JP2002217713A - 基準周波数発生装置 - Google Patents
基準周波数発生装置Info
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- JP2002217713A JP2002217713A JP2001013244A JP2001013244A JP2002217713A JP 2002217713 A JP2002217713 A JP 2002217713A JP 2001013244 A JP2001013244 A JP 2001013244A JP 2001013244 A JP2001013244 A JP 2001013244A JP 2002217713 A JP2002217713 A JP 2002217713A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＧＰＳ受信機が出力する基準信号を使用する
基準周波数発生装置において、周波数誤差の測定分解能
を安価に向上させること、及び基準信号に突発的に含ま
れる大きな誤差の影響を受けることなく周波数を高精度
に制御可能とすること。 【解決手段】 ＧＰＳ受信機１２からの基準信号、及び
ＶＣＯ１３からの出力信号をそれぞれ分周してなる分周
基準信号及び分周出力信号を、ＶＣＯ１３とは別途設け
た発振器１５ｃの出力によりカウントし、両カウント値
の比Ｒ（＝Ｔgps／Ｔvco ）から基準信号に対する出力
信号の周波数誤差を表す誤差データ、ひいてはＶＣＯ１
３の発振周波数を制御するための制御データを求める。
また、誤差データの絶対値がノイズ判定しきい値より大
き場合には、この誤差データが、制御データの生成に用
いられることのないように排除する。
基準周波数発生装置において、周波数誤差の測定分解能
を安価に向上させること、及び基準信号に突発的に含ま
れる大きな誤差の影響を受けることなく周波数を高精度
に制御可能とすること。 【解決手段】 ＧＰＳ受信機１２からの基準信号、及び
ＶＣＯ１３からの出力信号をそれぞれ分周してなる分周
基準信号及び分周出力信号を、ＶＣＯ１３とは別途設け
た発振器１５ｃの出力によりカウントし、両カウント値
の比Ｒ（＝Ｔgps／Ｔvco ）から基準信号に対する出力
信号の周波数誤差を表す誤差データ、ひいてはＶＣＯ１
３の発振周波数を制御するための制御データを求める。
また、誤差データの絶対値がノイズ判定しきい値より大
き場合には、この誤差データが、制御データの生成に用
いられることのないように排除する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＧＰＳ衛星からの
受信信号に基づいて生成される協定世界時（ＵＴＣ）に
同期した基準信号を利用する基準周波数発生装置に関す
る。
受信信号に基づいて生成される協定世界時（ＵＴＣ）に
同期した基準信号を利用する基準周波数発生装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ＰＨＳや携帯電話等の基地局
において基地局間の同期をとったり、測定器の校正を行
う時の基準となる信号を生成するために、ＧＰＳ（Glob
al Positioning System ）受信機を利用する方法が知ら
れている。
において基地局間の同期をとったり、測定器の校正を行
う時の基準となる信号を生成するために、ＧＰＳ（Glob
al Positioning System ）受信機を利用する方法が知ら
れている。
【０００３】即ち、ＧＰＳ受信機は、一般に、現在位置
や移動速度の他に、協定世界時（ＵＴＣ）に高精度で同
期した１０ｋＨｚの信号や１秒周期の１ｐｐｓ（Pulse
PerSecond）と呼ばれるパルス信号を出力するように構
成されているため、これを利用するものである。但し、
ＧＰＳ受信機が出力するこれらの基準信号（１０ｋＨｚ
信号，又は１ｐｐｓ）は、長期安定度は極めて優れてい
るものの、短期安定度は必ずしも十分に満足できるもの
ではなく、突発的に大きな誤差を含んだ信号が出力され
ることが知られている。
や移動速度の他に、協定世界時（ＵＴＣ）に高精度で同
期した１０ｋＨｚの信号や１秒周期の１ｐｐｓ（Pulse
PerSecond）と呼ばれるパルス信号を出力するように構
成されているため、これを利用するものである。但し、
ＧＰＳ受信機が出力するこれらの基準信号（１０ｋＨｚ
信号，又は１ｐｐｓ）は、長期安定度は極めて優れてい
るものの、短期安定度は必ずしも十分に満足できるもの
ではなく、突発的に大きな誤差を含んだ信号が出力され
ることが知られている。
【０００４】これに対して、例えば、特開平８−５６１
５３号公報には、ＧＰＳ受信機から１ｐｐｓが出力され
る毎に、制御すべき理想的な周波数（例えば１０ｋＨ
ｚ）を有する信号にて１ｐｐｓ（即ち１秒）をカウント
した際に得られるべきカウント値（期待値）Ｃと、出力
信号となる電圧制御発振器（ＶＣＯ）の出力にて１ｐｐ
ｓの周期を実際にカウントしたカウント値（実測値）Ｃ
＋Δとの誤差Δを算出し、この誤差Δの累積加算値から
誤差平均値Δａｖを算出し、この誤差平均値Δａｖに基
づいてＶＣＯの制御電圧を求めるように構成された発振
回路が開示されている。
５３号公報には、ＧＰＳ受信機から１ｐｐｓが出力され
る毎に、制御すべき理想的な周波数（例えば１０ｋＨ
ｚ）を有する信号にて１ｐｐｓ（即ち１秒）をカウント
した際に得られるべきカウント値（期待値）Ｃと、出力
信号となる電圧制御発振器（ＶＣＯ）の出力にて１ｐｐ
ｓの周期を実際にカウントしたカウント値（実測値）Ｃ
＋Δとの誤差Δを算出し、この誤差Δの累積加算値から
誤差平均値Δａｖを算出し、この誤差平均値Δａｖに基
づいてＶＣＯの制御電圧を求めるように構成された発振
回路が開示されている。
【０００５】つまり、ＧＰＳ受信機から出力される長期
安定度に優れた基準信号を利用して、ＶＣＯの出力周波
数の誤差を検出し、その誤差を縮小するようにＶＣＯを
制御することにより高精度な発振周波数を得ると共に、
検出した誤差ΔをそのままＶＣＯの制御電圧に反映させ
るのではなく、過去の検出値を用いて平均化した誤差平
均値Δａｖを制御電圧に反映させることにより、突発的
な基準信号の変動に基づいて発生する大きな周波数誤差
の影響を緩和するようにされている。
安定度に優れた基準信号を利用して、ＶＣＯの出力周波
数の誤差を検出し、その誤差を縮小するようにＶＣＯを
制御することにより高精度な発振周波数を得ると共に、
検出した誤差ΔをそのままＶＣＯの制御電圧に反映させ
るのではなく、過去の検出値を用いて平均化した誤差平
均値Δａｖを制御電圧に反映させることにより、突発的
な基準信号の変動に基づいて発生する大きな周波数誤差
の影響を緩和するようにされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この装置で
は、１ｐｐｓの周期を測定するためのカウンタクロック
としてＶＣＯの出力を使用しているため、測定の分解能
を向上させるには、ＶＣＯの発振周波数を高くしなけれ
ばならない。また、発振周波数を高精度に制御するに
は、このＶＣＯとして、恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸ
Ｏ）や温度補償回路付水晶発振器（ＴＣＸＯ）等を用い
る必要があり、ＶＣＯの発振周波数を高くすると装置が
非常に高価なものとなってしまうという問題があった。
は、１ｐｐｓの周期を測定するためのカウンタクロック
としてＶＣＯの出力を使用しているため、測定の分解能
を向上させるには、ＶＣＯの発振周波数を高くしなけれ
ばならない。また、発振周波数を高精度に制御するに
は、このＶＣＯとして、恒温槽付水晶発振器（ＯＣＸ
Ｏ）や温度補償回路付水晶発振器（ＴＣＸＯ）等を用い
る必要があり、ＶＣＯの発振周波数を高くすると装置が
