場合には、ＥＥＰ−ＲＯＭ４２か
ら最新（アンロック直前）の制御電圧値Ｖ_c’が読み出
され、Ｄ／Ａ変換されて、ＶＣＸＯ２１に供給される。
従って、従来の様にＶＣＸＯ２１の制御電圧Ｖ_cをスイ
ープさせる必要は無く、周波数の再ロックが容易かつ速
やかに行われる。またこの周波数アンロック状態におけ
るＶＣＸＯ２１の出力周波数ｆ_outを所要（略１０ＭＨ
ｚ）に固定させておくことが可能となる。

【００３８】図４（Ｂ）はＶＣＸＯ２１がロック状態か
らアンロック状態に切り替わる時の数クロック信号ＴＰ
前の実制御電圧値Ｖ_cを記憶可能なＶＣ記憶部４０の構
成を示している。図において、Ａ／Ｄ変換器４１の出力
の各サンプリング実制御電圧値Ｖ_cはシフトレジスタ４
４に順次入力して所定時間の遅延を受ける。そして、
今、ある時点でアラーム信号ＡＬＭ＝１（周波数アンロ
ック状態）になると、ＥＥＰ−ＲＯＭ４２にはその直前
のタイミングにシフトレジスタ４４の出力Ｑ３に記憶さ
れていた実制御電圧値Ｖ_cが書き込まれている。この実
制御電圧値Ｖ_cは、実際はＶＣＸＯ２１がロック状態か
らアンロック状態に切り替わる時の４クロックＴＰ前に
実制御電圧Ｖ_cとして使用されていたもであるから、該
切り替わる時の直前に使用されていた実制御電圧Ｖ_cよ
りもＶＣＸＯ２１を再ロックに引き込む信頼性は十分に
高い。

【００３９】なお、シフトレジスタ４４による遅延段数
はクロック信号ＴＰの周期や実制御電圧Ｖ_cの変化のス
ピード等を考慮して適当に選択される。また、シフトレ
ジスタ４４がリセットされた状態におけるＱ３の情報
（＝０）がＥＥＰ−ＲＯＭ４２に書き込まれないよう
に、例えばシフトレジスタ４４の最上位ビットＬＳＢを
ＥＥＰ−ＲＯＭ４２の書込制御ビットとなし、実制御電
圧値Ｖ_cと共にシフトインされたＬＳＢ＝１がＱ３に達
した時に、ＥＥＰ−ＲＯＭ４２は書込付勢モードとな
る。

【００４０】図４（Ｃ）はＶＣＸＯ２１がロック状態か
らアンロック状態に切り替わる時の過去の複数の実制御
電圧Ｖ_cの移動平均値を記憶可能な場合のＶＣ記憶部４
０の構成を示している。図において、シフトレシスタ４
４の４つの出力Ｑ１〜Ｑ３の各実制御電圧値Ｖ_cが加算
器４５で加算されており、今、アラーム信号ＡＬＭ＝１
（周波数アンロック状態）になった時点では、最新の加
算出力の１／４（下位２ビットを削除）の移動平均値が
ＥＥＰ−ＲＯＭ４２に記憶されている。この様に移動平
均値を記憶する方式では、各実制御電圧値Ｖ_cに含まれ
るランダム成分を除去できると共に、ＶＣＸＯ２１がロ
ック状態からアンロック状態に切り替わる直前の実制御
電圧値Ｖ_cのみならず、過去に遡る複数の実制御電圧値
Ｖ_cの成分も含まれているため、ＥＥＰ−ＲＯＭ４２に
記憶した制御電圧値Ｖ_c’の信頼性は高い。

【００４１】図５は第２の実施の形態によるルビジウム
原子発振器の構成を示す図で、回路（特にＶＣＸＯ２
１）が高い温度依存性を有する場合でも適用可能な場合
を示している。図において、５０は第２の実施の形態に
よるＶＣ記憶部、６０は回路（特にＶＣＸＯ２１）の動
作温度を検出するための温度検出部である。なお、ＶＣ
記憶部５０についての詳細は後述する。その他の構成に
ついては上記図２で述べたものと同様で良い。

