JPH11122103A

JPH11122103A - 周波数補正回路

Info

Publication number: JPH11122103A
Application number: JP9285311A
Authority: JP
Inventors: Mitsunori Hamada; 光徳濱田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1997-10-17
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、発振器の周波数補正回路に関し、
電子装置において、装置内発振器の精度に依らず高精度
の装置内動作周波数の取得を可能する。【解決手段】装置内発振器１の出力周波数を動作周波
数とし、データ書込命令を受けて取り込んだ周波数デー
タに従った周波数の信号を発生するディジタルシンセサ
イザ２の出力周波数を補正する周波数補正回路であっ
て、外部から供給される基準周波数と発振器１の出力周
波数との偏差を検出する手段３と、検出された偏差に応
じた補正値を算出する手段４と、周波数データを出力す
る手段５と、手段５が出力する周波数データに補正値を
加減算して補正周波数データを出力する手段６と、ディ
ジタルシンセサイザ２にデータ書込命令を出力し、補正
周波数データを周波数データとして取り込ませる手段７
とを備えることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発振器の周波数補
正回路に関する。電子装置では、装置内部に動作周波数
を規定する発振器を有するが、この装置内部の発振器
は、高精度・高安定で、しかも経年変化による周波数の
偏差を補正する必要のないものであることが望まれる。
特に、近年、移動通信の発展が目覚ましいが、この移動
通信システムでは、基地局は、多数配置されるので、メ
ンテナンスフリーの観点から、基地局内発振器は、経年
変化による周波数の偏差を補正する必要のないものが望
まれる。

【０００２】

【従来の技術】従来では、高精度の周波数を得るため
に、安定度の高い水晶発振器を用い、更に高精度・高安
定を要する場合は、周囲温度の変化による影響をなくす
べく水晶を恒温槽に入れたオーブン型の水晶発振器を用
いることが行われる。また、水晶の発振周波数以外の周
波数を得る場合には、位相比較器・ループフィルタ・Ｖ
ＣＯ（電圧制御発振器）を用いたＰＬＬシンセサイザが
用いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】高精度・高安定な水晶
発振器を用いた場合でも経年変化による周波数のずれは
不可避であるので、一定期間毎に一度発振周波数の調整
を行う必要がある。したがって、移動通信システムにお
ける基地局のように同種装置が多数配置される場合に
は、メンテナンスに要する作業量は膨大なものとなる。

【０００４】ＰＬＬシンセサイザの場合には、比較周波
数の成分が出力周波数に混入し、出力周波数の純度を低
下させる問題が指摘されており、また比較周波数の成分
が何らかの原因で断たれた場合に出力周波数が保証され
ないので、比較周波数の成分が断する可能性を考慮しな
ければならない用途の装置では、問題である。また、周
波数安定度の高い水晶発振器を使用したＰＬＬシンセサ
イザの場合でも発振周波数のずれが規格を超えることが
あり得るが、かかる場合を検出できない。

【０００５】本発明の目的は、電子装置において、装置
内発振器の精度に依らず高精度の装置内動作周波数の取
得を可能にする周波数補正回路を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】図１は、請求項１乃至請
求項４に記載の発明の原理ブロック図である。

【０００７】請求項１に記載の発明は、装置内発振器１
の出力周波数を動作周波数とし、データ書込命令を受け
て取り込んだ周波数データに従った周波数の信号を発生
するディジタルシンセサイザ２の出力周波数を補正する
周波数補正回路であって、外部から供給される基準周波
数と装置内発振器１の出力周波数との偏差を検出する偏
差検出手段３と、検出された偏差値に応じた補正値を算
出する補正値算出手段４と、周波数データを出力する周
波数データ出力手段５と、周波数データ出力手段５が出
力する周波数データに補正値を加減算して補正周波数デ
ータを出力する補正周波数データ出力手段６と、ディジ
タルシンセサイザ２にデータ書込命令を出力し、補正周
波数データを周波数データとして取り込ませる書込命令
出力手段７とを備えることを特徴とする。