非常に高価なものとなってしまうという問題があった。
【０００７】また、基準信号の変動の影響を緩和するた
めに、誤差平均値Δａｖに基づいてＶＣＯの制御電圧を
設定しているが、換言すれば、基準信号の変動の影響が
ＶＣＯの制御電圧に長期間に渡って残ることになり、周
波数の制御を高精度に行うことができないという問題も
あった。例えば、誤差平均値Δａｖを過去２００個の検
出値によって求める場合、突発的に生じた基準信号の変
動（誤差）は、平均化することで１／２００に緩和され
ることになるが、その１／２００に緩和された誤差が、
以後、２００回の検出が行われる間、即ち２００秒間に
渡って残ってしまうことになり、誤差を含んだ電圧制御
が行われてしまうのである。
めに、誤差平均値Δａｖに基づいてＶＣＯの制御電圧を
設定しているが、換言すれば、基準信号の変動の影響が
ＶＣＯの制御電圧に長期間に渡って残ることになり、周
波数の制御を高精度に行うことができないという問題も
あった。例えば、誤差平均値Δａｖを過去２００個の検
出値によって求める場合、突発的に生じた基準信号の変
動（誤差）は、平均化することで１／２００に緩和され
ることになるが、その１／２００に緩和された誤差が、
以後、２００回の検出が行われる間、即ち２００秒間に
渡って残ってしまうことになり、誤差を含んだ電圧制御
が行われてしまうのである。
【０００８】また、検出された誤差に基づいてＶＣＯが
制御されると、その発振周波数が変化し、１ｐｐｓの周
期を測定するためのカウンタクロックが、その測定中に
変化してしまうことになる。その結果、周波数誤差の検
出が正確に行われないため、周波数が収束しにくいとい
う問題もあった。
制御されると、その発振周波数が変化し、１ｐｐｓの周
期を測定するためのカウンタクロックが、その測定中に
変化してしまうことになる。その結果、周波数誤差の検
出が正確に行われないため、周波数が収束しにくいとい
う問題もあった。
【０００９】本発明は、上記問題点を解決するために、
ＧＰＳ受信機が出力する基準信号を使用する基準周波数
発生装置において、周波数誤差の測定分解能を安価に向
上させることを第１の目的とし、基準信号に突発的に含
まれる大きな誤差の影響を受けることなく周波数を高精
度に制御可能とすることを第２の目的とする。
ＧＰＳ受信機が出力する基準信号を使用する基準周波数
発生装置において、周波数誤差の測定分解能を安価に向
上させることを第１の目的とし、基準信号に突発的に含
まれる大きな誤差の影響を受けることなく周波数を高精
度に制御可能とすることを第２の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の発明である請求項１記載の基準周波数発生装置では、
ＧＰＳ受信手段が、ＧＰＳ衛星からの受信信号に基づい
て協定世界時に同期した基準信号を出力し、誤差検出手
段が、発振周波数を制御可能な発振手段が生成する出力
信号の前記基準信号に対する周波数誤差を繰り返し検出
する。
の発明である請求項１記載の基準周波数発生装置では、
ＧＰＳ受信手段が、ＧＰＳ衛星からの受信信号に基づい
て協定世界時に同期した基準信号を出力し、誤差検出手
段が、発振周波数を制御可能な発振手段が生成する出力
信号の前記基準信号に対する周波数誤差を繰り返し検出
する。
【００１１】なお、誤差検出手段では、分周手段が、基
準信号及び出力信号を分周して、周期が同じ長さとなる
べき分周基準信号及び分周出力信号を生成し、この分周
基準信号及び分周出力信号の周期を、カウント手段が、
予め設定されたカウンタクロックを用いてそれぞれカウ
ントし、誤差算出手段が、カウント手段でのカウント値
の比に基づいて周波数誤差を求める。
準信号及び出力信号を分周して、周期が同じ長さとなる
べき分周基準信号及び分周出力信号を生成し、この分周
基準信号及び分周出力信号の周期を、カウント手段が、
予め設定されたカウンタクロックを用いてそれぞれカウ
ントし、誤差算出手段が、カウント手段でのカウント値
の比に基づいて周波数誤差を求める。
【００１２】そして、制御手段が、誤差検出手段にて検
出された周波数誤差に基づき、その周波数誤差が減少す
るように発振手段の発振周波数を制御する。このよう
に、本発明の基準周波数発生装置によれば、周波数誤差
を検出するための測定を、周波数の制御対象である出力
信号とは別途用意されたカウンタクロックを用いて行っ
ている。従って、検出された周波数誤差に基づいて発振
手段の発振周波数が変化したとしても、測定の基準とな
るカウンタクロックに何等影響を与えることがなく、常
に正確な周波数誤差の検出を行うことができ、発振手段
の発振周波数、ひいては出力信号の周波数を、高精度に
制御でき、しかも速やかに収束させることができる。
出された周波数誤差に基づき、その周波数誤差が減少す
るように発振手段の発振周波数を制御する。このよう
に、本発明の基準周波数発生装置によれば、周波数誤差
を検出するための測定を、周波数の制御対象である出力
信号とは別途用意されたカウンタクロックを用いて行っ
ている。従って、検出された周波数誤差に基づいて発振
手段の発振周波数が変化したとしても、測定の基準とな
るカウンタクロックに何等影響を与えることがなく、常
に正確な周波数誤差の検出を行うことができ、発振手段
の発振周波数、ひいては出力信号の周波数を、高精度に
制御でき、しかも速やかに収束させることができる。
【００１３】また、本発明の基準周波数発生装置では、
周期が同じ長さとなるべき分周基準信号及び分周出力信
号の周期を、カウンタクロックを用いてそれぞれカウン
トし、そのカウント値の比から周波数誤差を求めるよう
にされている。従って、本発明の基準周波数発生装置に
よれば、カウンタクロックの周波数を高くするか、或い
は分周手段での分周比を大きくすることで、発振手段の
発振周波数を高くすることなく、周波数誤差の測定にお
ける分解能を簡単且つ安価に向上させることができる。
周期が同じ長さとなるべき分周基準信号及び分周出力信
号の周期を、カウンタクロックを用いてそれぞれカウン
トし、そのカウント値の比から周波数誤差を求めるよう
にされている。従って、本発明の基準周波数発生装置に
よれば、カウンタクロックの周波数を高くするか、或い
は分周手段での分周比を大きくすることで、発振手段の
発振周波数を高くすることなく、周波数誤差の測定にお
ける分解能を簡単且つ安価に向上させることができる。
【００１４】即ち、本発明では、周波数誤差を、カウン
ト値そのものではなく、カウント値の比から求めてお
り、カウンタクロック自身の持つ誤差分はカウント値の
比を求める際に相殺されるため、カウンタクロック用の
発振器としては高精度なものを用いる必要はないのであ
る。また、カウンタクロックの周波数を高くしなくて
も、分周手段での分周比を大きくして、カウント対象で
ある分周基準信号及び分周出力信号の周期を長くすれ
ば、測定時間は長くなるものの、カウンタクロックの周
波数を高くした場合と同じ効果が得られるのである。
ト値そのものではなく、カウント値の比から求めてお
り、カウンタクロック自身の持つ誤差分はカウント値の
比を求める際に相殺されるため、カウンタクロック用の
発振器としては高精度なものを用いる必要はないのであ
る。また、カウンタクロックの周波数を高くしなくて
も、分周手段での分周比を大きくして、カウント対象で
ある分周基準信号及び分周出力信号の周期を長くすれ
ば、測定時間は長くなるものの、カウンタクロックの周
波数を高くした場合と同じ効果が得られるのである。
【００１５】なお、分周手段での分周比は、請求項２記
載のように、分周基準信号及び分周出力信号の１周期が
１秒を越えるように、即ち一般にＧＰＳ受信機（ＧＰＳ
受信手段）が出力する１ｐｐｓの周期より大きくなるよ
うに設定することが望ましい。
載のように、分周基準信号及び分周出力信号の１周期が
１秒を越えるように、即ち一般にＧＰＳ受信機（ＧＰＳ