【００４２】図６，図７は第２の実施の形態におけるＶ
Ｃ記憶部を説明する図（１），（２）で、図６は第２の
実施の形態におけるＶＣ記憶部５０の構成を示してい
る。なお、各実制御電圧値Ｖ_cを所定時間遅延させてＥ
ＥＰ−ＲＯＭ４２に記憶する構成については上記図４
（Ｂ）で述べたものと同様で良い。ここでは、実制御電
圧値Ｖ_cと同時点にサンプリングされた検出温度値Ｔを
対で記憶する構成が付加されている。即ち、Ａ／Ｄ変換
器５１によりＡ／Ｄ変換された各サンプリング時点の検
出温度値Ｔはシフトレジスタ５４により制御電圧値と同
相で遅延され、対となる実制御電圧値Ｖ_cと同じタイミ
ングにＥＥＰ−ＲＯＭ５２に記憶される。

【００４３】そして、今、ある時点で周波数引込のため
にＶＣ記憶部５０からの制御電圧Ｖ _c’が必要になった
とすると、該制御電圧Ｖ_c’は以下の方法により生成さ
れる。即ち、減算器５５は現時点の検出温度Ｔと過去の
記憶温度Ｔ’との間の差温度△Ｔを、△Ｔ＝Ｔ−Ｔ’に
より求める。この差温度△ＴはＲＯＭ５６のアドレス入
力ＡＤＤに加えられ、ＲＯＭ５６からは差温度△Ｔに対
応する補正電圧値△Ｖが読み出される。なお、この補正
電圧値△Ｖは、予めあらゆる差温度△Ｔに対して実測又
はシミュレーション等によりルビジウム原子発振器毎に
直接又は製造ロット毎に統計的（平均化等）に求めら
れ、ＲＯＭ５６に記憶されている。そして、加算器５７
はＥＥＰ−ＲＯＭ４２から読み出した制御電圧値Ｖ_Cに
補正電圧値△Ｖを加算して補正後の制御電圧値Ｖ_c’＝
Ｖ_C＋△Ｖを出力する。以下、タイミングチャートに従
って一例の動作を具体的に説明する。

【００４４】図７は上記図６のＶＣ記憶部５０の動作タ
イミングチャートを示している。工場出荷当初のＥＥＰ
−ＲＯＭ４２は制御電圧の初期値Ｖ_rを記憶し、またＥ
ＥＰ−ＲＯＭ５２は前記初期値Ｖ_rをサンプリングした
時のＶＣＸＯ２１の動作温度Ｔ_r（例えば２８°Ｃ）を
記憶している。従って、このＶＣＸＯ２１がもし２８°
Ｃで起動される場合には、初期値Ｖ_rのままでＶＣＸＯ
２１を周波数引込領域にバイアスできる。しかし、この
例では起動時ｔ₀における動作温度Ｔが２８°Ｃよりも
低い。これにより、起動時における差温度△Ｔ₀＝Ｔ−
Ｔ_rが生成され、ＲＯＭ５６からは差温度△Ｔ₀に対応
する補正電圧値△Ｖ₀が読み出され、補正後の制御電圧
値Ｖ_r’＝Ｖ_r＋△Ｖ₀が生成される。この制御電圧値
Ｖ_r’は起動時の検出温度ＴにおけるＶＣＸＯ２１をそ
の周波数引込領域Ｒ₀の略中央にバイアスするのに十分
なものである。従って、ＶＣＸＯ２１はその後速やかに
周波数ロック状態（ＡＬＭ＝０）に引き込まれる。

【００４５】続く周波数ロック状態（ＡＬＭ＝０）の区
間では、制御電圧Ｖ_cは専ら同期検波器２５を介するサ
ーボ系により生成され、この例では比較的ゆっくりと上
昇する動作温度Ｔに対応して比較的ゆっくりと下降する
様な実制御電圧Ｖ_cが生成されている。この動作温度値
Ｔ及び実制御電圧値Ｖ_cが所定時間遅れでＥＥＰ−ＲＯ
Ｍ５４，４４に逐次記憶される。

【００４６】更に、この例ではｔ₁のタイミングで何ら
かの理由により動作温度Ｔに急激な変化（上昇）が生じ
ており、この為にサーボ系が応答しきれず、ＶＣＸＯ２
１は周波数アンロック状態（ＡＬＭ＝１）に逸脱してし
まった。しかし、係る状況でも本実施の形態によるＶＣ
記憶部５０は温度上昇後のＶＣＸＯ２１をその周波数引
込領域Ｒ₁’内にバイアスするための制御電圧Ｖ_C’を
瞬時に生成できる構成により、ＶＣＸＯ２１は速やかに
周波数ロック状態に再度引き込まれる。

