JPS622811Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、衛星搭載用機器として大気圧中と真
空中とで電気的特性に変化がないことを要求され
る水晶発振器等に適する恒温槽付水晶発振器に関
する。

衛星搭載用機器などの様に大気圧中で動作させ
た場合と、真空中で動作させた場合とで電気的特
性に変化がないことを要求される装置の基準周波
数源である水晶発振器は、空気の有無による電気
的性能の変化があつてはならない。水晶発振器の
周波数温度安定度を良くするため温度補償するこ
とにより、発振周波数の補正を行なう方法が一般
に行なわれている。この方法では、水晶振動子と
感温素子とを発熱素子で温度コントロールされた
環境の中に置き、水晶振動子が周波数ターン・オ
ーバ点で動作するように制御する。

通常ターン・オーバ温度は発振器が使用される
外部空間の温度よりも15℃〜20℃高い温度にして
ある。

このため、高安定水晶発振器では熱が逃げない
ように、水晶振動子、発振回路、感温素子および
発熱素子の外側にガラスせん維のような断熱材を
巻くか、魔法びんのような断熱容器に入れて恒温
槽としている。この発振器を大気圧中で使用する
場合は、恒温槽内の発熱素子による熱が空気の対
流により水晶振動子に伝達され、0.01℃程度の精
度で目的温度に維持される。また、恒温槽の外部
温度が若干変化した場合でも、恒温槽内にある空
気の熱容量のために、水晶振動子へ伝わる温度変
化が圧縮され、この間に温度制御回路による温度
補正が行なわれ、発振周波数への影響はほとんど
なくなる。

この発振器を真空中で使用する場合は、恒温槽
内が真空になるので熱の伝達は副射と伝導によつ
てのみ水晶振動子に伝えられる。

恒温槽内がある温度で安定になつていたとき、
恒温槽の外側の温度が若干変化した場合に、この
温度変化は伝導により水晶振動子と感温素子の両
方に伝達され、水晶振動子は周波数変化を感温素
子は温度変化を識別して発熱素子の制御を開始す
る。温度制御が開始されると、発熱素子の熱が水
晶振動子に伝達され、水晶振動子の周波数を補正
する方向へ動作する。

しかし、真空という断熱層があるので、温度変
化が始まつてから発熱素子の熱が伝わるまでの時
間遅延が、大気中で使用する場合に比べ大きい。
そのため外部のわずかな温度変化に対する発振器
の周波数の動きは大きくなる。

そして、この温度補正時の時間的遅延により、
温度補正時の周波数応答にリツプルが生じたり最
悪では周波数温度安定度が劣化する場合がある。

本考案の目的は、大気中でも真空中でも常に正
確に動作する恒温槽付高安定水晶発振器を提供す
ることにある。

前記目的を達成するために、本考案による恒温
槽付水晶発振器は、水晶振動子、その発振回路、
内部温度測定用の感温センサ、前記センサ出力で
内部温度を一定温度に保つための熱を発生する発
熱体を内側の容器内に収容し、前記容器内に不燃
性のガスを充填し、前記内側容器を外側容器で覆
い、前記内外側容器間を真空にして構成してあ
る。

上記構成によれば、大気中でも宇宙空間でも同
じ条件で発振器を作動させることができ、本考案
の目的は完全に達成できる。

以下図面を参照して、本考案をさらに詳しく説
明する。

第１図は本考案による恒温槽付水晶発振器の実
施例を示す長手方向断面図、第２図は前記断面に
直角な平面で切断して示した断面図である。水晶
振動子、その発振回路が内側の容器内に発熱素
子、感熱素子とがその外側の容器内に収納されて
いる。

図において、１は二重構造になつている容器の
外側の容器、２は二重構造になつている容器の内
側の容器である。３は熱伝導の小さな材質による
支持台３により外側の容器４と内側の容器２は固
定されている。支持台４は水晶発振回路１１を収
納した容器５と内側の容器２とを固定している。

水晶発振回路を収納した容器５の外周には、発
熱素子６であるヒータ線が巻き回されている。７
は感温素子を形成するサーミスタである。水晶発
振回路、ヒータ回路、サーミスタは外部回路と端
子８を介して接続されている。

外側の容器１と内側の容器２の間の空間は真空
層を形成している。内側の容器１０内には窒素ガ
スが封入されている。

積層回路基板上に電子、電気部品を搭載して水
晶発振回路１１が形成されている。

１２は二重構造の容器の取付足である。

すなわち、この実施例に係る恒温槽付水晶発振
器では、まず発振回路１１を金属製の容器５内に
収納し、この容器５の外側に発熱素子６であるヒ
ータ線を巻き、ヒータ線の近くに感温素子７であ
るサーミスタを配し、これを内側の容器２の内側
に固定する。その後、内側の容器２内部を窒素封
止し、さらに内側の容器２と外側の容器３間を真
空状態にする構造としている。

このような構造にすることにより、恒温槽の内
部で水晶振動子とその発振回路１１はヒータ回路
により水晶振動子の周波数ターン・オーバ温度に
なるように加熱され、その後サーミスタにより温
度変化を検出し、常にターン・オーバ温度になる
ように制御される。

内側の容器２内部は窒素が封止されているので
温度変化があつたとしても窒素の熱容量のために
水晶振動子へ伝わる温度変化が圧縮され、この間
に温度制御回路による温度補正が行なわれ発振周
波数への影響がなくなる。

内側の容器と外側の容器間が真空状態になつて
いるので、この部分が断熱層となり、外側の容器
と内側の容器間の熱伝達を極力小さくすることが
できる。

本発振器を大気圧中で使用した場合、二重構造
の容器の内側と外側の容器間に設けた真空の断熱
層により、外側の温度変化が内側に伝達するのを
極力おさえ、窒素封止した内側の発振回路の特性
がそのまま現われる。また、この発振器を真空中
で使用した場合は、二重構造の容器の外側が真空
になり、この容器の外側の熱伝達の様子が変わる
だけで、内側と外側の容器間に設けた真空の断熱
層により、外側の温度変化が内側に伝達するのを
極力おさえ、窒素封止した内側の発振回路の特性
がそのまま現われ、大気圧中で使用している場合
と同じ電気的特性を示すという利点がある。

以上の説明では内側の容器内を封止する気体に
窒素を使用していたが、不燃性の気体例えばアル
ゴン等であれば本考案の目的は達成できる。また
容器や、支持台等の形状・材質は任意に変更し得
るものである。

以上説明したように、本考案によれば水晶振動
子およびその発振回路、発熱素子、感熱素子を二
重構造の容器に収納し、内側の容器内を窒素封止
し、内側の容器と外側の容器間を真空状態にした
恒温槽を使用することによつて、水晶発振器を大
気圧中で使用した場合と真空中で使用した場合と
で発振器の電気的特性に差が生ずるのを除去する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による恒温槽付水晶発振器の実
施例を示す長手方向断面図、第２図は前記断面に
直角な面で切断して示した断面図である。 １……外側の容器、２……内側の容器、３……
熱伝導の小さな支持台、４……支持台、５……発
振回路の収納器、６……発熱体（ヒータ）、７…
…感温センサ４サーミスタ）、８……端子、９…
…真空層、１０……窒素封止部分、１１……水晶
発振回路、１２……取付足。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 水晶振動子、その発振回路、内部温度測定用の
   感温センサ、前記センサ出力で内部温度を一定温
   度に保つための熱を発生する発熱体を内側の容器
   内に収容し、前記容器内に不燃性のガスを充填
   し、前記内側容器を外側容器で覆い、前側内外側
   容器間を真空にして構成した恒温槽付水晶発振
   器。