受信手段）が出力する１ｐｐｓの周期より大きくなるよ
うに設定することが望ましい。
【００１６】次に、請求項３記載の基準周波数発生装置
では、ＧＰＳ受信手段が、ＧＰＳ衛星からの受信信号に
基づいて協定世界時に同期した基準信号を出力し、誤差
検出手段が、発振周波数を制御可能な発振手段が生成す
る出力信号の前記基準信号に対する周波数誤差を繰り返
し検出する。そして、制御手段が、誤差検出手段にて検
出された周波数誤差に基づき、その周波数誤差が減少す
るように発振手段の発振周波数を制御する。
では、ＧＰＳ受信手段が、ＧＰＳ衛星からの受信信号に
基づいて協定世界時に同期した基準信号を出力し、誤差
検出手段が、発振周波数を制御可能な発振手段が生成す
る出力信号の前記基準信号に対する周波数誤差を繰り返
し検出する。そして、制御手段が、誤差検出手段にて検
出された周波数誤差に基づき、その周波数誤差が減少す
るように発振手段の発振周波数を制御する。
【００１７】但し、誤差検出手段にて検出された周波数
誤差が、予め設定されたノイズ判定しきい値より大きい
場合には、その周波数誤差を表す誤差データをデータ排
除手段が排除するようにされている。従って、本発明の
基準周波数発生装置によれば、突発的に生じた基準信号
の変動に基づいて検出される大きな周波数誤差は、確実
に排除されることになり、発振手段の制御に影響を与え
てしまうことがないため、周波数の制御を高精度に行う
ことができる。
誤差が、予め設定されたノイズ判定しきい値より大きい
場合には、その周波数誤差を表す誤差データをデータ排
除手段が排除するようにされている。従って、本発明の
基準周波数発生装置によれば、突発的に生じた基準信号
の変動に基づいて検出される大きな周波数誤差は、確実
に排除されることになり、発振手段の制御に影響を与え
てしまうことがないため、周波数の制御を高精度に行う
ことができる。
【００１８】なお、ノイズ判定しきい値は、請求項４記
載のように、判定しきい値設定手段が、データ排除手段
にて排除されたものを除く過去に検出された所定個の誤
差データに基づいて動的に設定することが望ましい。つ
まり、過去の平均的な周波数誤差を考慮することによ
り、ノイズ判定しきい値を可能な限り低く設定すること
が可能となり、ノイズ排除能力が向上するため、より安
定した制御を行うことができる。
載のように、判定しきい値設定手段が、データ排除手段
にて排除されたものを除く過去に検出された所定個の誤
差データに基づいて動的に設定することが望ましい。つ
まり、過去の平均的な周波数誤差を考慮することによ
り、ノイズ判定しきい値を可能な限り低く設定すること
が可能となり、ノイズ排除能力が向上するため、より安
定した制御を行うことができる。
【００１９】但し、装置の起動直後や周囲温度が変化す
る等して、回路の状態が安定していない場合、判定しき
い値が低すぎると、回路状態の変化を反映した的確な周
波数誤差の検出値（制御量）であっても排除されてしま
うことになる。そこで、判定しきい値設定手段は、請求
項５記載のように、当該装置の起動後、予め設定された
一定時間を経過するまでの間、或いは請求項６記載のよ
うに、制御手段にて求められる制御量が予め設定された
上限値を上限回数以上連続して越えた場合に、その制御
量が上限値以下となるまでの間、ノイズ判定しきい値を
予め設定された一定値に固定するようにしてもよい。な
お、一定値は、判定しきい値設定手段にて設定される値
より充分に大きくする必要がある。
る等して、回路の状態が安定していない場合、判定しき
い値が低すぎると、回路状態の変化を反映した的確な周
波数誤差の検出値（制御量）であっても排除されてしま
うことになる。そこで、判定しきい値設定手段は、請求
項５記載のように、当該装置の起動後、予め設定された
一定時間を経過するまでの間、或いは請求項６記載のよ
うに、制御手段にて求められる制御量が予め設定された
上限値を上限回数以上連続して越えた場合に、その制御
量が上限値以下となるまでの間、ノイズ判定しきい値を
予め設定された一定値に固定するようにしてもよい。な
お、一定値は、判定しきい値設定手段にて設定される値
より充分に大きくする必要がある。
【００２０】この場合、回路状態の変化に応答性よく追
従することができ、出力信号の周波数を速やかに安定さ
せることができる。ところで、誤差検出手段は、請求項
７記載のように、分周手段が、基準信号及び出力信号を
分周して、周期が同じ長さとなるべき分周基準信号及び
分周出力信号を生成し、カウント手段が、分周手段にて
生成された分周基準信号及び分周出力信号の周期を、予
め設定されたカウンタクロックを用いてそれぞれカウン
トし、誤差算出手段が、カウント手段でのカウント値の
比に基づいて周波数誤差を求めるようにすることが望ま
しい。
従することができ、出力信号の周波数を速やかに安定さ
せることができる。ところで、誤差検出手段は、請求項
７記載のように、分周手段が、基準信号及び出力信号を
分周して、周期が同じ長さとなるべき分周基準信号及び
分周出力信号を生成し、カウント手段が、分周手段にて
生成された分周基準信号及び分周出力信号の周期を、予
め設定されたカウンタクロックを用いてそれぞれカウン
トし、誤差算出手段が、カウント手段でのカウント値の
比に基づいて周波数誤差を求めるようにすることが望ま
しい。
【００２１】即ち、請求項１記載の構成を組み合わせる
ことで、より一層、周波数を高精度に制御することが可
能となる。なお、この構成に、更に請求項２に記載の構
成を組み合わせてもよいことは言うまでもない。
ことで、より一層、周波数を高精度に制御することが可
能となる。なお、この構成に、更に請求項２に記載の構
成を組み合わせてもよいことは言うまでもない。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面と
共に説明する。図１は、周波数が１０ＭＨｚの信号を生
成する実施形態の基準周波数発生装置の構成を表すブロ
ック図である。
共に説明する。図１は、周波数が１０ＭＨｚの信号を生
成する実施形態の基準周波数発生装置の構成を表すブロ
ック図である。
【００２３】図１に示すように、本実施形態の基準周波
数発生装置１０は、ＧＰＳ衛星から送出された信号を受
信するＧＰＳアンテナ１１と、ＧＰＳアンテナ１１から
の受信信号に基づいて、協定世界時（ＵＴＣ）に同期し
た基準信号を含む各種信号を生成して出力するＧＰＳ受
信機１２と、１０ＭＨｚ近傍で発振し発振周波数を制御
可能な発振手段としての電圧制御発振器（ＶＣＯ）１３
と、ＧＰＳ受信機１２が出力する基準信号を分周する分
周器１４ａ、及びＶＣＯ１３にて生成される出力信号を
分周する分周器１４ｂからなる分周部１４と、分周器１
４ａにより生成された分周基準信号の周期をカウンタク
ロックにてカウントするカウンタ１５ａ、分周器１４ｂ
により生成された分周出力信号の周期をカウンタクロッ
クにてカウントするカウンタ１５ｂ、及びカウンタ１５
ａ，１５ｂにカウントクロック（本実施形態では約１０
ＭＨｚ）を供給する発振器１５ｃからなるカウント部１
５と、ＶＣＯ１６の周囲温度を検出する温度センサ１６
と、ＧＰＳ受信機１２からの信号、カウント部１５を構
成する各カウンタ１５ａ，１５ｂでのカウント値、及び
温度センサ１６での検出温度等に基づいて、ＶＣＯ１３
を制御するための制御データを生成する演算処理部１７
と、演算処理部１７にて生成された制御データを、ＶＣ
Ｏ１３を制御するための電圧信号に変換するＤ／Ａコン
バータ１８とを備えている。
数発生装置１０は、ＧＰＳ衛星から送出された信号を受
信するＧＰＳアンテナ１１と、ＧＰＳアンテナ１１から
の受信信号に基づいて、協定世界時（ＵＴＣ）に同期し
た基準信号を含む各種信号を生成して出力するＧＰＳ受
信機１２と、１０ＭＨｚ近傍で発振し発振周波数を制御
可能な発振手段としての電圧制御発振器（ＶＣＯ）１３