【００４７】具体的に言うと、ＡＬＭ＝１により、セレ
クタ２９ではＶＣ記憶部５０の制御電圧Ｖ_C’が選択さ
れる。この時までにＶＣ記憶部５０では、差温度△Ｔ₁
＝Ｔ−Ｔ₁’が生成され、これによりＲＯＭ５６から対
応する補正電圧値△Ｖ₁が読み出され、これにより補正
後の制御電圧Ｖ_c’＝Ｖ_C1’＋△Ｖ₁が生成される。こ
の制御電圧Ｖ_c’は急激な温度変化後におけるＶＣＸＯ
２１をその周波数引込領域Ｒ₁’の略中央にバイアスす
るのに十分なものである。従って、ＶＣＸＯ２１はその
後速やかに周波数ロック状態（ＡＬＭ＝０）に引き込ま
れる。

【００４８】またこの例では、その後のｔ₂のタイミン
グにルビジウム原子発振器の電源をＯＦＦにし、かつそ
の後のｔ₃のタイミングに電源を再度ＯＮにしている。
その際には、ＡＬＭ＝１によりＶＣ記憶部５０の制御電
圧Ｖ_c’が選択され、この時ＶＣ記憶部５０では、差温
度△Ｔ₃＝Ｔ−Ｔ₃’が生成され、ＲＯＭ５６から対応
する補正電圧値△Ｖ₃が読み出され、これにより補正後
の制御電圧Ｖ_c’＝Ｖ _C3’＋△Ｖ₃が生成される。この
制御電圧Ｖ_c’はルビジウム原子発振器の再起動時にお
けるＶＣＸＯ２１をその周波数引込領域Ｒ₃の略中央に
バイアスするのに十分なものである。従って、ＶＣＸＯ
２１はその後速やかに周波数ロック状態（ＡＬＭ＝０）
に引き込まれる。以下、同様である。

【００４９】なお、本実施の形態では実制御電圧値Ｖ_c
と同時点の検出温度値Ｔとを対で記憶する構成により、
回路（特にＶＣＸＯ２１）の様々な特性変化（構成素子
の経年変化等を含む）にも適正に対処できる。即ち、本
器の製造当初は所定温度Ｔ_r（＝２８°Ｃ）における制
御電圧はＶ_rであったが、長時間の稼働後は例えば所定
温度Ｔ_r（＝２８°Ｃ）における制御電圧はＶ_rでない
かも知れない。しかし、本実施の形態によれば所定温度
Ｔ_rと共に当初とは異なる制御電圧値Ｖ_rを対で記憶す
る構成により、ルビジウム原子発振器（ＶＣＸＯ２１
等）の様々な特性変化を吸収できる。

【００５０】図８，図９は第２の実施の形態における他
のＶＣ記憶部を説明する図（３），（４）で、図８は第
２の実施の形態における他のＶＣ記憶部５０の構成を示
している。ここでは検出温度値Ｔの記憶回路（シフトレ
ジスタ５４，ＥＥＰ−ＲＯＭ５２）が省略されており、
上記図６のものよりもシンプルな構成となっている。ま
た実制御電圧値Ｖ_cの遅延回路（シフトレジスタ４４）
も省略されている。本実施の形態では温度Ｔの基準とな
るものが固定温度値Ｔ_r（例えば常温２５°Ｃ）であ
り、また制御電圧Ｖ_cの基準となるものが半固定の制御
電圧値Ｖ_r（常温２５°Ｃにおける制御電圧値）であ
る。

【００５１】今、ある時点で周波数引込のためにＶＣ記
憶部５０の制御電圧値Ｖ_r’が必要になったとすると、
該制御電圧値Ｖ_r’は以下の方法により生成される。即
ち、減算器５５は現時点の検出温度値Ｔと基準温度値Ｔ
_r（＝２５°Ｃ）との間の差温度△Ｔを、△Ｔ＝Ｔ−Ｔ
_rにより求める。この差温度△ＴはＲＯＭ５６のアドレ
ス入力ＡＤＤに加えられ、ＲＯＭ５６からは差温度△Ｔ
に対応する補正電圧値△Ｖが読み出される。そして、加
算器５７はＥＥＰ−ＲＯＭ４２から読み出した制御電圧
Ｖ_rに補正電圧値△Ｖを加算して補正後の制御電圧値Ｖ
_r’＝Ｖ_r＋△Ｖを出力する。

