JPH1051307A - 核磁気共鳴形発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、核磁気共鳴形発振器に関し、立上げ
時から周波数ロックするまで（周波数アンロック時）の
出力周波数を一定にすることを目的とする。 【構成】電圧制御発振器（ＶＣＯ）の出力信号が入力さ
れて、ＶＣＯ出力周波数を周波数設定データに応じて変
化させて出力する周波数制御回路（ＤＤＳ）と、ＶＣＯ
への制御電圧に応じた値の設定データを生成してＤＤＳ
に供給する周波数設定データ生成回路と、周波数アンロ
ック時に周波数設定データ生成回路からの設定データで
ＤＤＳを制御し、周波数ロック時にはＤＤＳの設定デー
タを固定値とするよう切替えを行う立上げ時切替え制御
回路（図示しない）とを備え、周波数設定データ生成回
路は、装置立上げ時にスイープされるＶＣＯの制御電圧
に応じて設定データを変えて、ＶＣＯの出力周波数の変
化に対してもＤＳＳの出力周波数が一定値となるように
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、核磁気共鳴形発振
器に関する。本発明の核磁気共鳴形発振器は放送用基準
周波数源等に用いる光ポンピング法を用いたルビジウム
原子発振器あるいは原子時計などとして用いられる。近
年、ルビジウム原子発振器およびこれを利用するシステ
ムに対して、立上げに要する時間短縮、安定度の向上が
望まれている。

【０００２】

【従来の技術】図１２には従来のルビジウム原子発振器
の構成例が示される。図中、１は信号増幅器、２は同期
検波器、３は切替え回路、４はスイープ回路、５は積分
器、６は低周波発振器、７は電圧制御発振器としての水
晶発振器、８は周波数合成部、９は原子共鳴部、１０は
温度制御回路である。このルビジウム原子発振器は、水
晶発振器７の出力周波数を周波数合成部８で逓倍して原
子共鳴部９に供給し、水晶発振器７の特定の出力周波数
により原子共鳴部９で核磁気共鳴を起こして共鳴信号を
得、これを信号増幅器１、同期検波器２、切替え回路
３、積分器５を経由するフィードバック経路で水晶発振
器７に制御電圧としてフィードバックすることで、水晶
発振器７の出力周波数を核磁気共鳴に基づく安定度の極
めて高い一定値に制御するものである。

【０００３】このルビジウム原子発振器においては、核
磁気共鳴の周波数を正確に一定に保つために、原子共鳴
部９は温度制御回路１０により一定温度に制御される
が、システム立上げ時には温度が制御されていないため
核磁気共鳴がまだ起きないので、切替え回路３をスイー
プ回路４側に切り替えておき、スイープ回路４から出力
される図１３に示されるようなスイープ出力を、積分器
５で図１４に示されるような積分波形に変換して、水晶
発振器７に制御電圧として供給する。これにより水晶発
振器７からの出力周波数はある周波数範囲で連続的にス
イープされる。やがて原子共鳴部９が核磁気共鳴を起こ
す温度に制御されたら、スイープされている出力周波数
中の特定周波数で共鳴信号を出力するので、これをＡＬ
Ｍ回路で検出して切替え回路３を同期検波器２側に切り
替え、以降、原子共鳴部９を経由するフィードバック制
御ループを構成して水晶発振器７の発振周波数を制御す
るものである。

【０００４】以下にこの従来のルビジウム原子発振器の
立上げ時から周波数ロックまでの動作を説明する。 積分器５には切替え回路３から、図１３に示すような
スイープ回路４の出力信号が入力される。この時の積分
器５の出力電圧を図１４に示す。 水晶発振器７には制御電圧として、図１４の如く変化
する積分器５の出力が印加されることにより、その出力
周波数が連続的に変化する「周波数スイープ状態」とな
る。 原子共鳴部９へ入力される周波数合成部８の出力信号
も同様に「周波数スイープ状態」となり、低周波発振器
６の出力信号により位相変調が加えられる。 立上げ後２０〜３０分で原子共鳴部９の温度が設定温
度に到達し、原子共鳴部９より共鳴信号が検出され、信
号増幅器１にて増幅される。 信号増幅器１の出力信号は同期検波器２に入力され、
低周波発振器６の発振周波数で同期検波される。 共鳴信号が検出されると、切替え回路３によって積分
器５への入力は同期検波器２の出力信号側に切り替わ
り、以後、水晶発振器７には共鳴信号に応じた制御電圧
が印加される通常の周波数ロック状態で動作する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のルビジウム原子
発振器では、システムの立上げ時に、図１５に示すごと
く、周波数ロックするまでの期間は、出力周波数は水晶
発振器７の周波数可変幅分スイープしている状態であ
り、周波数ロックするまでの間（約２０〜３０分）は放
送用基準周波源等になり得る安定な周波数供給ができな
い。

