JP2010088123A - 圧電発振器、および圧電発振器を用いた受信装置 - Google Patents
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Abstract
間を短縮化させることができる圧電発振器、その圧電発振器を用いた受信装置および圧電
発振器を用いた受信装置の衛星捕捉制御方法を提供する。
【解決手段】圧電発振器用IC2と圧電振動子4を同一パッケージに組み立てて圧電発振
器1を構成すると、温度センサ7は精度よく圧電振動子4の温度を検出できる。圧電発振
器1を恒温槽に入れて、温度Tと出力周波数foutの周波数の関係を取得する。得られた
周波数−温度特性より、温度係数(A,B,C,D)とオフセット係数(E)を算出して
メモリ10に書き込む。この圧電発振器1を受信装置に組み込んだときにメモリ10から
温度係数とオフセット係数を抽出して近似曲線計算式から圧電発振器1の周波数偏差を求
め、周波数偏差分だけ、衛星からの探索範囲をオフセットさせて、GPS衛星の周波数を
捕捉する。
【選択図】図1
Description
測を行うために用いる圧電発振器、この圧電発振器を用いた受信装置およびこの圧電発振
器を用いた受信装置の衛星捕捉制御方法に関するものであり、より詳細には、GPS測位
信号の受信機能を搭載した携帯端末等の受信装置における圧電発振器、この圧電発振器を
用いた受信装置およびこの圧電発振器を用いた受信装置の衛星捕捉制御方法に関するもの
である。
、複数のGPS衛星から送信される測位信号を復調・解析して現在位置を測定するものであ
る。これらの受信装置に使用される基準発振器としては、温度による周波数変化の小さい
温度補償型圧電発振器TCXO(Temperature Compensated Crystal Oscillator)が、広く使
用されている。その理由は、受信装置に内蔵された発振器の周波数精度が高いほど、GP
S衛星から送信される測位信号を捕捉するためのサーチ範囲を狭めることができ、結果的
に、サーチ時間を短縮して、すなわちGPS衛星の測位信号を捕捉する時間を短縮して、
短時間で測位を行うことができるためである。
llator)を基準発振器として使用した場合は温度による周波数偏差が大きく、測位信号を
補足するまでの時間が長くなってしまう欠点がある。
図25は温度補償型圧電発振器TCXOと圧電発振器SPXOの周波数温度特性を示し
た図である。図25において縦軸は温度補償型圧電発振器TCXOおよび圧電発振器SP
XOの周波数偏差Δf/fであり、横軸は周囲温度を示している。ここで、fは温度補償
型圧電発振器TCXOおよび圧電発振器SPXOの周囲温度25℃における周波数を、ま
たΔfは温度補償型圧電発振器TCXOおよび圧電発振器SPXOそれぞれの各温度にお
ける発振周波数である。−40〜+85℃の温度範囲における温度補償型圧電発振器TC
XOおよび圧電発振器SPXOの周波数偏差は、温度補償型圧電発振器TCXOが±2.
5ppm以内であるのに対し、圧電発振器SPXOは約±10ppmと大きい。その結果
、圧電発振器SPXOをGPS受信装置の基準発振器とした場合GPSの捕捉時間は温度
補償型圧電発振器TCXOの数倍以上となり実用上好ましくない。そのため現状ではGP
S受信装置の基準発振器として温度補償型圧電発振器TCXOが主に用いられている。
図26は、従来の温度補償型圧電発振器TCXO41の内部構成を示すブロック図であ
る。温度補償型圧電発振器TCXO41は、定電圧回路5、温度センサ7、温度補償回路
43、発振回路6、制御回路9およびメモリ10からなるTCXO用IC42と、水晶振
動子である圧電振動子4とによって構成されている。つまり、温度補償型圧電発振器TC
XO41には温度センサ7および温度補償回路43が内蔵されており、温度の変動に関わ
らず安定した周波数の出力周波数foutが取り出せるようになっている。
外部から供給される電源電圧の変動による周波数変動を防止するため、温度補償型圧電
発振器TCXOの電源電圧Vccは、定電圧回路5によって定電圧化されて、温度補償回路
43および発振回路6に供給される。
このとき、メモリ10には発振回路6の温度特性を補償するための温度補償データが記
憶されている。温度補償回路43は温度センサ7で検出された温度情報と、メモリ10か
らの温度補償データを基に発振回路6に印加する温度補償電圧を出力する。この結果、圧
電振動子4の発振周波数は温度補償回路43によって温度補償されるので、温度変化に殆
ど依存されない安定周波数の出力周波数foutが発振回路6から出力される。
及してきているので、利便性の面から受信装置の電源を投入してから測位データを出力す
るまでの測位信号の捕捉時間の短縮化が望まれている。捕捉時間を所望の値、たとえば電
源を投入してから10秒程度にまで短縮するためには、基準発振器の周波数精度を±0.