【００５２】一方、デコーダ５８は差温度△Ｔ≒０（即
ち、Ｔ≒Ｔ_r）か否かを検出しており、Ｔ≒Ｔ_r（略同
一又は厳密に同一）であるとＥＥＰ−ＲＯＭ４２の書込
付勢信号を出力する。これにより、本器の製造当初は常
温Ｔ_rにおける制御電圧設定値はＶ_rであったものが、
長時間の稼働により常温Ｔ_rにおける実制御電圧値がＶ
_rとは異なっていても、この異なる制御電圧値Ｖ_rを実
質常温Ｔ_rと対で記憶したことになり、こうしてＶＣＸ
Ｏ２１の様々な特性変化（経時変化）も吸収できる。以
下、タイミングチャートに従って一例の動作を具体的に
説明する。

【００５３】図９は第２の実施の形態における他のＶＣ
記憶部５０の動作タイミングチャートを示している。工
場出荷当初のＥＥＰ−ＲＯＭ４２は例えば常温Ｔ_rにお
ける制御電圧の初期設定値Ｖ_rを記憶している。従っ
て、もしＶＣＸＯ２１が常温Ｔ _rで起動される場合に
は、この初期値Ｖ_rのままでＶＣＸＯ２１を周波数引込
領域にバイアスできる。しかし、この例では起動時ｔ₀
における動作温度Ｔが常温Ｔ_rよりも低い。これによ
り、起動時の差温度△Ｔ₀＝Ｔ−Ｔ_rが生成され、ＲＯ
Ｍ５６から対応する補正電圧値△Ｖ₀が読み出され、補
正後の制御電圧値Ｖ_r’＝Ｖ_r＋△Ｖ₀が生成される。
この制御電圧値Ｖ_r’は起動時の検出温度ＴにおけるＶ
ＣＸＯ２１をその周波数引込領域Ｒ₀の略中央にバイア
スするのに十分なものである。従って、ＶＣＸＯ２１は
その後速やかに周波数ロック状態（ＡＬＭ＝０）に引き
込まれる。その後は、検出温度Ｔ＝Ｔ_rとなる度に、そ
の時点の実制御電圧値Ｖ_cがＥＥＰ−ＲＯＭ４２に書き
込まれる。但し、図の例では経過時間が短いため、最初
の検出温度Ｔ＝Ｔ_rにおける実制御電圧値Ｖ_c＝Ｖ
_r（デフォルト設定値）である。

【００５４】更に、この例ではｔ₁のタイミングに何ら
かの理由により動作温度Ｔに急激な変化（上昇）が生じ
ており、この為にサーボ系のループ制御が間に合わず、
ＶＣＸＯ２１は周波数アンロック状態（ＡＬＭ＝１）に
離脱してしまった。しかし、本実施の形態によれば、Ａ
ＬＭ＝１により、セレクタ２９ではＶＣ記憶部５０の制
御電圧値Ｖ_r’が選択され、この時のＶＣ記憶部５０で
は、差温度△Ｔ₁＝Ｔ−Ｔ_rが生成され、ＲＯＭ５６か
ら対応する補正電圧値△Ｖ₁が読み出され、補正後の制
御電圧値Ｖ_r’＝Ｖ_r1’＋△Ｖ₁が生成される。ここ
で、Ｖ_r1’は前回のＴ＝Ｔ_r（＝２５°Ｃ）のタイミン
グに更新されたＥＥＰ−ＲＯＭ４２の制御電圧値であ
る。そして、得られた制御電圧値Ｖ_r’は急激な温度変
化後におけるＶＣＸＯ２１をその周波数引込領域Ｒ₁’
の略中央にバイアスするのに十分なものである。従っ
て、ＶＣＸＯ２１はその後速やかに周波数ロック状態
（ＡＬＭ＝０）に引き込まれる。