【０００８】即ち、請求項１に記載の発明では、偏差検
出手段３が、外部から供給される基準周波数と装置内発
振器２の出力周波数との偏差を検出すると、補正値算出
手段４が、その検出された偏差値に応じた補正値を算出
し、補正周波数データ出力手段６が、周波数データ出力
手段５が出力する周波数データに補正値を加減算して補
正周波数データを出力するので、書込命令出力手段７
が、ディジタルシンセサイザ２にデータ書込命令を出力
し、その補正周波数データを書き込ませる。

【０００９】その結果、ディジタルシンセサイザ２は、
装置内発振器１の精度に依らず外部から供給される基準
周波数と同程度の精度の周波数信号を出力できる。請求
項２に記載の発明は、請求項１に記載の周波数補正回路
において、基準周波数の信号の供給有無を検出する検出
手段８と、検出手段８が供給無を検出したとき、ディジ
タルシンセサイザ２に、検出直前のデータ書込命令で発
生した周波数の信号を保持出力させる保持命令を出力す
る保持命令出力手段９とを備えることを特徴とする。

【００１０】即ち、請求項２に記載の発明では、検出手
段８が、基準周波数の信号の供給無を検出すると、保持
命令出力手段９が、ディジタルシンセサイザ２に、検出
直前のデータ書込命令で発生した周波数の信号を保持出
力させる。その結果、何らかの原因で基準周波数の供給
が断たれた場合に、ディジタルシンセサイザ２は、断直
前の補正周波数データで出力していた周波数を継続して
出力できる。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２に記載の周波数補正回路において、偏差値また
は補正値が閾値を超えたとき、警報を出力する警報手段
１０を備えることを特徴とする。即ち、請求項３に記載
の発明では、警報手段１０が、偏差値または補正値が閾
値を超えたとき、それを検出して外部に知らせる。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請
求項３に記載の周波数補正回路において、周波数データ
出力手段５は、各種周波数を発生させる周波数データが
設定される記憶手段であることを特徴とする。即ち、請
求項４に記載の発明では、ディジタルシンセサイザ２
は、各種の周波数を基準周波数の精度で発生する。な
お、装置内動作周波数が、１つとか２つとかの少ない数
の周波数であれば、周波数データ出力手段５は、スイッ
チ、簡単な論理回路等で構成できる周波数設定器でも良
いことになる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図２は、請求項１乃至請求項４に
対応する実施形態の構成図である。図２において、この
実施形態の周波数補正回路は、ＧＰＳ受信機２１、内部
発振器２２、カウンタ２３、メモリ２４、加減算器２
５、ディジタルシンセサイザ２６、中央処理装置（以
下、「ＣＰＵ」という）２７等を備える。

【００１４】ＧＰＳ受信機２１は、ＧＰＳ(Global Posi
tioning System)の電波を受信し、時刻情報を復調して１
秒パルス（イ）を抽出し、カウンタ２３の一方の入力に
与える。この１秒パルス（イ）は、「外部から供給され
る基準周波数」に対応する。また、ＧＰＳ受信機２１
は、受信電界強度を計測する強度計を有し、ＧＰＳ電波
について計測した受信電界強度値（ロ）をＣＰＵ２７に
与える。この受信電界強度値（ロ）は、「外部から供給
される基準周波数」の供給有無を検出する信号である。

【００１５】内部発振器２２の出力は、カウンタ２３の
他方の入力とディジタルシンセサイザ２６とに与えられ
る。カウンタ２３は、１秒パルス（イ）をゲート信号と
して用い内部発振器２２の発振周波数をカウントし、計
数結果（ハ）をＣＰＵ２７に与える。つまり、カウンタ
２３は、外部から供給される基準周波数に対し内部発振
器２２の発振周波数がどの程度ずれているかの偏差を求
める比較器として動作している。

【００１６】ＣＰＵ２７は、ＧＰＳ受信機２１からの受
信電界強度値（ロ）を監視し、それが所定値以上である
場合には、カウンタ２３の計数結果（ハ）に基づき、加
減算器２５の一方の入力に与える加減値（ホ）を求め、
メモリ２４に与える周波数データ送出命令（ニ）の内容
を決定し、ディジタルシンセサイザ２６へ書込命令
（ト）を出力する。