1×10-6(±0.1ppm)程度にすることが要求される。しかし、図26に示すよう
な温度補償型圧電発振器TCXOの周波数精度は、図25に示すように一般的には±1〜
±2.5ppm程度であって要求を満足する周波数精度には至っていない。
必要があり、さらに内蔵する温度補償回路やメモリ回路により、圧電発振器SPXOに比
べて回路規模が大きくなるため、サイズが大きくまた製造コストが高くなる欠点がある。
さらに温度補償制度が±0.1ppmレベルの温度補償型圧電発振器TCXOの製造は技
術的にも困難であり、仮に製造できてもサイズや消費電力が大きくコストが極めて高いも
のとなるなどの問題もある。また、製造時における温度補償型圧電発振器TCXOの調整
以後はメモリの内容を変更することができないため、圧電振動子等に起因する周波数の経
時変化が生じた場合には、たとえ温度補償しても捕捉時間が経時的に変化するなどの不具
合がある。
なお、GPS受信装置の基準発振器に関しては、温度補償型圧電発振器TCXOの外部
に設置した温度センサの値から温度補償型圧電発振器TCXOのオフセットを推定し、衛
星からの信号を探索する中心周波数をスライドさせる技術が、特許第2921435号に
記載されている。しかしながら、この技術は温度補償型圧電発振器TCXOのオフセット
を考慮しているにすぎず、温度補償型圧電発振器TCXOの温度特性に応じて適切に探索
範囲を制御しているわけではない。また、基準発振器としての温度補償型圧電発振器TC
XOではなく圧電発振器SPXOを用いる技術が、特開2001-281322号公報に
記載されている。しかしながら、この技術は温度変化に対する周波数変化すなわち周波数
温度特性を複数の区間に分割し、この分割された各分割区間それぞれについて、探索すべ
き周波数変化範囲を制御したり、周波数温度特性の変化率に応じて周波数範囲を変化させ
て探索を行う等の補正処理を行うものであり、使用する圧電発振器SPXOに応じて探索
範囲を変化させるなどの煩雑なソフトウェア処理が必要であり実用的ではない。
路を内蔵していない安価な圧電発振器を用いて、温度変化による周波数精度を向上させな
くてもGPS衛星からの測位信号の捕捉時間を短縮化させることができる圧電発振器、お
よびこの圧電発振器を用いた受信装置を提供することにある。
出力する、温度補償回路を内蔵しない圧電発振器において、圧電振動子の近傍の温度情報
を検出する温度検出手段と、基準周波数に対する圧電振動子の周波数の偏位(Δf)を示
す周波数偏位(Δf/f)の温度変化を表わす近似曲線を表現するための近似曲線係数を
記憶する記憶手段と、温度検出手段からの温度情報および記憶手段からの近似曲線係数を
出力する制御手段とを備えることを特徴とする。
,B,C,Dと、周波数偏差曲線のオフセットを決定するオフセット係数Eとを含み、周
波数偏差をΔf/f、基準温度をT0、現在温度をT、温度係数をA,B,C,D、オフ
セット係数をEとすると、温度係数A,B,C,Dとオフセット係数Eは、
Δf/f=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E (1)
の式において、現在温度Tを種々変化させることによって算出されることを特徴とする。
ット係数EがE’(=E±ΔE)に変化したとき、経時変化後の周波数
偏差Δf/f'は、
Δf/f'=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E' (2)
の式で計算されることを特徴とする。
ト値を補正するオフセット手段を備え、そのオフセット調整手段は、温度検出手段からの
温度情報に基づいて、圧電振動子のオフセット値を補正することを特徴とする。