【０００６】従って本発明の目的は、立上げ時から周波
数ロックするまで（周波数アンロック時）の出力周波数
を一定にすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１は本発明に係る原理
説明図である。上述の課題を解決するために、本発明に
係る核磁気共鳴形発振器は、一つの形態して、図１に示
されるように、電圧制御発振器１０１の制御電圧の帰還
ループ内に原子共鳴部１０２を設けて核磁気共鳴現象に
より発振周波数を安定化する核磁気共鳴形発振器におい
て、該電圧制御発振器１０１の出力信号が入力されて、
該電圧制御発振器１０１の出力信号周波数を周波数設定
データに応じて変化させて発振器出力周波数として出力
する周波数制御回路１０３と、該電圧制御発振器１０１
への制御電圧に応じた値の周波数設定データを生成して
該周波数制御回路１０３に供給する周波数設定データ生
成回路１０４と、装置立上げの際の周波数アンロック時
に該周波数設定データ生成回路１０４からの周波数設定
データで該周波数制御回路を制御し、立上げ後の周波数
ロック時には該周波数制御回路１０３の周波数設定デー
タを固定値とするよう切替えを行う立上げ時切替え制御
回路（図示しない）とを備え、該周波数設定データ生成
回路１０４は、装置立上げ時にスイープされる電圧制御
発振器１０１の制御電圧に応じて該周波数設定データを
変えて、該電圧制御発振器１０１の出力周波数の変化に
対しても該周波数制御回路１０３の出力周波数が一定値
となるように構成する。

【０００８】この立上げ時切替え制御回路による周波数
設定データの切替えは、該スイープされる制御電圧に応
じて出力データを可変する変換回路と、核磁気共鳴の有
無を検出する検出回路と、該検出回路の検出信号に応答
して周波数アンロック時に該変換回路から出力される出
力データを選択し、周波数ロック時に周波数設定回路か
ら出力される固定データを選択するセレクタとにより行
うことができる。

【０００９】あるいは、この立上げ時切替え制御回路に
よる周波数設定データの切替えは、核磁気共鳴の有無を
検出する検出回路と、該検出回路の検出信号に応答して
入力信号を周波数アンロック時に該電圧制御発振器の制
御電圧に、周波数ロック時に固定電圧に切り替える切替
え回路と、該切替え回路の出力信号をその値に応じた出
力データに変換する変換回路とにより行うことができ
る。

【００１０】また、本発明に係る核磁気共鳴形発振器
は、他の形態として、電圧制御発振器の制御電圧の帰還
ループ内に原子共鳴部を設けて核磁気共鳴現象により発
振周波数を安定化する核磁気共鳴形発振器において、該
電圧制御発振器の出力信号が入力されて、該電圧制御発
振器の出力信号周波数を周波数設定データに応じて変化
させて発振器出力周波数として出力する周波数制御回路
と、該電圧制御発振器への制御電圧に応じた値の周波数
設定データを生成して該周波数制御回路に供給する周波
数設定データ生成回路と、装置立上げの際の周波数アン
ロック時に該該周波数制御回路からの出力信号を、立上
げ後の周波数ロック時には該周波数制御回路を介さない
該電圧制御発振器からの出力信号を選択するよう切替え
を行う立上げ時切替え制御回路とを備え、該周波数設定
データ生成回路は、装置立上げ時にスイープされる電圧
制御発振器の制御電圧に応じて該周波数設定データを変
えて、該電圧制御発振器の出力周波数の変化に対しても
該周波数制御回路の出力周波数が一定値となるように構
成する。

【００１１】また上述の各核磁気共鳴形発振器において
は、該電圧制御発振器の出力と該周波数制御回路の入力
との間に、逓倍回路を挿入した構成とすることができ
る。あるいは該電圧制御発振器の出力信号を該周波数制
御回路に入力することに代えて、該電圧制御発振器の出
力側と該原子共鳴部の入力側との間に挿入された周波数
合成部内の逓倍回路の出力信号を取り出して該周波数制
御回路への入力信号とすることができる。