【００１７】また、ＣＰＵ２７は、加減算器２５へ出力
する加減値（ホ）が閾値（予想内加減値）よりも大きい
ときに警報出力を行う。さらに、ＣＰＵ２７は、ＧＰＳ
受信機２１からの受信電界強度値（ロ）を監視し、それ
が所定値以下となる場合には、ディジタルシンセサイザ
２６に保持命令（チ）を出力する。メモリ２４には、デ
ィジタルシンセサイザ２６に発生させる各種の周波数の
データが設定される。メモリ２４は、ＣＰＵ２７からの
周波数データ送出命令(ニ)に応じた周波数データを加減
算器２５の他方の入力に与える。加減算器２５は、メモ
リ２４からの周波数データとＣＰＵ２７からの加減値
（ホ）とに基づき補正周波数データ（ヘ）を生成し、そ
れをディジタルシンセサイザ２６に対し出力する。

【００１８】ディジタルシンセサイザ２６は、ＤＤＳ(D
irect Digital Synthesizer)として市販されているＩＣ
である。以下、ディジタルシンセサイザ２６は、ＤＤＳ
２６と称するが、概略次のようにして所定の周波数信号
を発生する。ＤＤＳ２６は、内部に各種周波数の正弦波
を出力することが可能な位相角データベースを持ってい
て、外部から設定される訂正なしデータをＣＰＵ２７か
らの書込命令に従って取り込むと、内部発振器２２の発
振周波数を動作周波数として指定周波数を発生する位相
角データをデータベースから取り出し、指定周波数を出
力する。

【００１９】図示例では、ＤＤＳ２６は、加減算器２５
からの補正周波数データ（ヘ）をＣＰＵ２７からの書込
命令（ト）に従って取り込む構成となっている。また、
ＤＤＳ２６は、ＣＰＵ２７から保持命令（チ）が入力す
ると、保持命令（チ）が入力する直前の周波数を保持出
力する。以上の構成と請求項との対応関係は、次のよう
になっている。内部発振器１には、内部発振器２２が対
応する。ディジタルシンセサイザ２には、ＤＤＳ２６が
対応する。偏差検出手段３には、カウンタ２３とＣＰＵ
２７の全体が対応する。補正値演算手段４には、ＣＰＵ
２７が対応する。周波数データ出力手段５には、メモリ
２４が対応する。補正周波数データ出力手段６には、加
減算器２５とＣＰＵ２７の全体が対応する。検出手段８
には、ＧＰＳ受信機２１とＣＰＵ２７の全体が対応す
る。書込命令出力手段７、保持命令出力手段９及び警報
手段１０には、ＣＰＵ２７が対応する。

【００２０】次に、図３は、請求項１乃至請求項４に対
応する実施形態の動作フローチャートである。以下、図
３を参照してこの実施形態の動作を説明する。図３にお
いて、Ｓ１では、電源が投入されると、ＣＰＵ２７は、
当該周波数補正回路の初期化処理を行う。即ち、ＣＰＵ
２７は、メモリ２４に対し、偏差がない場合の周波数を
発生させる周波数データを出力させる周波数データ送出
命令（ニ）を出力する。また、ＣＰＵ２７は、加減算器
２５に対し、演算値ａ＝０である加減値（ホ）を出力す
る。

【００２１】その結果、加減算器２５からＤＤＳ２６に
対し偏差がない場合の周波数を発生させる周波数データ
が出力されるので、ＣＰＵ２７がＤＤＳ２６に対し加減
算器２５の出力（補正周波数データ）を取り込ませる書
込命令（ト）を出力すると、ＤＤＳ２６からある周波数
の信号が出力される。一方、ＧＰＳ受信機２１は、電源
が投入されると、ＧＰＳ電波の受信動作を開始し、計測
した受信電界強度値（ロ）をＣＰＵ２７に与え、また抽
出した１秒パルス（イ）をカウンタ２３に与える。カウ
ンタ２３は、１秒パルス（イ）をゲート信号として用い
内部発振器２２の発振周波数をカウントする動作を行
い、カウント値をＣＰＵ２７に出力する動作を開始す
る。