と、ＧＰＳ受信機１２が出力する基準信号を分周する分
周器１４ａ、及びＶＣＯ１３にて生成される出力信号を
分周する分周器１４ｂからなる分周部１４と、分周器１
４ａにより生成された分周基準信号の周期をカウンタク
ロックにてカウントするカウンタ１５ａ、分周器１４ｂ
により生成された分周出力信号の周期をカウンタクロッ
クにてカウントするカウンタ１５ｂ、及びカウンタ１５
ａ，１５ｂにカウントクロック（本実施形態では約１０
ＭＨｚ）を供給する発振器１５ｃからなるカウント部１
５と、ＶＣＯ１６の周囲温度を検出する温度センサ１６
と、ＧＰＳ受信機１２からの信号、カウント部１５を構
成する各カウンタ１５ａ，１５ｂでのカウント値、及び
温度センサ１６での検出温度等に基づいて、ＶＣＯ１３
を制御するための制御データを生成する演算処理部１７
と、演算処理部１７にて生成された制御データを、ＶＣ
Ｏ１３を制御するための電圧信号に変換するＤ／Ａコン
バータ１８とを備えている。
【００２４】このうち、ＧＰＳ受信機１２から分周器１
４ａに供給される基準信号は、１秒周期を有する１ｐｐ
ｓ（puls per second ）、或いは１０ｋＨｚ信号（いず
れも周知）からなり、また、演算処理部１７に対して出
力する信号は、受信信号の受信状態を表す状態信号，及
び受信信号を復調してなるシリアルデータを少なくとも
含んでいる。
４ａに供給される基準信号は、１秒周期を有する１ｐｐ
ｓ（puls per second ）、或いは１０ｋＨｚ信号（いず
れも周知）からなり、また、演算処理部１７に対して出
力する信号は、受信信号の受信状態を表す状態信号，及
び受信信号を復調してなるシリアルデータを少なくとも
含んでいる。
【００２５】ＶＣＯ１３は、恒温槽付水晶発振器（ＯＣ
ＸＯ）を中心に構成され、周囲温度の変化によって、制
御電圧に対する発振周波数の特性が変化しないようにさ
れている。なお、ＯＣＸＯの代わりに、周囲温度の変化
に基づく影響を補償する温度補償回路を付加した水晶発
振器（ＴＣＸＯ）等を用いてもよい。
ＸＯ）を中心に構成され、周囲温度の変化によって、制
御電圧に対する発振周波数の特性が変化しないようにさ
れている。なお、ＯＣＸＯの代わりに、周囲温度の変化
に基づく影響を補償する温度補償回路を付加した水晶発
振器（ＴＣＸＯ）等を用いてもよい。
【００２６】分周部１４を構成する各分周器１４ａ，１
４ｂは、分周基準信号及び分周出力信号の周期が所望の
長さ（本実施形態では１０秒）となるように分周比が設
定されている。具体的には、分周器１４ａでは、基準信
号として１ｐｐｓを用いる場合には１０分周、１０ｋＨ
ｚの信号を用いる場合には、１０5 分周するように分周
比が設定され、また、分周器１４ｂでは、１０ＭＨｚの
出力信号を１０8 分周するように分周比が設定されてい
る。
４ｂは、分周基準信号及び分周出力信号の周期が所望の
長さ（本実施形態では１０秒）となるように分周比が設
定されている。具体的には、分周器１４ａでは、基準信
号として１ｐｐｓを用いる場合には１０分周、１０ｋＨ
ｚの信号を用いる場合には、１０5 分周するように分周
比が設定され、また、分周器１４ｂでは、１０ＭＨｚの
出力信号を１０8 分周するように分周比が設定されてい
る。
【００２７】カウント部１５を構成する各カウンタ１５
ａ，１５ｂは、それぞれ対応する信号（分周基準信号，
分周出力信号）の１周期が終了する毎、即ち立上がりエ
ッジ（立下がりエッジでも可）が入力される毎に、カウ
ント値をレジスタ（図示せず）に保存して演算処理部１
７に対して割込信号を出力すると共に、カウント値をリ
セットし、直ちに次の周期のカウントを開始するように
構成されている。また、発振器１５ｃは、ＶＣＯ１３と
は異なり、高精度を必要とせず安価なものが用いられて
いる。
ａ，１５ｂは、それぞれ対応する信号（分周基準信号，
分周出力信号）の１周期が終了する毎、即ち立上がりエ
ッジ（立下がりエッジでも可）が入力される毎に、カウ
ント値をレジスタ（図示せず）に保存して演算処理部１
７に対して割込信号を出力すると共に、カウント値をリ
セットし、直ちに次の周期のカウントを開始するように
構成されている。また、発振器１５ｃは、ＶＣＯ１３と
は異なり、高精度を必要とせず安価なものが用いられて
いる。
【００２８】Ｄ／Ａコンバータ１８は、２０ビットのデ
ジタル信号を、０〜５Ｖの電圧信号に変換するように構
成されたものであり、１Ｖを２０９７１５段階で表す分
解能を有している。なお、ＶＣＯ１３は、制御電圧を
４．０Ｖ〜４．５Ｖの間で変化させると、発振周波数
が、９９９９９９４．５４Ｈｚ〜１００００００３．５
２Ｈｚの間で変化するものが用いられており、制御電圧
に対して１７．９６Ｈｚ／Ｖの感度を有している。つま
り、２０ビットで表された制御データの値を１変化させ
ると、ＶＣＯ１３の発振周波数は、８．６×１０-5Ｈｚ
変化するように構成されている。
ジタル信号を、０〜５Ｖの電圧信号に変換するように構
成されたものであり、１Ｖを２０９７１５段階で表す分
解能を有している。なお、ＶＣＯ１３は、制御電圧を
４．０Ｖ〜４．５Ｖの間で変化させると、発振周波数
が、９９９９９９４．５４Ｈｚ〜１００００００３．５
２Ｈｚの間で変化するものが用いられており、制御電圧
に対して１７．９６Ｈｚ／Ｖの感度を有している。つま
り、２０ビットで表された制御データの値を１変化させ
ると、ＶＣＯ１３の発振周波数は、８．６×１０-5Ｈｚ
変化するように構成されている。
【００２９】次に、演算処理部１７は、ＣＰＵ，ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭからなる周知のマイクロコンピュータを中心
に構成されており、ＧＰＳ受信機１２の受信状態を監視
する監視処理の他、カウント部１５でのカウント値に基
づいて、ＶＣＯ１３を制御するための制御データを生成
する制御データ生成処理等を実行する。
Ｍ，ＲＡＭからなる周知のマイクロコンピュータを中心
に構成されており、ＧＰＳ受信機１２の受信状態を監視
する監視処理の他、カウント部１５でのカウント値に基
づいて、ＶＣＯ１３を制御するための制御データを生成
する制御データ生成処理等を実行する。
【００３０】ここで、演算処理部１７が実行する制御デ
ータ生成処理を、図２に示すフローチャートに沿って説
明する。図２に示すように、本処理が起動すると、まず
カウント部１５から割込信号が入力されるまで待機し
（Ｓ１１０）、割込信号の入力があると、その送出元の
カウンタ１５ａ又は１５ｂのカウント値が格納されたレ
ジスタからカウントデータを読み込む（Ｓ１２０）。
ータ生成処理を、図２に示すフローチャートに沿って説
明する。図２に示すように、本処理が起動すると、まず
カウント部１５から割込信号が入力されるまで待機し
（Ｓ１１０）、割込信号の入力があると、その送出元の
カウンタ１５ａ又は１５ｂのカウント値が格納されたレ
ジスタからカウントデータを読み込む（Ｓ１２０）。
【００３１】両カウンタ１５ａ，１５ｂのカウントデー
タＴgps，Ｔvcoが取得されているか否かを判断し（Ｓ１
３０）、まだ、いずれか一方のカウントデータしか取得
していない場合には、Ｓ１１０に戻る。一方、両方のカ
ウントデータが取得されていれば、両カウントデータの
比Ｒ（＝Ｔgps／Ｔvco）を算出し、これを周波数に換算
することにより、出力信号の推定周波数、即ちＶＣＯ１
３の発振周波数を求める（Ｓ１４０）。つまり、出力信
号の周波数は、Ｒ＝１であれば１０ＭＨｚであり、Ｒ＞
０であれば１０ＭＨｚより小、Ｒ＜０であれば１０ＭＨ
ｚより大となる。
タＴgps，Ｔvcoが取得されているか否かを判断し（Ｓ１
３０）、まだ、いずれか一方のカウントデータしか取得
していない場合には、Ｓ１１０に戻る。一方、両方のカ
ウントデータが取得されていれば、両カウントデータの
比Ｒ（＝Ｔgps／Ｔvco）を算出し、これを周波数に換算