【００１２】また上述の他の形態の核磁気共鳴形発振器
においては、該電圧制御発振器の出力側と該立上げ時切
替え制御回路の入力側との間に分周器を挿入した構成と
することができる。

【００１３】

【作用】図１において、周波数アンロック状態時には電
圧制御発振器１０１の制御電圧がスイープされる。この
とき周波数設定データ生成部１０４の出力データをスイ
ープされる制御電圧変化に応じて、周波数制御回路１０
３の入力周波数が変化してもその出力周波数が一定とな
るよう連続的に可変させる。従って、原子共鳴部１０２
への入力のみが周波数スイープの状態となり、核磁気共
鳴形発振器の出力周波数としては、周波数制御回路１０
３から固定の周波数が取り出される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の各
種の実施の形態を説明する。なお、以下の説明におい
て、同一の参照番号が付された回路は各図を通じて同一
の機能を持つ回路である。

【００１５】図２には本発明の第１の実施例としてのル
ビジウム原子発振器が示される。同図において、信号増
幅器１、同期検波器２、切替え回路３、スイープ回路
４、積分器５、低周波発振器６、水晶発振器７、周波数
合成部８、原子共鳴部９、温度制御回路１０は従来回路
について説明したものと同じである。

【００１６】相違点として、水晶発振器７の出力信号を
可変制御するＤＤＳ（ダイレクト・ディジタル・シンセ
サイザ）１６、このＤＤＳ１６の出力信号波形を滑らか
にする低域フィルタ１７、積分器５の出力信号を所定の
変換特性に従って電圧変換する電圧変換回路１２、電圧
変換回路１２の出力信号をＡ／Ｄ変換してＤＤＳ１６に
周波数設定データとして供給するＡ／Ｄコンバータ１
３、ＤＤＳ１６に固定値の周波数設定データを供給する
周波数設定部１４、Ａ／Ｄコンバータ１３出力または周
波数設定部１４出力を選択するセレクタ１５、信号増幅
器１の出力を監視し、共鳴信号が未検出時はセレクタ１
５をＡ／Ｄコンバータ１３側に、検出時は周波数設定部
１４側に切り替える信号を出力するＡＬＭ回路１１を備
えている。

【００１７】ここで、ＤＤＳ１６は、入力信号の周波数
を、周波数設定データに応じて変化させて出力するディ
ジタル・デバイスであり、入力信号周波数ｆ_inと出力信
号周波数ｆ_out の関係は、標本化定理に基づいて、ｆ
_out ≦１／２ｆ_inの関係にある。

【００１８】以下、この実施例回路の動作を説明する。 ＡＬＭ回路１１は信号増幅器１の出力信号に応じて、
共鳴信号検出時には“Ｈ”、共鳴信号未検出時には
“Ｌ”レベルを出力する。よって、立上げ時は共鳴信号
が検出されないので、ＡＬＭ回路１１は“Ｌ”レベルを
出力する。

【００１９】ＡＬＭ回路１１の出力信号は切替え回路
３とセレクタ１５に入力される。ＡＬＭ回路１１の出力
信号が“Ｌ”レベルのとき、切替え回路３はスイープ回
路４の入力信号を積分器５に入力する。また、ＡＬＭ回
路１１の出力信号が“Ｌ”レベルのとき、セレクタ１５
はＡ／Ｄコンバータ１３の出力信号を周波数設定データ
として、ＤＤＳ１６の周波数設定部に印加する。

【００２０】スイープ回路４の出力信号が供給される
ことにより、積分器５の出力信号はスイープ状態とな
り、水晶発振器７の出力周波数が連続的にスイープされ
る。この積分器５の出力信号は電圧変換回路１２にも入
力される。

【００２１】この電圧変換回路１２の変換電圧はＡ／
Ｄコンバータ１３でＡ／Ｄ変換されて周波数設定データ
となるが、この周波数設定データは、ＤＤＳ１６のクロ
ックとして入力される水晶発振器７の出力周波数が積分
器５の出力電圧（制御電圧）に応じて変化しても、その
変化に対応してＤＤＳ１６の出力周波数が一定となるよ
うな値に設定する。このため、電圧変換回路１２では積
分器５のスイープ出力電圧を、水晶発振器７の出力周波
数変化に対してＤＤＳ１６の出力周波数が一定となるよ
うな適切な値に変換し、Ａ／Ｄコンバータ１３に入力す
る。積分器５の出力信号は連続的に変化するので、この
Ａ／Ｄコンバータ１３から出力される周波数設定データ
も連続的に変化する。