【００５５】またこの例では、ｔ₂のタイミングにルビ
ジウム原子発振器の電源をＯＦＦにし、かつｔ₃のタイ
ミングに電源を再度ＯＮにしている。その際にはＡＬＭ
＝１によりＶＣ記憶部５０の制御電圧値Ｖ_r’が選択さ
れ、この時のＶＣ記憶部５０では、差温度△Ｔ₃＝Ｔ−
Ｔ_rが生成され、ＲＯＭ５６から対応する補正電圧値△
Ｖ₃が読み出され、補正後の制御電圧値Ｖ_r’＝Ｖ_r3’
＋△Ｖ₃が生成される。この制御電圧値Ｖ_r’はルビジ
ウム原子発振器の再起動時におけるＶＣＸＯ２１をその
周波数引込領域Ｒ₃の略中央にバイアスするのに十分な
ものである。従って、ＶＣＸＯ２１はその後速やかに周
波数ロック状態（ＡＬＭ＝０）に引き込まれる。以下、
同様である。

【００５６】本実施の形態では検出温度Ｔ＝Ｔ_r（常温
２５°Ｃ）における実制御電圧Ｖ_cをＥＥＰ−ＲＯＭ４
２に記憶する構成により、回路（ＶＣＸＯ２１等）の様
々な特性変化（構成素子の経年変化等を含む）にも適正
に対処できる。即ち、本器の製造当初は常温Ｔ_rにおけ
る制御電圧はＶ_rであったが、長時間の稼働後は例えば
常温Ｔ_rにおける制御電圧はＶ_rでないかも知れない。
しかし、本実施の形態によれば常温Ｔ_rにおける新たな
制御電圧値Ｖ_r’を記憶する構成により、ＶＣＸＯ２１
等における様々な特性変化を吸収できる。

【００５７】なお、上記各実施の形態では具体的な数値
例を伴って説明をしたが、本発明はこれらの数値例に限
定されないことは言うまでも無い。

【００５８】また、上記各実施の形態ではルビジウム原
子発振器への適用例を述べたが、本発明は他の種類の原
子（セシウム等）による原子発振器にも適用できること
は明らかである。

【００５９】また、上記各実施の形態では、ルビジウム
原子の共鳴周波数を基準とする場合を述べたが、本発明
は他の様々な手段（受信クロック信号等）による周波数
を基準とするような発振器にも適用できることは言うま
でも無い。

【００６０】また、上記本発明に好適なる複数の実施の
形態を述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内で各部
の構成、制御、及びこれらの組合せの様々な変更が行え
ることは言うまでも無い。

【００６１】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、常に所
要の出力周波数を高精度かつ高安定に出力可能な発振器
を小型かつ廉価に提供でき、この種の発振器の普及に寄
与する所が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明する図である。