回路の発振コンデンサの容量を可変する可変回路によって構成されることを特徴とする。
路を内蔵しない圧電発振器と、圧電発振器の周波数をGPS衛星から測位信号の周波数に
マッチングさせる衛星捕捉手段とを備えた受信装置において、
上記の圧電発振器は、圧電振動子の近傍の温度情報を検出する温度検出手段と、基準周
波数(f)に対する圧電振動子の周波数の偏位(Δf)を示す周波数偏位(Δf/f)の
温度変化を表わす近似曲線を表現するための近似曲線係数を記憶する記憶手段と、温度検
出手段からの温度情報および記憶手段からの近似曲線係数を出力する制御手段とを備え、
上記の衛星捕捉手段は、温度検出手段からの温度情報と記憶手段からの近似曲線係数と
を取得する手段と、現在温度における周波数偏差Δf/fを計算する手段と、該周波数偏
差に対応してGPS衛星からの測位信号を探索する周波数範囲をオフセットさせて衛星の
捕捉を行う捕捉手段とを備えたことを特徴とする。
を決定する温度係数A,B,C,Dと、周波数偏差曲線のオフセットを決定するオフセッ
ト係数Eとを含み、周波数偏差をΔf/f、基準温度をT0、現在温度をT、温度係数を
A,B,C,D、オフセット係数をEとすると、温度係数A,B,C,Dとオフセット係
数Eは、
Δf/f=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E (1)
の式において、現在温度をTを種々変化させることによって算出されることを特徴とする
。
経時変化によりオフセット係数EがE’(=E±ΔE)に変化したとき、経時変化後の周
波数偏差Δf/f'は、
Δf/f'=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E' (2)
の式で計算されることを特徴とする。
波数偏差のオフセット値を補正するオフセット調整手段を備え、そのオフセット調整手段
は、温度検出手段からの温度情報に基づいて、圧電振動子のオフセット値を補正すること
を特徴とする。
を含む発振回路の発振コンデンサの容量を可変する可変回路によって構成されることを特
徴とする。
回路を内蔵しない圧電発振器と、圧電発振器の周波数偏差に合わせ、GPS衛星からの測
位信号を探索する周波数範囲をオフセットさせる衛星捕捉手段とを備えた受信装置の衛星
捕捉を制御する衛星捕捉制御方法において、
圧電発振器は、圧電振動子の近傍の温度情報を検出する温度検出ステップと、基準周波
数(f)に対する圧電振動子の周波数の偏位(Δf)を示す発振周波数偏位(Δf/f)
の温度変化を表わす近似曲線を表現するための近似曲線係数を記憶する記憶ステップと、
温度検出手段からの温度情報および記憶手段からの近似曲線係数を出力する制御ステップ
とを備え、
衛星捕捉手段は、温度検出手段からの温度情報と記憶手段からの近似曲線係数とを取得
するステップと、現在温度における周波数偏差Δf/fを計算するステップと、該周波数
偏差Δf/fに対応して圧電発振器のGPS衛星からの測位信号を探索する周波数範囲を
オフセットさせて衛星の捕捉を行うステップとを備えたことを特徴とする。
偏差の曲線を決定する温度係数A,B,C,Dと、周波数偏差曲線のオフセットを決定す
るオフセット係数Eとを含み、これらの温度係数A,B,C,Dとオフセット係数Eは、
周波数偏差をΔf/f、基準温度をT0、現在温度をT、温度係数をA,B,C,D、オ
フセット係数をEとすると、
Δf/f=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E (1)
の式において、現在温度をTを種々変化させることによって算出するステップによって計
算されることを特徴とする。