することにより、出力信号の推定周波数、即ちＶＣＯ１
３の発振周波数を求める（Ｓ１４０）。つまり、出力信
号の周波数は、Ｒ＝１であれば１０ＭＨｚであり、Ｒ＞
０であれば１０ＭＨｚより小、Ｒ＜０であれば１０ＭＨ
ｚより大となる。
【００３２】そして、基準信号の周波数に対する推定周
波数の周波数誤差を表す誤差データＥを算出し（Ｓ１５
０）、当該装置の動作モードの判定（Ｓ１６０）を行
う。その結果、動作モードがホールドオーバモード（後
述する）であるか否かを判断し（Ｓ１７０）、ホールド
オーバモードでなければ、引込み／精密制御処理を実行
し（Ｓ１８０）、ホールドオーバモードであれば、ホー
ルドオーバ制御処理を実行して（Ｓ１９０）、Ｓ１１０
に戻る。
波数の周波数誤差を表す誤差データＥを算出し（Ｓ１５
０）、当該装置の動作モードの判定（Ｓ１６０）を行
う。その結果、動作モードがホールドオーバモード（後
述する）であるか否かを判断し（Ｓ１７０）、ホールド
オーバモードでなければ、引込み／精密制御処理を実行
し（Ｓ１８０）、ホールドオーバモードであれば、ホー
ルドオーバ制御処理を実行して（Ｓ１９０）、Ｓ１１０
に戻る。
【００３３】ここでＳ１６０にて実行される動作モード
判定処理の詳細を、図３に示すフローチャートに沿って
説明する。本処理が起動すると、まず、当該装置１０へ
の電源投入後１時間以内であるか否かを判断し（Ｓ２１
０）、１時間を越えていれば、今度は、Ｄ／Ａコンバー
タ１８に現在供給している制御データが、予め設定され
た上限値以上（本実施形態では８９１２８８）であるか
否かを判断し（Ｓ２２０）、上限値以上であれば、更に
この上限値以上の設定が、予め設定された制限回数Ｎ１
（本実施形態では１０回）以上続けて検出された否かを
判断する（Ｓ２３０）。
判定処理の詳細を、図３に示すフローチャートに沿って
説明する。本処理が起動すると、まず、当該装置１０へ
の電源投入後１時間以内であるか否かを判断し（Ｓ２１
０）、１時間を越えていれば、今度は、Ｄ／Ａコンバー
タ１８に現在供給している制御データが、予め設定され
た上限値以上（本実施形態では８９１２８８）であるか
否かを判断し（Ｓ２２０）、上限値以上であれば、更に
この上限値以上の設定が、予め設定された制限回数Ｎ１
（本実施形態では１０回）以上続けて検出された否かを
判断する（Ｓ２３０）。
【００３４】そして、現在設定されている制御データが
上限値以上であり、且つその状態が制限回数Ｎ１以上続
けて検出された場合（Ｓ２３０−ＹＥＳ）、或いは電源
投入後１時間以内である場合（Ｓ２１０−ＹＥＳ）に
は、当該装置１０は不安定な動作状態にあるものとし
て、動作モードを引込み制御モードに設定して（Ｓ３０
０）本処理を終了する。
上限値以上であり、且つその状態が制限回数Ｎ１以上続
けて検出された場合（Ｓ２３０−ＹＥＳ）、或いは電源
投入後１時間以内である場合（Ｓ２１０−ＹＥＳ）に
は、当該装置１０は不安定な動作状態にあるものとし
て、動作モードを引込み制御モードに設定して（Ｓ３０
０）本処理を終了する。
【００３５】一方、現在設定されている制御データが上
限値より小さい（Ｓ２２０−ＮＯ）か、或いは上限値よ
り大きくても、その状態の検出回数が未だ制限回数Ｎ１
に達していない（Ｓ２３０−ＮＯ）場合には、当該装置
１０は安定した動作状態にあるものとして、今度は、Ｇ
ＰＳ受信機１２からの状態信号（１秒毎に得られる）に
基づき、衛星信号を受信しているか否かを判断し（Ｓ２
４０）、受信していなければ、その受信していない状態
が、予め設定された制限回数Ｎ２（本実施形態では１０
回，即ち１０秒）以上続けて検出されたか否かを判断す
る（Ｓ２５０）。
限値より小さい（Ｓ２２０−ＮＯ）か、或いは上限値よ
り大きくても、その状態の検出回数が未だ制限回数Ｎ１
に達していない（Ｓ２３０−ＮＯ）場合には、当該装置
１０は安定した動作状態にあるものとして、今度は、Ｇ
ＰＳ受信機１２からの状態信号（１秒毎に得られる）に
基づき、衛星信号を受信しているか否かを判断し（Ｓ２
４０）、受信していなければ、その受信していない状態
が、予め設定された制限回数Ｎ２（本実施形態では１０
回，即ち１０秒）以上続けて検出されたか否かを判断す
る（Ｓ２５０）。
【００３６】そして、衛星信号を受信しているか（Ｓ２
４０−ＹＥＳ）、或いは受信していなくても、その状態
の検出回数が未だ制限回数Ｎ２に達していない場合（Ｓ
２５０−ＮＯ）には、更にＧＰＳ受信機１２が出力する
１ｐｐｓ信号が有効であるか否かを判断し（Ｓ２６
０）、有効でなければその状態が、予め設定された制限
回数Ｎ３（本実施形態では１０回，即ち１０秒）以上続
けて検出されたか否かを判断する（Ｓ２７０）。
４０−ＹＥＳ）、或いは受信していなくても、その状態
の検出回数が未だ制限回数Ｎ２に達していない場合（Ｓ
２５０−ＮＯ）には、更にＧＰＳ受信機１２が出力する
１ｐｐｓ信号が有効であるか否かを判断し（Ｓ２６
０）、有効でなければその状態が、予め設定された制限
回数Ｎ３（本実施形態では１０回，即ち１０秒）以上続
けて検出されたか否かを判断する（Ｓ２７０）。
【００３７】そして、１ｐｐｓ信号が有効であるか（Ｓ
２６０−ＹＥＳ）、或いは無効であっても、その状態の
検出回数が未だ制限回数Ｎ３に達していない場合（Ｓ２
７０−ＮＯ）には、検出された誤差データＥに基づいて
高精度な周波数制御を行うことが可能であるものとし
て、動作モードを精密制御モードに設定して（Ｓ２８
０）本処理を終了する。なお、１ｐｐｓ信号が有効であ
るか否かの判定は、例えば、ＧＰＳ受信機１２が出力す
るシリアルデータの内容を解読し、データに含まれる情
報から判断できる。
２６０−ＹＥＳ）、或いは無効であっても、その状態の
検出回数が未だ制限回数Ｎ３に達していない場合（Ｓ２
７０−ＮＯ）には、検出された誤差データＥに基づいて
高精度な周波数制御を行うことが可能であるものとし
て、動作モードを精密制御モードに設定して（Ｓ２８
０）本処理を終了する。なお、１ｐｐｓ信号が有効であ
るか否かの判定は、例えば、ＧＰＳ受信機１２が出力す
るシリアルデータの内容を解読し、データに含まれる情
報から判断できる。
【００３８】一方、衛星信号を受信できない状態が、制
限回数Ｎ２以上続けて検出された場合（Ｓ２５０−ＹＥ
Ｓ）、又は１ｐｐｓ信号が無効である状態が、制限回数
Ｎ３以上続けて検出された場合（Ｓ２７０−ＹＥＳ）に
は、検出された誤差データＥの信頼性が低く、これに基
づいて、高精度な周波数制御を行うことができないもの
として、動作モードをホールドオーバモードに設定して
（Ｓ２９０）本処理を終了する。
限回数Ｎ２以上続けて検出された場合（Ｓ２５０−ＹＥ
Ｓ）、又は１ｐｐｓ信号が無効である状態が、制限回数
Ｎ３以上続けて検出された場合（Ｓ２７０−ＹＥＳ）に
は、検出された誤差データＥの信頼性が低く、これに基
づいて、高精度な周波数制御を行うことができないもの
として、動作モードをホールドオーバモードに設定して
（Ｓ２９０）本処理を終了する。
【００３９】なお、動作モードがホールドオーバーモー
ドである場合に実行されるホールドオーバ制御処理（Ｓ
１９０）では、温度センサ１６を介してＶＣＯ１３の周
囲温度を検出し、予め設定された変換テーブルに従っ
て、検出された周囲温度に対応する制御データを出力す
る。この処理は、周知のものであり、本発明の主要部分
とも関係がないため、これ以上の説明は省略する。
ドである場合に実行されるホールドオーバ制御処理（Ｓ
１９０）では、温度センサ１６を介してＶＣＯ１３の周
囲温度を検出し、予め設定された変換テーブルに従っ
て、検出された周囲温度に対応する制御データを出力す
る。この処理は、周知のものであり、本発明の主要部分
とも関係がないため、これ以上の説明は省略する。
【００４０】次に、動作モードがホールドオーバモード
ではない場合に実行される引込み／精密制御処理（Ｓ１