【００２２】そこで、ＣＰＵ２７は、Ｓ２において、入
力する受信電界強度（ロ）と閾値とを比較して受信電界
強度（ロ）が適正値であるか否かを判断し、受信電界強
度（ロ）が適正値である場合は、１秒パルス（イ）は正
規の振幅で正しく入力している。つまり、外部から基準
周波数が順調に供給されている場合である。この場合に
は、ＣＰＵ２７は、Ｓ３、Ｓ４またはＳ５、Ｓ６の処理
を行う。

【００２３】Ｓ３では、ＣＰＵ２７は、カウンタ２３の
カウント値が期待値よりも小さいか否かを判断する。こ
の期待値は、内部発振器２１が偏差なく正しい周波数を
発生していると判断できる所定値である。例えば、内部
発振器２１の正しい発振周波数が１０ＭHzの場合に、１
秒パルスでゲートしてカウントすると、１０⁷ 回とな
る。この１０⁷ 回の値が、期待値である。この１０⁷ 回
の値が得られることを期待する意味で期待値としたもの
であり、予め設定される。

【００２４】ＣＰＵ２７は、カウンタ２３の計数結果が
(１０⁷−１）回であれば、カウンタ２３のカウント値が
期待値よりも小さいので、Ｓ４にて加算処理を実行し、
低い方へずれている内部発振器２２の発振周波数に基づ
き動作しているＤＤＳ２６の出力周波数を高くする補正
を行い、Ｓ７へ進む。即ち、Ｓ４では、上記例で言え
ば、内部発振器２２の偏差は、(１／１０⁷）であるの
で、ＣＰＵ２７は、ＤＤＳ２６の出力周波数を(１／１
０⁷）だけ増加させるべく加減値（ホ）を算出し、加減
算器２５に出力し、メモリ２４に対し周波数データ送出
命令（ニ）を出力すると共に、ＤＤＳ２６に対し書込命
令（ト）を与える。

【００２５】その結果、加減算器２５は、メモリ２４が
出力する周波数データに加減値(ホ)を加算した補正周波
数データ（ヘ）を生成し、ＤＤＳ２６に対し出力する。
ＤＤＳ２６は、この時には、(１／１０⁷）だけ低い方へ
ずれている内部発振器２２の発振周波数で動作している
が、ＣＰＵ２７からの書込命令（ト）を受けて、出力周
波数を（１／１０⁷）だけ増加させるずれ補正をした正
しい周波数の信号を出力することになる。

【００２６】要するに、Ｓ４では、ＣＰＵ２７は、内部
発振器２１の発振周波数との関連で定まる期待値とカウ
ンタ２３のカウント値との差から周波数偏差を求め、そ
れに基づき（＋ａ）加算する加減値（ホ）を算出し、そ
れを加減算器２５に出力するとともに、メモリ２４から
求めた周波数偏差に応じた位相・振幅を規定する周波数
データを出力させ、また、ＤＤＳ２６に書込命令（ト）
を与え、低い方へずれた周波数を高い方へ移行させる周
波数のずれ補正を行う。

【００２７】一方、Ｓ５では、ＣＰＵ２７は、カウンタ
２３のカウント値が期待値よりも大きいか否かを判断す
る。先の例で言えば、カウンタ２３の計数結果が、(１
０⁷＋１）であれば、カウンタ２３のカウント値が期待
値よりも大きいので、ＣＰＵ２７は、Ｓ６にて減算処理
を実行し、高い方へずれている内部発振器２２の発振周
波数に基づき動作しているＤＤＳ２６の出力周波数を低
くする補正を行い、Ｓ７へ進む。