【００２２】以上の動作により立上げ時など、共鳴信
号の未検出時には水晶発振器７の出力周波数および原子
共鳴部９への入力周波数のみがスイープされ、ＤＤＳ１
６を経由して出力されるルビジウム原子発振器の出力周
波数は固定値（一定値）となる。

【００２３】立上げ２０〜３０分経過後、原子共鳴部
９の温度が安定化し共鳴信号が検出されると、ＡＬＭ回
路１１の出力信号の切り替わりにより、切替え回路３が
同期検波器２側に切り替わって同期検波器２の出力信号
が積分器５に入力される。同期検波器２の出力信号は積
分器５にて直流信号に変換され、水晶発振器７の制御電
圧として印加されることにより、通常のルビジウム原子
発振器の制御ループが形成され、周波数ロックの状態と
なる。

【００２４】このとき、セレクタ１５はＡＬＭ回路１
１の出力信号に応じて周波数設定部１４側に切り替わ
り、ＤＤＳ１６の周波数設定データを、周波数設定部１
４にて設定される固定値に切り替える。よって、以後、
周波数ロック状態では、ＤＤＳ１６の周波数設定データ
は周波数設定部１４の値に固定されるので、ＤＤＳ１６
の入力周波数に対する出力周波数の対応関係は固定とな
り、ＤＤＳ１６からの出力周波数は水晶発振器７の出力
信号周波数に対応した値に安定化される。

【００２５】図３には本発明の第２の実施例が示され
る。上述の第１図の実施例との相違点は、周波数設定部
１４とセレクタ１５を有さず、代わりに、電圧変換回路
１２からの変換電圧は切替え回路２０を介してＡ／Ｄコ
ンバータ１３に入力され、またＡ／Ｄコンバータ１３か
ら出力される周波数設定データはＤＤＳ１６に直接に入
力されており、切替え回路２０の他方の入力には固定電
圧Ｖ₀ が入力され、この切替え回路２０はＡＬＭ回路１
１の出力信号により、その出力信号が共鳴信号の検出を
示しているときには固定電圧Ｖ₀ 側に、未検出を示して
いるときには電圧変換回路１２側に切り替えられる。

【００２６】以下、この第２の実施例回路の動作を説明
する。 第１実施例と同様、共鳴信号未検出時にはＡＬＭ回路
１１と切替え回路３によって、積分器５の出力電圧はス
イープ状態となる。またこのとき、Ａ／Ｄコンバータ１
３には切替え回路２０から電圧変換回路１２の出力電圧
が入力される。ＤＤＳ１６の周波数設定データが積分器
５のスイープ出力電圧に応じて変化することにより、水
晶発振器７の出力周波数および原子共鳴部９への入力周
波数のみスイープされ、水晶発振器７の出力周波数の変
化にもかかわらずＤＤＳ１６を介したルビジウム原子発
振器の出力周波数は固定となる。

【００２７】共鳴信号検出後、積分器５には切替え回
路３から同期検波器２の出力信号が入力され、周波数ロ
ックの状態となる。このとき、ＡＬＭ回路１１の出力信
号の切替わりにより、Ａ／Ｄコンバータ１３への入力信
号となる切替え回路２０の出力信号は固定電圧Ｖ₀ とな
る。よって以後、周波数ロック状態ではＤＤＳ１６の設
定データは固定電圧Ｖ₀ によって決まる値に固定され
る。

【００２８】図４には本発明の第３の実施例回路が示さ
れる。前述の第１の実施例回路との相違点は、水晶発振
器７の出力側とＤＤＳ１６の入力側の間に逓倍回路１８
を設けたことである。一般に、ＤＤＳ１６が出力可能な
周波数は入力周波数の１／２以下である。そのため、前
述の第１、第２の実施例回路の構成では水晶発振器７の
発振周波数を出力したい周波数の２倍以上にする必要が
ある。