８０）の詳細を、図４に示すフローチャートに沿って説
明する。本処理が起動されると、まず動作モードが引込
み制御モードであるか否かを判断し（Ｓ３１０）、引込
み制御モードであれば、ノイズ判定しきい値ＴＨとし
て、予め用意された一定値Ｃ（本実施形態では１１６
２）を設定する（Ｓ３２０）。なお、一定値Ｃは、引込
み制御モードに入った理由（Ｓ２１０−ＹＥＳ／Ｓ２３
０−ＹＥＳ）に応じて異なる値を用いてもよい。
ではない場合に実行される引込み／精密制御処理（Ｓ１
８０）の詳細を、図４に示すフローチャートに沿って説
明する。本処理が起動されると、まず動作モードが引込
み制御モードであるか否かを判断し（Ｓ３１０）、引込
み制御モードであれば、ノイズ判定しきい値ＴＨとし
て、予め用意された一定値Ｃ（本実施形態では１１６
２）を設定する（Ｓ３２０）。なお、一定値Ｃは、引込
み制御モードに入った理由（Ｓ２１０−ＹＥＳ／Ｓ２３
０−ＹＥＳ）に応じて異なる値を用いてもよい。
【００４１】一方、動作モードが引込み制御モードでは
ない場合、即ち精密制御モードである場合には、今回の
処理で先のＳ１５０にて検出された誤差データをＥ
（ｎ）とし、過去に検出された新しい方からｍ個の誤差
データＥ（ｎ−１）〜Ｅ（ｎ−ｍ−１）に基づき、その
絶対値の平均値ＡＶを算出する（Ｓ３３０）。
ない場合、即ち精密制御モードである場合には、今回の
処理で先のＳ１５０にて検出された誤差データをＥ
（ｎ）とし、過去に検出された新しい方からｍ個の誤差
データＥ（ｎ−１）〜Ｅ（ｎ−ｍ−１）に基づき、その
絶対値の平均値ＡＶを算出する（Ｓ３３０）。
【００４２】そして、算出された平均値ＡＶが非零であ
るか否かを判断し（Ｓ３４０）、非零であれば、算出さ
れた平均値ＡＶに、係数Ｋ（≧１）を乗じたものを、ノ
イズ判定しきい値ＴＨとして設定する（Ｓ３５０）。ま
た、算出された平均値ＡＶが零であれば、過去にＳ３５
０にてノイズ判定しきい値が設定されたことがあれば、
Ｓ３５０にて最後に設定されたノイズ判定しきい値を、
また、過去にＳ３５０にてノイズ判定しきい値が設定さ
れたことがなければ、予め用意された初期値を、ノイズ
判定しきい値ＴＨとして設定する（Ｓ３６０）。
るか否かを判断し（Ｓ３４０）、非零であれば、算出さ
れた平均値ＡＶに、係数Ｋ（≧１）を乗じたものを、ノ
イズ判定しきい値ＴＨとして設定する（Ｓ３５０）。ま
た、算出された平均値ＡＶが零であれば、過去にＳ３５
０にてノイズ判定しきい値が設定されたことがあれば、
Ｓ３５０にて最後に設定されたノイズ判定しきい値を、
また、過去にＳ３５０にてノイズ判定しきい値が設定さ
れたことがなければ、予め用意された初期値を、ノイズ
判定しきい値ＴＨとして設定する（Ｓ３６０）。
【００４３】このようにしてノイズ判定しきい値ＴＨが
設定（Ｓ３２０又はＳ３５０又はＳ３６０）されると、
次に、誤差データＥ（ｎ）の絶対値が、設定されたノイ
ズ判定しきい値ＴＨより小さいか否かを判断し（Ｓ３７
０）、ノイズしきい値ＴＨ以上であれば、この誤差デー
タＥ（ｎ）が、制御データの算出や、次回以降のノイズ
判定しきい値ＴＨの算出にて使用されることのないよう
に排除して本処理を終了する。
設定（Ｓ３２０又はＳ３５０又はＳ３６０）されると、
次に、誤差データＥ（ｎ）の絶対値が、設定されたノイ
ズ判定しきい値ＴＨより小さいか否かを判断し（Ｓ３７
０）、ノイズしきい値ＴＨ以上であれば、この誤差デー
タＥ（ｎ）が、制御データの算出や、次回以降のノイズ
判定しきい値ＴＨの算出にて使用されることのないよう
に排除して本処理を終了する。
【００４４】一方、誤差データＥ（ｎ）の絶対値が、設
定されたノイズ判定しきい値ＴＨより小さければ、今回
の誤差データを含む過去ｐ個の誤差データＥ（ｎ）〜Ｅ
（ｎ−ｐ）に基づき、その平均値Ｅavを算出する（Ｓ３
８０）。そして、この平均値Ｅavに、係数Ａ（≦１）を
乗じたものを、ループフィルタ（ローパスフィルタ）を
通すことで制御データに変換し（Ｓ３９０）、この制御
データをＤ／Ａコンバータ１８に出力して（Ｓ４０
０）、本処理を終了する。
定されたノイズ判定しきい値ＴＨより小さければ、今回
の誤差データを含む過去ｐ個の誤差データＥ（ｎ）〜Ｅ
（ｎ−ｐ）に基づき、その平均値Ｅavを算出する（Ｓ３
８０）。そして、この平均値Ｅavに、係数Ａ（≦１）を
乗じたものを、ループフィルタ（ローパスフィルタ）を
通すことで制御データに変換し（Ｓ３９０）、この制御
データをＤ／Ａコンバータ１８に出力して（Ｓ４０
０）、本処理を終了する。
【００４５】なお、Ｄ／Ａコンバータ１８に供給された
制御データは、電圧信号に変換されてＶＣＯ１３に供給
され、ＶＣＯ１３の発振周波数、ひいては出力信号の周
波数を変化させる。以上説明したように、本実施形態の
基準周波数発生装置１０においては、精密制御モード及
び引込み制御モードのいずれの場合にも、｜Ｅ（ｎ）｜
＜ＴＨとなる誤差データＥ（ｎ）を用いて制御データを
生成しており、特に、精密制御モードでは、ノイズ判定
しきい値ＴＨを、過去の誤差データＥ（ｎ−１）〜Ｅ
（ｎ−ｍ）を用いて必要最小限の大きさに設定し、一
方、引込み制御モードでは、ノイズ判定しきい値ＴＨ
を、精密制御モードにて設定される値より充分に大きな
一定値Ｃに設定するようにされている。
制御データは、電圧信号に変換されてＶＣＯ１３に供給
され、ＶＣＯ１３の発振周波数、ひいては出力信号の周
波数を変化させる。以上説明したように、本実施形態の
基準周波数発生装置１０においては、精密制御モード及
び引込み制御モードのいずれの場合にも、｜Ｅ（ｎ）｜
＜ＴＨとなる誤差データＥ（ｎ）を用いて制御データを
生成しており、特に、精密制御モードでは、ノイズ判定
しきい値ＴＨを、過去の誤差データＥ（ｎ−１）〜Ｅ
（ｎ−ｍ）を用いて必要最小限の大きさに設定し、一
方、引込み制御モードでは、ノイズ判定しきい値ＴＨ
を、精密制御モードにて設定される値より充分に大きな
一定値Ｃに設定するようにされている。
【００４６】従って、本実施形態の基準周波数発生装置
１０によれば、精密制御モードでは、異常な誤差データ
を排除する能力が最大限に引き出されるため、高精度な
周波数制御を安定して行うことができる。また、装置の
起動後や周囲温度が変化した場合等、装置の状態が変化
していく過程にある時には、比較的大きな誤差データＥ
（ｎ）が検出されるが、引込みモードでは、この正当な
誤差データＥ（ｎ）を排除してしまうことがなく、周波
数の制御を追従性よく行うことができる。
１０によれば、精密制御モードでは、異常な誤差データ
を排除する能力が最大限に引き出されるため、高精度な
周波数制御を安定して行うことができる。また、装置の
起動後や周囲温度が変化した場合等、装置の状態が変化
していく過程にある時には、比較的大きな誤差データＥ
（ｎ）が検出されるが、引込みモードでは、この正当な
誤差データＥ（ｎ）を排除してしまうことがなく、周波
数の制御を追従性よく行うことができる。
【００４７】例えば、図５（ａ）は、誤差データの絶対
値｜Ｅ｜の時間的な変化を模式的に表した説明図であ
り、ＧＰＳ受信機１２からの基準信号に突発的な変動が
生じると（時点Ｘ）、誤差データの絶対値｜Ｅ｜は、非
常に大きなものとなる。そして、従来装置の場合、制御
データは、過去ｐ回の誤差データＥの平均値に基づいて
算出されるため、異常な基準信号に基づく誤差データの
影響は１／ｐに低減されるものの、少なくとも以後、ｐ
回の制御では、この大きな誤差を含んだ制御データが使
用され続けるため、その間は、図５（ｂ）中の一点鎖線
にて示すように、誤差を含んだ制御データが生成される
ことになる。しかし、本実施形態の基準周波数発生装置
１０では、このような異常な基準信号に基づく誤差デー
タＥは排除されるため、図中実線にて示すように、その
影響を受けることなく、制御データを生成することがで
き、高精度な制御を実現できる。また、精密制御モード