【図２】第１の実施の形態によるルビジウム原子発振器
を説明する図である。

【図３】第１の実施の形態における積分器３０の構成を
示す図である。

【図４】第１の実施の形態におけるＶＣ記憶部の構成を
示す図である。

【図５】第２の実施の形態によるルビジウム原子発振器
の構成を示す図である。

【図６】第２の実施の形態におけるＶＣ記憶部を説明す
る図（１）である。

【図７】第２の実施の形態におけるＶＣ記憶部を説明す
る図（２）である。

【図８】第２の実施の形態におけるＶＣ記憶部を説明す
る図（３）である。

【図９】第２の実施の形態におけるＶＣ記憶部を説明す
る図（４）である。

【図１０】従来技術を説明する図（１）である。

【図１１】従来技術を説明する図（２）である。

【図１２】従来技術を説明する図（３）である。

【符号の説明】

１０原子共鳴器（ＯＭＵ）２１電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）２２周波数合成部２３低周波発振器２４増幅器（ＡＭＰ）２５同期検波器２６積分器３０積分器４０制御電圧（ＶＣ）記憶部５０ＶＣ記憶部６０温度検出部７０恒温槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松浦秀行宮城県仙台市青葉区一番町１丁目２番25号富士通東北ディジタル・テクノロジ株式会社内 (72)発明者中島義文宮城県仙台市青葉区一番町１丁目２番25号富士通東北ディジタル・テクノロジ株式会社内 (72)発明者古山義人神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者中牟田浩志神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内Ｆターム(参考） 5J106 AA01 BB01 CC09 CC34 DD08 DD33 EE02 EE10 GG01 HH01 HH10 JJ01 KK05 KK08 KK13 KK15 LL04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】制御電圧により周波数を可変な電圧制御
発振器と、電圧制御発振器の出力と基準となる周波数と
の比較に基づきその周波数差に応じた信号を出力する比
較器と、比較器の出力信号に基づき周波数差を零とする
様な前記制御電圧を生成するサーボ回路とを備える発振
器において、比較器の出力信号に基づきサーボ回路のロック／アンロ
ック状態を検出する検出手段と、検出手段がロック状態を検出している時の制御電圧値を
記憶する不揮発性のメモリと、通常はサーボ回路の出力の制御電圧を電圧制御発振器に
供給すると共に、検出手段がアンロック状態を検出して
いる場合はメモリの制御電圧値を電圧制御発振器に供給
する切替手段とを備えることを特徴とする発振器。
【請求項２】メモリは最初の起動時のサーボ回路を周
波数引込領域内にバイアス可能な制御電圧値を予め記憶
していることを特徴とする請求項１に記載の発振器。
【請求項３】制御電圧により周波数を可変な電圧制御
発振器と、電圧制御発振器の出力と基準となる周波数と
の比較に基づきその周波数差に応じた信号を出力する比
較器と、比較器の出力信号に基づき周波数差を零とする
様な前記制御電圧を生成するサーボ回路とを備える発振
器において、発振器の動作温度を検出する温度検出手段と、比較器の出力信号に基づきサーボ回路のロック／アンロ
ック状態を検出する検出手段と、検出手段がロック状態を検出している時の検出温度値を
同時点の制御電圧値と対で記憶する不揮発性のメモリ
と、温度検出手段による現時点の検出温度とメモリから読み
出した温度値との差温度を求める手段と、前記求めた差温度に対応する制御電圧値の補正値を生成
する手段と、メモリから読み出した制御電圧値を前記生成した補正値
で補正する手段と、通常はサーボ回路の出力の制御電圧を電圧制御発振器に
供給すると共に、検出手段がアンロック状態を検出して
いる場合は前記補正後の制御電圧値を電圧制御発振器に
供給する切替手段とを備えることを特徴とする発振器。
【請求項４】メモリは所定の温度値と、該温度におけ
るサーボ回路を周波数引込領域内にバイアス可能な制御
電圧値とを予め対で記憶していることを特徴とする請求
項３に記載の発振器。
【請求項５】制御電圧により周波数を可変な電圧制御
発振器と、電圧制御発振器の出力と基準となる周波数と
の比較に基づきその周波数差に応じた信号を出力する比
較器と、比較器の出力信号に基づき周波数差を零とする
様な前記制御電圧を生成するサーボ回路とを備える発振
器において、発振器の動作温度を検出する温度検出手段と、比較器の出力信号に基づきサーボ回路のロック／アンロ
ック状態を検出する検出手段と、検出手段がロック状態を検出し、かつ温度検出手段の検
出温度が所定の基準値と等しい時の制御電圧値を記憶す
る不揮発性のメモリと、温度検出手段による現時点の検出温度と所定の基準温度
値との差温度を求める手段と、前記求めた差温度に対応する制御電圧値の補正値を生成
する手段と、メモリから読み出した制御電圧値を前記生成した補正値
で補正する手段と、通常はサーボ回路の出力の制御電圧を電圧制御発振器に
供給すると共に、検出手段がアンロック状態を検出して
いる場合は前記補正後の制御電圧値を電圧制御発振器に
供給する切替手段とを備えることを特徴とする発振器。
【請求項６】メモリは基準温度におけるサーボ回路を
周波数引込領域内にバイアス可能な制御電圧値を予め記
憶していることを特徴とする請求項５に記載の発振器。
【請求項７】メモリに書き込むべき情報を所定時間遅
延させる遅延手段を更に備えることを特徴とする請求項
１，３又は５に記載の発振器。
【請求項８】メモリに書き込むべき一連の情報の移動
平均値を求める手段を更に備えることを特徴とする請求
項１，３又は５に記載の発振器。
【請求項９】比較器は電圧制御発振器の出力より合成
されたマイクロ波周波数とルビジウム原子等の原子共鳴
周波数との比較に基づきその周波数差に応じた信号を出
力する原子共鳴器であることを特徴とする請求項１乃至
８の何れか１つに記載の発振器。