【００２８】即ち、Ｓ６では、上記例で言えば、内部発
振器２２の偏差は、(１／１０⁷）であるので、ＣＰＵ２
７は、ＤＤＳ２６の出力周波数を(１／１０⁷）だけ低下
させるべく加減値（ホ）を算出し、加減算器２５に出力
し、メモリ２４に対し周波数データ送出命令（ニ）を出
力する。また、ＤＤＳ２６に対し書込命令（ト）を出力
する。

【００２９】その結果、加減算器２５は、メモリ２４が
出力する周波数データに加減値(ホ)を減算した補正周波
数データ（ヘ）を生成し、ＤＤＳ２６に対し出力する。
ＤＤＳ２６は、この時には、(１／１０⁷）だけ高い方へ
ずれている内部発振器２２の発振周波数で動作している
が、ＣＰＵ２７から書込命令（ト）を受けると、（１／
１０⁷)だけ低下させるずれ補正をした正しい周波数の信
号を出力することになる。

【００３０】要するに、Ｓ６では、ＣＰＵ２７は、カウ
ンタ２３のカウント値と期待値との差から周波数偏差を
求め、それに基づき(−ａ)減算する加減値（ホ）を算出
し、それを加減算器２５に出力するとともに、メモリ２
４から偏差に応じた位相・振幅を規定する周波数データ
を出力させ、また、ＤＤＳ２６に書込命令（ト）を与
え、高い方へずれた周波数を低い方へ移行させる周波数
のずれ補正を行う。

【００３１】そして、ＣＰＵ２７は、Ｓ３、Ｓ５での比
較処理で、カウンタ２３のカウント値と期待値とが等し
い場合は、Ｓ４とＳ６の補正処理をすることなく直接Ｓ
７へ進む。Ｓ７では、ＣＰＵ２７は、カウンタ２３のカ
ウント値に基づき算出した加減値が予想内加減値よりも
大きいか否かを判断する。通常、カウンタ２３のカウン
ト値に基づき算出した加減値が予想内加減値よりも大き
くなることはないので、ＣＰＵ２７は、Ｓ２へ戻り、受
信電界強度（ロ）が適正値であることを確認しつつ、以
上説明した補正処理を繰り返し実行する。

【００３２】以上の補正措置により、ＤＤＳ２６は、内
部発振器２２の発振周波数にずれが生じても、そのずれ
に影響されず、外部から与えられる基準周波数である１
秒パルスの精度で定まる周波数の信号を出力する。そし
て、以上の補正措置の過程でＳ２へ戻って受信電界強度
（ロ）を確認したとき、適正値でない場合があると、Ｃ
ＰＵ２７は、補正処理（Ｓ３〜Ｓ７）は行わず、受信電
界強度（ロ）が適正値に回復するのを待機する。このと
き、ＣＰＵ２７は、受信電界強度（ロ）が適正値でない
と判断したとき、直ちにメモリ２４と加減算器２５への
出力を停止し、ＤＤＳ２６に対し、保持命令（チ）を出
力する。これにより、ＤＤＳ２６は、加減算器２５が直
前に出力していた補正周波数データに基づく出力動作を
維持する。

【００３３】ＧＰＳの電波を基準信号として受信する場
合には、常に良好な状態で受信できるとは限らないこと
から、かかる措置が必要となる。勿論、受信状態が回復
すれば、自動的に以上説明した補正動作が再開される。
そして、内部発振器２２の経年変化等を考慮すれば、Ｓ
７において、カウンタ２３のカウント値に基づき算出し
た加減値が予想内加減値よりも大きくなる場合が可能性
として考えられる。この場合には、ＣＰＵ２７は、操作
パネルに設けられる警報ランプやブザー等を駆動して外
部に警報を発し（Ｓ８）、保守員等へ通報する。これに
より、適切な措置を迅速に採ることが可能となる。

【００３４】なお、この実施形態においてＧＰＳ受信機
２１を備えるのは、基準信号を他の装置から貰うことが
困難な装置、例えば移動通信システムにおける基地局の
ような孤立装置を想定しているからである。基準信号を
他の装置から貰うことが可能である場合には、回路構成
が簡素化される。比較器たるカウンタ２３は、基準信号
（１秒パルス）と内部発振器２２の出力周波数とを直接
比較しているが、内部発振器２２の出力周波数を分周し
たものと比較するようにしても良い。加減算器２５は、
個別部品で構成したが、ＣＰＵ２７が行う一連の演算過
程でこの加減算処理を実行するようにしても良い。