では、ノイズ判定しきい値ＴＨを必要最小限の大きさに
設定することにより、図５（ｂ）の時点Ｙに示すよう
に、誤差データＥが、平均的なものより少しだけはずれ
ているような場合にも、これを確実に排除することがで
きる。
値｜Ｅ｜の時間的な変化を模式的に表した説明図であ
り、ＧＰＳ受信機１２からの基準信号に突発的な変動が
生じると（時点Ｘ）、誤差データの絶対値｜Ｅ｜は、非
常に大きなものとなる。そして、従来装置の場合、制御
データは、過去ｐ回の誤差データＥの平均値に基づいて
算出されるため、異常な基準信号に基づく誤差データの
影響は１／ｐに低減されるものの、少なくとも以後、ｐ
回の制御では、この大きな誤差を含んだ制御データが使
用され続けるため、その間は、図５（ｂ）中の一点鎖線
にて示すように、誤差を含んだ制御データが生成される
ことになる。しかし、本実施形態の基準周波数発生装置
１０では、このような異常な基準信号に基づく誤差デー
タＥは排除されるため、図中実線にて示すように、その
影響を受けることなく、制御データを生成することがで
き、高精度な制御を実現できる。また、精密制御モード
では、ノイズ判定しきい値ＴＨを必要最小限の大きさに
設定することにより、図５（ｂ）の時点Ｙに示すよう
に、誤差データＥが、平均的なものより少しだけはずれ
ているような場合にも、これを確実に排除することがで
きる。
【００４８】また、本実施形態の基準周波数発生装置１
０では、基準信号を周波数の制御対象である出力信号に
てカウントするのではなく、基準信号及び出力信号をそ
れぞれ分周してなる分周基準信号及び分周出力信号を、
ＶＣＯ１３とは別途設けた発振器１５ｃの出力によりカ
ウントし、両カウント値の比Ｒ（＝Ｔgps／Ｔvco）から
誤差データＥ（ｎ）、ひいては制御データを求めるよう
にされている。
０では、基準信号を周波数の制御対象である出力信号に
てカウントするのではなく、基準信号及び出力信号をそ
れぞれ分周してなる分周基準信号及び分周出力信号を、
ＶＣＯ１３とは別途設けた発振器１５ｃの出力によりカ
ウントし、両カウント値の比Ｒ（＝Ｔgps／Ｔvco）から
誤差データＥ（ｎ）、ひいては制御データを求めるよう
にされている。
【００４９】従って、本実施形態の基準周波数発生装置
１０によれば、検出された誤差データＥ（ｎ）に基づい
てＶＣＯ１３の発振周波数が変化したとしても、測定の
基準となるカウンタクロックに何等影響を与えることが
なく、常に正確な誤差データＥ（ｎ）の検出を行うこと
ができ、ＶＣＯ１３の発振周波数、ひいては出力信号の
周波数を、高精度に制御でき、しかも速やかに収束させ
ることができる。
１０によれば、検出された誤差データＥ（ｎ）に基づい
てＶＣＯ１３の発振周波数が変化したとしても、測定の
基準となるカウンタクロックに何等影響を与えることが
なく、常に正確な誤差データＥ（ｎ）の検出を行うこと
ができ、ＶＣＯ１３の発振周波数、ひいては出力信号の
周波数を、高精度に制御でき、しかも速やかに収束させ
ることができる。
【００５０】また、本実施形態の基準周波数発生装置１
０では、カウンタクロックの周波数（発振器１５ｃの発
振周波数）を高くするか、或いは分周器１４ａ，１４ｂ
での分周比を大きくすることで、ＶＣＯ１３の発振周波
数を高くすることなく、誤差データＥ（ｎ）の測定にお
ける分解能を簡単且つ安価に向上させることができる。
０では、カウンタクロックの周波数（発振器１５ｃの発
振周波数）を高くするか、或いは分周器１４ａ，１４ｂ
での分周比を大きくすることで、ＶＣＯ１３の発振周波
数を高くすることなく、誤差データＥ（ｎ）の測定にお
ける分解能を簡単且つ安価に向上させることができる。
【００５１】ここで、図６、図７は、制御データの生成
に使用される誤差データＥの変化を実測した結果を表す
グラフであり、特に図７は、１００００秒，１２０００
秒に１回ずつ、及び１３０００秒の付近で３回連続して
異常な誤差データＥが発生した場合を表している。ま
た、図６，図７のいずれも、（ａ）が本実施形態の基準
周波数発生装置１０、（ｂ）がＶＣＯからの出力信号を
カウンタクロックとする従来装置である。
に使用される誤差データＥの変化を実測した結果を表す
グラフであり、特に図７は、１００００秒，１２０００
秒に１回ずつ、及び１３０００秒の付近で３回連続して
異常な誤差データＥが発生した場合を表している。ま
た、図６，図７のいずれも、（ａ）が本実施形態の基準
周波数発生装置１０、（ｂ）がＶＣＯからの出力信号を
カウンタクロックとする従来装置である。
【００５２】図６からは、検出される誤差データＥの範
囲が、従来装置では±０．０２Ｈｚ程度であるのに対
し、本実施形態の基準周波数発生装置１０では±０．０
０５Ｈｚ程度となり、従来装置と比較して、高精度かつ
安定した制御が行われることがわかる。また、図７から
は、本実施形態の基準周波数発生装置１０では、異常な
誤差データＥが検出されても、これに影響されることな
く、高精度な制御が維持されていることがわかる。
囲が、従来装置では±０．０２Ｈｚ程度であるのに対
し、本実施形態の基準周波数発生装置１０では±０．０
０５Ｈｚ程度となり、従来装置と比較して、高精度かつ
安定した制御が行われることがわかる。また、図７から
は、本実施形態の基準周波数発生装置１０では、異常な
誤差データＥが検出されても、これに影響されることな
く、高精度な制御が維持されていることがわかる。
【００５３】なお、本実施形態において、ＧＰＳ受信機
１２が受信手段、ＶＣＯ１３が発振手段、分周部１４が
分周手段、カウント部１５がカウント手段、Ｓ１４０，
Ｓ１５０が誤差算出手段、Ｓ１６０〜Ｓ１９０が制御手
段、Ｓ３７０がデータ排除手段、Ｓ３１０〜Ｓ３６０が
判定しきい値設定手段に相当する。
１２が受信手段、ＶＣＯ１３が発振手段、分周部１４が
分周手段、カウント部１５がカウント手段、Ｓ１４０，
Ｓ１５０が誤差算出手段、Ｓ１６０〜Ｓ１９０が制御手
段、Ｓ３７０がデータ排除手段、Ｓ３１０〜Ｓ３６０が
判定しきい値設定手段に相当する。
【図１】 実施形態の基準周波数発生装置の構成を表す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】 演算処理部が実行する制御データ生成処理の
内容を表すフローチャートである。
内容を表すフローチャートである。
【図３】 動作モード判定処理の詳細な内容を表すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図４】 引込み／精密制御処理の詳細な内容を表すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図５】 ノイズ判定しきい値の効果を表す説明図であ
る。
る。
【図６】 誤差データを測定した結果を表すグラフであ
る。
る。
【図７】 誤差データを測定した結果を表すグラフであ
る。
る。
１０…基準周波数発生装置 １１…ＧＰＳアンテナ
１２…ＧＰＳ受信機 １３…電圧制御発振器（ＶＣＯ） １４…分周部 １
４ａ，１４ｂ…分周器 １５…カウント部 １５ａ，１５ｂ…カウンタ １
５ｃ…発振器 １６…温度センサ １７…演算処理部 １８…Ｄ／
Ａコンバータ
１２…ＧＰＳ受信機 １３…電圧制御発振器（ＶＣＯ） １４…分周部 １
４ａ，１４ｂ…分周器 １５…カウント部 １５ａ，１５ｂ…カウンタ １
５ｃ…発振器 １６…温度センサ １７…演算処理部 １８…Ｄ／
Ａコンバータ
フロントページの続き (72)発明者 杉田 正利 愛知県日進市浅田町上納80番地 マスプロ 電工株式会社内 (72)発明者 杉浦 敏博 愛知県日進市浅田町上納80番地 マスプロ 電工株式会社内 Ｆターム(参考） 5J106 AA02 CC01 CC33 CC34 CC52 DD17 DD35 KK05
Claims (7)
- 【請求項１】 ＧＰＳ衛星からの受信信号に基づいて協