よりオフセット係数EがE’(=E±ΔE)に変化したとき、
衛星捕捉手段は、新たなオフセット係数E’に基づいて、
経時変化後の周波数偏差Δf/f'を、
Δf/f'=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E' (2)
の式で計算するステップと、該周波数偏差Δf/f'に対応してGPS衛星からの測位信号
を探索する周波数範囲をオフセットさせて衛星の捕捉を行うステップとを備えたことを特
徴とする。
差のオフセット値を補正するオフセット調整ステップを備え、オフセット調整ステップは
、圧電振動子のオフセット値を補正し、補正されたオフセット値で得られる圧電発振器の
発振周波数に基づいて、衛星捕捉ステップが衛星の捕捉を行うことを特徴とする。
含む発振回路の発振コンデンサの容量を可変するステップを備えたことを特徴とする。
の幾つかを詳細に説明する。本発明は、温度補償回路を内蔵しない圧電発振器SPXOに
よって周波数特性の改善を行い、GPS衛星からの測位信号の捕捉時間を短縮化させる圧
電発振器を実現させるものである。以下の説明では、温度補償回路を内蔵しない圧電発振
器を単に、圧電発振器と呼ぶことにする。
定温度における発振周波数の周波数偏差を示すオフセット係数(E)としてオフセット情
報を圧電発振器内部のメモリに記憶させておく。そして、この圧電発振器を内蔵した受信
装置がGPS衛星の測位信号を捕捉する際に、メモリに記憶されている温度特性情報およ
びオフセット情報を読み出して圧電発振器の正確な周波数偏差を計算する。さらに、この
計算結果に基づいて、衛星からの信号の探索範囲をオフセットさせる。これによって、基
準発振器となる圧電発振器の周波数精度が向上したのと同じ効果が得られ、圧電発振器の
周波数とGPS衛星の測位信号の周波数との差を少なくすることができるので、測位信号
の捕捉時間を短縮化することができる。
図1は、本発明の第1の実施の形態における圧電発振器の内部構成を示すブロック図で
ある。圧電発振器1は、定電圧回路5、発振回路6、温度センサ7、A/D変換器8、制
御回路9およびメモリ10からなる圧電発振器用IC2と、水晶振動子である圧電振動子
4とによって構成されて、一つのパッケージ内に含まれる。
ため、電源電圧Vccが変動しても、一定の電圧Vregを維持して発振回路6に供給する機
能を備えている。また、温度センサ7は同一パッケージ内の発振部3(特に圧電振動子4
の近傍)の温度を検出して外部に出力しているが、この検出信号によって発振部3の温度
制御を行うことはない。温度センサ7としてはIC化温度センサ等を使用することができ
る。IC化温度センサは、ICチップ中に作られており、ICチップ内の温度特性を出力
するものである。
造する時に取得した圧電振動子4の温度係数データ(A,B,C,D)と基準周波数に対す
る圧電振動子4の所定温度(基準温度T0:25℃)における発振周波数の周波数偏差Δ
f/fを示すオフセットデータ(E)とを予め記憶している。また、A/D変換器8は、温
度センサ7から出力されるアナログ電圧または電流の出力データをディジタル値に変換す
る機能を有し、制御回路9は、メモリ10内のデータの読み出し書き込み制御およびA/
D変換器8からの温度データの読出し制御を行う機能を有している。
周波数を追尾するための出力周波数foutを送出する出力端子15と、外部装置へ温度セ
ンサ7からの温度データを読み出したり、メモリ10からの読み出しおよび書き込みを制
御する制御端子16と、メモリ10のデータを読み出しまたは書き込みし、または温度セ
ンサ7の温度データを読み出すI/O端子17とを備えている。尚、図1に示す構成部分
は、圧電振動子4を除いて圧電発振器用IC2としてワンチップIC化されているが、デ