【００２９】これに対して、この第３の実施例回路の構
成では、水晶発振器７の出力を逓倍回路１８にて周波数
逓倍した後、ＤＤＳ１６のクロックとして入力すること
により、水晶発振器７の出力周波数と同じ、もしくはそ
れ以上の高さの周波数が出力可能となる。

【００３０】周波数アンロック時の動作および周波数ロ
ック後の動作は第１の実施例回路の場合と同様であり、
セレクタ１５でのＤＤＳ１６の周波数設定データの切替
えにより行う。

【００３１】図５には本発明の第４の実施例回路が示さ
れる。この第４の実施例回路は、出力周波数の上限を上
げるために、前述の第２の実施例回路において水晶発振
器７とＤＤＳ１６間に逓倍回路１８を挿入し、上述の第
３の実施例回路と同様の効果を得ている。

【００３２】この第４の実施例回路における周波数アン
ロック時の動作および周波数ロック後の動作原理は第２
の実施例回路の場合と同様で、Ａ／Ｄコンバータ１３へ
の入力切替えにより行う。

【００３３】図６には本発明の第５の実施例回路が示さ
れる。この第５の実施例回路の構成は、上述の第３、第
４の実施例回路と同様の効果を得るためのものであり、
出力周波数の上限を上げるため、ＤＤＳ１６への入力ク
ロックを周波数合成部８より取り出している。

【００３４】図７に周波数合成部８の一般的な構成を示
す。周波数合成部８は水晶発振器７の出力信号の周波数
を逓倍する逓倍回路８１、低周波発振器６の出力信号に
より位相変調を加える位相変調回路８２、水晶発振器７
の周波数に同期した原子共鳴に必要な周波数を合成する
シンセサイザ回路８４、位相変調回路８２の出力信号の
周波数を逓倍する逓倍回路８３を含み構成される。

【００３５】第５の実施例回路ではこの周波数合成部８
における逓倍回路８１で逓倍された水晶発振器７の出力
信号をＤＤＳ１６に入力することにより、上述の第３、
第４の実施例回路の場合と同様の効果を得ている。

【００３６】この第５の実施例回路における周波数アン
ロック時の動作および周波数ロック後の動作は第１の実
施例回路の場合と同様であり、ＤＤＳ１６の周波数設定
部に接続されたセレクタ１５の切替えにより行う。

【００３７】図８には本発明の第６の実施例が示され
る。この第６の実施例の構成は、上述の第５の実施例回
路の場合と同様、出力周波数の上限を上げるため、前述
の第２の実施例回路において、ＤＤＳ１６への入力クロ
ックを周波数合成部８より取り出している。

【００３８】この第６の実施例回路における周波数アン
ロック時の動作および周波数ロック後の動作原理は、第
２の実施例回路の場合と同様であり、Ａ／Ｄコンバータ
１３の入力切替えにより行う。

【００３９】図９には本発明の第７の実施例回路が示さ
れる。この第７の実施例回路の構成はシステム立上げの
周波数アンロック時と共鳴信号が得られた後の周波数ロ
ック時のルビジウム原子発振器の出力周波数を同じにす
るものである。

【００４０】そのための構成として、ＤＤＳ１６と並列
に分周器１９を設けて水晶発振器７の出力信号を入力
し、この分周器１９の出力信号を切替え回路２１に入力
するとともに、この切替え回路２１の他方の入力に低域
フィルタ１７の出力信号を入力し、切替え回路２１はＡ
ＬＭ回路１１の出力信号が共鳴信号未検出を示すときは
低域フィルタ１７側に、検出を示すときは分周器１９側
に切り替わるようにする。また電圧変換回路１２からの
出力電圧を直接にＡ／Ｄコンバータ１３に入力し、その
Ａ／Ｄコンバータ１３からの周波数設定データは直接に
ＤＤＳ１６に入力するようにし、ＤＤＳ１６の周波数設
定データの切替えは行わないようにしている。

【００４１】この第７の実施例回路の構成によれば、周
波数ロック前、すなわち水晶発振器７の周波数スイープ
時は前述の実施例と同様にＤＤＳ１６からの周波数が一
定値になるよう制御されたされた出力信号が切替え回路
２１から出力される。