定世界時に同期した基準信号を出力するＧＰＳ受信手段
と、 発振周波数を制御可能な発振手段と、 該発振手段が生成する出力信号の前記基準信号に対する
周波数誤差を繰り返し検出する誤差検出手段と、 該誤差検出手段にて検出された周波数誤差に基づき、該
周波数誤差が減少するように前記発振手段の発振周波数
を制御する制御手段と、 を備えた基準周波数発生装置において、 前記誤差検出手段は、 前記基準信号及び出力信号をそれぞれ分周し、周期が同
じ長さとなるべき分周基準信号及び分周出力信号を生成
する分周手段と、 該分周手段にて生成された前記分周基準信号及び分周出
力信号の周期を、予め設定されたカウンタクロックを用
いてそれぞれカウントするカウント手段と、 該カウント手段でのカウント値の比に基づいて前記周波
数誤差を求める誤差算出手段と、 からなることを特徴とする基準周波数発生装置。 - 【請求項２】 前記分周手段は、前記分周基準信号及び
分周出力信号の周期が１秒を越えるように分周比が設定
されていることを特徴とする請求項１記載の基準周波数
発生装置。 - 【請求項３】 ＧＰＳ衛星からの受信信号に基づいて協
定世界時に同期した基準信号を出力するＧＰＳ受信手段
と、 発振周波数を制御可能な発振手段と、 該発振手段が生成する出力信号の前記基準信号に対する
周波数誤差を繰り返し検出する誤差検出手段と、 該誤差検出手段にて検出された周波数誤差に基づき、該
周波数誤差が減少するように前記発振手段の発振周波数
を制御する制御手段と、 を備えた基準周波数発生装置において、 前記誤差検出手段にて検出された周波数誤差が、予め設
定されたノイズ判定しきい値より大きい場合には、該周
波数誤差を表す誤差データを排除するデータ排除手段を
設けたことを特徴とする基準周波数発生装置。 - 【請求項４】 前記データ排除手段にて排除されたもの
を除く過去に検出された所定個の誤差データに基づき、
前記ノイズ判定しきい値を設定する判定しきい値設定手
段を設けたことを特徴とする請求項３記載の基準周波数
発生装置。 - 【請求項５】 前記判定しきい値設定手段は、当該装置
の起動後、予め設定された一定時間を経過するまでの
間、前記ノイズ判定しきい値を予め設定された一定値に
固定することを特徴とする請求項４記載の基準周波数発
生装置。 - 【請求項６】 前記判定しきい値設定手段は、前記制御
手段にて求められる制御量が予め設定された上限値を上
限回数以上連続して越えた場合、該制御量が上限値以下
となるまでの間、前記ノイズ判定しきい値を、予め設定
された一定値に固定することを特徴とする請求項４又は
請求項５記載の基準周波数発生装置。 - 【請求項７】 前記誤差検出手段は、 前記基準信号及び出力信号をそれぞれ分周し、周期が同
じ長さとなるべき分周基準信号及び分周出力信号を生成
する分周手段と、 該分周手段にて生成された前記分周基準信号及び分周出
力信号の周期を、予め設定されたカウンタクロックを用
いてそれぞれカウントするカウント手段と、 該カウント手段でのカウント値の比に基づいて前記周波
数誤差を求める誤差算出手段と、 からなることを特徴とする請求項３ないし請求項６いず
れか記載の基準周波数発生装置。
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|---|---|---|---|
| JP2001013244A JP4515646B2 (ja) | 2001-01-22 | 2001-01-22 | 基準周波数発生装置 |
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|---|---|---|---|
| JP2001013244A JP4515646B2 (ja) | 2001-01-22 | 2001-01-22 | 基準周波数発生装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002217713A true JP2002217713A (ja) | 2002-08-02 |
| JP4515646B2 JP4515646B2 (ja) | 2010-08-04 |
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| JP2001013244A Expired - Fee Related JP4515646B2 (ja) | 2001-01-22 | 2001-01-22 | 基準周波数発生装置 |
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Cited By (4)
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| US9979409B2 (en) | 2015-05-27 | 2018-05-22 | Seiko Epson Corporation | Timing signal generation device, electronic device, and moving object |
| JP7432639B2 (ja) | 2022-03-14 | 2024-02-16 | アンリツ株式会社 | 可搬型測定装置およびホールドオーバー制御方法 |
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| JPH04307816A (ja) * | 1991-04-04 | 1992-10-30 | Nec Shizuoka Ltd | 位相同期回路 |
| JPH06244715A (ja) * | 1992-07-24 | 1994-09-02 | Nec Corp | 位相同期回路 |
| JPH0856153A (ja) * | 1994-08-12 | 1996-02-27 | Nec Corp | 周波数補正機能を有する発振回路 |
| JP3085511B2 (ja) * | 1994-11-24 | 2000-09-11 | 株式会社アドバンテスト | 基準周波数発生装置 |
| JPH10313246A (ja) * | 1997-05-12 | 1998-11-24 | Nec Corp | 信号発生装置および方法 |
-
2001
- 2001-01-22 JP JP2001013244A patent/JP4515646B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| KR101201977B1 (ko) | 2002-12-13 | 2012-11-21 | 콸콤 인코포레이티드 | 위성 위치 확인 시스템들을 위한 교정 및 정정 시스템 |
| JP2016119540A (ja) * | 2014-12-19 | 2016-06-30 | 古野電気株式会社 | 基準信号発生装置及び基準信号発生方法 |
| US9979409B2 (en) | 2015-05-27 | 2018-05-22 | Seiko Epson Corporation | Timing signal generation device, electronic device, and moving object |
| US10700690B2 (en) | 2015-05-27 | 2020-06-30 | Seiko Epson Corporation | Timing signal generation device, electronic device, and moving object |
| JP7432639B2 (ja) | 2022-03-14 | 2024-02-16 | アンリツ株式会社 | 可搬型測定装置およびホールドオーバー制御方法 |
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