【００３５】ＤＤＳ２６が、複数種類の周波数を発生で
きるようにとの配慮から、メモリ２４を備えたが、固定
のまたは少数種類の周波数を発生すれば良い用途では、
メモリ２４に代えてスイッチ、簡単な論理回路等による
周波数設定器を設けることができる。また、警報は、カ
ウンタ２３のカウント値が予想カウント値を超える場合
に発生するようにしても良い。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明では、外部から供給される基準周波数と装置内発振
器の出力周波数との偏差に応じた補正値を算出し、周波
数データに補正値を加減算して補正周波数データを求
め、それをディジタルシンセサイザに書き込み、補正周
波数データで定まる周波数の信号を出力させる。

【００３７】したがって、ディジタルシンセサイザは、
装置内発振器の精度に依らず外部から供給される基準周
波数と同程度の精度の周波数信号を出力できる。また、
ディジタルシンセサイザを用いるので、補正速度が早く
なる。請求項２に記載の発明では、基準周波数の信号の
供給が断たれると、ディジタルシンセサイザは、断直前
の補正周波数データで出力していた周波数を継続して出
力できる。

【００３８】請求項３に記載の発明では、装置内発振器
の偏差が、予想される偏差を超える場合に、それを検出
して外部に知らせることができる。請求項４に記載の発
明では、各種の周波数を基準周波数の精度で発生でき
る。特に、ディジタルシンセサイザを用いるので、ＰＬ
Ｌシンセサイザにおけるような比較周波数の間隔でしか
発生できないという制約がなく、任意の周波数を任意の
間隔で発生できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１乃至請求項４に記載の発明の原理ブロ
ック図である。

【図２】請求項１乃至請求項４に対応する実施形態の構
成図である。

【図３】請求項１乃至請求項４に対応する実施形態の動
作フローチャートである。

【符号の説明】

１内部発振器２ディジタルシンセサイザ３偏差検出手段４補正値算出手段５周波数データ出力手段６補正周波数データ出力手段７書込命令出力手段８検出手段９保持命令出力手段１０警報手段２１ＧＰＳ受信機２２内部発振器２３カウンタ２４メモリ２５加減算器２６ディジタルシンセサイザ２７ＣＰＵ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】装置内発振器の出力周波数を動作周波数
とし、データ書込命令を受けて取り込んだ周波数データ
に従った周波数の信号を発生するディジタルシンセサイ
ザの出力周波数を補正する周波数補正回路であって、外部から供給される基準周波数と前記装置内発振器の出
力周波数との偏差を検出する偏差検出手段と、前記検出された偏差値に応じた補正値を算出する補正値
算出手段と、周波数データを出力する周波数データ出力手段と、前記周波数データ出力手段が出力する周波数データに前
記補正値を加減算して補正周波数データを出力する補正
周波数データ出力手段と、前記ディジタルシンセサイザに前記データ書込命令を出
力し、前記補正周波数データを前記周波数データとして
取り込ませる書込命令出力手段とを備えることを特徴と
する周波数補正回路。
【請求項２】請求項１に記載の周波数補正回路におい
て、前記基準周波数の信号の供給有無を検出する検出手段
と、前記検出手段が供給無を検出したとき、前記ディジタル
シンセサイザに、検出直前の前記データ書込命令で発生
した周波数の信号を保持出力させる保持命令を出力する
保持命令出力手段とを備えることを特徴とする周波数補
正回路。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の周波数
補正回路において、前記偏差値または補正値が閾値を超えたとき、警報を出
力する警報手段を備えることを特徴とする周波数補正回
路。
【請求項４】請求項１乃至請求項３に記載の周波数補
正回路において、前記周波数データ出力手段は、各種周波数を発生させる
周波数データが設定される記憶手段であることを特徴と
する周波数補正回路。