【００４２】共鳴信号が検出されてＡＬＭ回路１１の出
力信号が切り替わり、水晶発振器７が周波数ロックの状
態となると、切替え回路２１からの分周器１９で分周さ
れた水晶発振器７の出力信号が出力される。分周器１９
はＤＤＳ１６の出力周波数と分周器１９の出力周波数が
同じになるよう、分周比を設定しておく。これによりシ
ステム立上げの周波数アンロック時と共鳴現象が得られ
た後の周波数ロック時のルビジウム原子発振器の出力周
波数を同じにできる。

【００４３】図１０には本発明の第８の実施例回路が示
される。この第８の実施例回路はルビジウム原子発振器
の出力周波数の上限を上げるようにしたものであり、必
要であれば上述の第７の実施例回路と同様に、システム
立上げの周波数アンロック時と共鳴現象が得られた後の
周波数ロック時のルビジウム原子発振器の出力周波数を
同じにすることもできる。

【００４４】その構成として、ルビジウム原子発振器出
力周波数の上限を上げるため、第７の実施例回路におけ
る分周回路１９を削除して水晶発振器７の出力信号を直
接に切替え回路２１に入力し、代わりに水晶発振器７と
ＤＤＳ１６の間に逓倍回路１８を挿入することで、水晶
発振器７の出力信号を逓倍回路１８で逓倍した後、ＤＤ
Ｓ１６のクロックとして入力している。

【００４５】この第８の実施例回路では、第７の実施例
回路の場合と同様に、水晶発振器７の周波数スイープ時
はＤＤＳ１６からの周波数が一定値に制御された出力信
号が切替え回路２１から出力される。共鳴信号検出後、
すなわち周波数ロック後は切替え回路２１からは水晶発
振器７の出力信号がそのまま出力される。

【００４６】ここで、逓倍回路１８はＤＤＳ１６の出力
周波数と水晶発振器７の出力周波数が同じになるよう、
逓倍比を設定しておけば、システム立上げの周波数アン
ロック時と共鳴現象が得られた後の周波数ロック時のル
ビジウム原子発振器の出力周波数を同じにできる。

【００４７】図１１には本発明の第９の実施例回路が示
される。この第９の実施例回路は第８の実施例回路と同
様の効果を得られるようにしたものであり、その構成と
して、出力周波数の上限を上げるため、周波数合成部８
の逓倍回路８１から、水晶発振器７の出力周波数を逓倍
した信号を取り出し、これをＤＤＳ１５のクロックとし
て入力している。

【００４８】この第９の実施例回路では、第８の実施例
回路の場合と同様に、水晶発振器７の周波数スイープ時
はＤＤＳ１６からの周波数が一定値に制御された出力信
号が切替え回路２１から出力される。共鳴信号検出後、
すなわち周波数ロック後は切替え回路２１から水晶発振
器７の出力が出力される。

【００４９】以上、本発明をルビジウム原子発振器に適
用した場合について説明したが、もちろん本発明はこれ
に限られるものではなく、セシウム原子発振器など、他
の原子の核磁気共鳴現象を利用した発振器にも適用でき
るものである。

【００５０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、核磁気共鳴形発振器においてシステム立上げ時から
周波数ロックするまでの出力周波数を固定化することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる原理説明図である。

【図２】本発明の第１の実施例回路を示す図である。

【図３】本発明の第２の実施例回路を示す図である。

【図４】本発明の第３の実施例回路を示す図である。

【図５】本発明の第４の実施例回路を示す図である。

【図６】本発明の第５の実施例回路を示す図である。

【図７】周波数合成部の構成例を示す図である。

【図８】本発明の第６の実施例回路を示す図である。

【図９】本発明の第７の実施例回路を示す図である。

【図１０】本発明の第８の実施例回路を示す図である。

【図１１】本発明の第９の実施例回路を示す図である。

【図１２】従来のルビジウム原子発振器の構成例を示す
図である。

【図１３】従来のルビジウム原子発振器におけるスイー
プ回路の出力波形の例を示す図である。

【図１４】従来のルビジウム原子発振器における積分器
の出力波形の例を示す図である。

【図１５】従来のルビジウム原子発振器の立上げ時の周
波数変化を示す図である。

【符号の説明】

１ 信号増幅器 ２ 同期検波器 ３、２０、２１ 切替え回路 ４ スイープ回路 ５ 積分器 ６ 低周波発振器 ７ 水晶発振器 ８ 周波数合成部 ９ 原子共鳴部 １０ 温度制御回路 １１ ＡＬＭ回路 １２ 電圧変換回路 １３ Ａ／Ｄコンバータ １４ 周波数設定部 １５ セレクタ １６ ＤＤＳ（ダイレクト・ディジタル・シンセサイ
ザ） １７ 低域フィルタ １８ 逓倍回路 １９ 分周器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電圧制御発振器の制御電圧の帰還ループ内
   に原子共鳴部を設けて核磁気共鳴現象により発振周波数
   を安定化する核磁気共鳴形発振器において、 該電圧制御発振器の出力信号が入力されて、該電圧制御
   発振器の出力信号周波数を周波数設定データに応じて変
   化させて発振器出力周波数として出力する周波数制御回
   路と、 該電圧制御発振器への制御電圧に応じた値の周波数設定
   データを生成して該周波数制御回路に供給する周波数設
   定データ生成回路と、 装置立上げの際の周波数アンロック時に該周波数設定デ
   ータ生成回路からの周波数設定データで該周波数制御回
   路を制御し、立上げ後の周波数ロック時には該周波数制
   御回路の周波数設定データを固定値とするよう切替えを
   行う立上げ時切替え制御回路とを備え、該周波数設定デ
   ータ生成回路は、装置立上げ時にスイープされる電圧制
   御発振器の制御電圧に応じて該周波数設定データを変え
   て、該電圧制御発振器の出力周波数の変化に対しても該
   周波数制御回路の出力周波数が一定値となるようにした
   核磁気共鳴形発振器。
2. 【請求項２】該立上げ時切替え制御回路による周波数設
   定データの切替えを、該スイープされる制御電圧に応じ
   て出力データを可変する変換回路と、核磁気共鳴の有無
   を検出する検出回路と、該検出回路の検出信号に応答し
   て周波数アンロック時に該変換回路から出力される出力
   データを選択し、周波数ロック時に周波数設定回路から
   出力される固定データを選択するセレクタとにより行う
   請求項１記載の核磁気共鳴形発振器。
3. 【請求項３】該立上げ時切替え制御回路による周波数設
   定データの切替えを、核磁気共鳴の有無を検出する検出
   回路と、該検出回路の検出信号に応答して入力信号を周
   波数アンロック時に該電圧制御発振器の制御電圧に、周
   波数ロック時に固定電圧に切り替える切替え回路と、該
   切替え回路の出力信号をその値に応じた出力データに変
   換する変換回路とにより行う請求項１記載の核磁気共鳴
   形発振器。
4. 【請求項４】電圧制御発振器の制御電圧の帰還ループ内
   に原子共鳴部を設けて核磁気共鳴現象により発振周波数
   を安定化する核磁気共鳴形発振器において、 該電圧制御発振器の出力信号が入力されて、該電圧制御
   発振器の出力信号周波数を周波数設定データに応じて変
   化させて発振器出力周波数として出力する周波数制御回
   路と、 該電圧制御発振器への制御電圧に応じた値の周波数設定
   データを生成して該周波数制御回路に供給する周波数設
   定データ生成回路と、 装置立上げの際の周波数アンロック時に該該周波数制御
   回路からの出力信号を、立上げ後の周波数ロック時には
   該周波数制御回路を介さない該電圧制御発振器からの出
   力信号を選択するよう切替えを行う立上げ時切替え制御
   回路とを備え、該周波数設定データ生成回路は、装置立
   上げ時にスイープされる電圧制御発振器の制御電圧に応
   じて該周波数設定データを変えて、該電圧制御発振器の
   出力周波数の変化に対しても該周波数制御回路の出力周
   波数が一定値となるようにした核磁気共鳴形発振器。
5. 【請求項５】該電圧制御発振器の出力側と該立上げ時切
   替え制御回路の入力側との間に分周器を挿入した請求項
   ４記載の核磁気共鳴形発振器。
6. 【請求項６】該電圧制御発振器の出力と該周波数制御回
   路の入力との間に、逓倍回路を挿入した請求項１〜４の
   いずれかに記載の核磁気共鳴形発振器。
7. 【請求項７】該電圧制御発振器の出力信号を該周波数制
   御回路に入力することに代えて、該電圧制御発振器の出
   力側と該原子共鳴部の入力側との間に挿入された周波数
   合成部内の逓倍回路の出力信号を取り出して該周波数制
   御回路への入力信号とする請求項１〜４のいずれかに記
   載の核磁気共鳴形発振器。