ィスクリート部品で構成することもできる。
振器1を調整する際に、温度センサ7が出力する温度と圧電発振器1が出力する出力周波
数foutの関係が温度係数として生成されてメモリ10に記憶され、それぞれの圧電発振
器ごとに固有のデータとなる。したがって、従来のように、GPS受信装置を組み立てた
後にGPS受信装置の周囲温度を変化させて、補正データを受信機に記憶させたり、補正
テーブルを作成させるといった工程が不要である。結果的に、GPS衛星の測位信号を捕
捉するための周波数精度を向上させることができる。
ある。また、図3は、図2のフローチャートにおいて圧電発振器の調整工程を実施するた
めの、圧電発振器と温度可変装置との間のデータの流れを示す概念図である。つまり、図
3は、圧電発振器の調整工程において、温度可変装置(以下、恒温槽という)の温度を変
化させて恒温槽内の圧電発振器の温度特性データを取得するときのデータの流れを示して
おり、符号と矢印がそれぞれのデータの種類とその流れを示している。また、図2のフロ
ーチャートには、図3の恒温槽内の圧電発振器と制御コンピュータとの間で入出力され、
または圧電発振器のメモリに書き込まれるデータの種類も示されている。以下に、図2と
図3を用いて圧電発振器の製造工程におけるデータ処理の流れを説明する。
ージに実装して封止を行い、図1に示す構成の圧電発振器を組み立てる(ステップS1)
。ここで、圧電発振器の組立構成について説明する。
。つまり、図1に示す圧電発振器1が図4に示すパッケージ30内に収納されて組み立て
られている。セラミック製のパッケージ筐体31の中には、圧電振動子4を除く構成要素
を集積化した圧電発振器用IC2が収納されている。さらに、上面から圧電振動子4の端
子部40は導電性接着剤により、パッケージ側端子部32と接着される。そして、金属製
の蓋であるリッド33がかぶせられて圧電発振器1を構成している。なお、図中のワイヤ
ボンディング34は、圧電発振器用IC2の端子を端子部32に接続すると共に、図示さ
れていない外部端子に接続するために用いられている。
器TCXOが実装される基板の近傍に配置されていたため、圧電振動子と温度センサの間
に温度オフセットが生じ、温度検出誤差を生じやすい欠点があった。
しかし、図4に示す構造の本発明の圧電発振器によれば、図1に示す温度センサ7も圧
電発振器用IC2の構成要素として同一パッケージ内に収められているため、圧電振動子
4と温度センサ7との物理的距離を極力短くすることができる。したがって、圧電振動子
4と温度センサ7との間の温度差を極力小さくすることができ、ほぼ正確な温度検出を行
うことができる。なお、パッケージ筐体31はセラミック製に限ることはなく、プラスチ
ック製であっても同様の効果が得られる。
naの組立が完了すると、圧電発振器の調整工程に入る。調整工程では、先ず、複数個の
圧電発振器1a、2a…naを恒温槽12に入れた状態で、制御コンピュータ13で恒温
槽12の槽内温度を基準温度(T0)に設定する(ステップS2)。さらに、調整工程に
おいて、制御コンピュータ13で恒温槽12の温度制御を行って槽内温度を変化させる。
制御コンピュータ13は、複数個の圧電発振器1a、2a…naのそれぞれについて発振
部3の出力周波数foutの周波数と温度との関係を示す特性データを取得する(ステップ
S3)。つまり、図3に示すように、制御コンピュータ13が恒温槽12の温度を変化さ
せて、圧電発振器1aより温度データD31と周波数fout1を取得し、圧電発振器2aよ
り温度データD32と周波数fout2を取得し、圧電発振器naより温度データD3nと周
波数foutnを取得するというように、各圧電発振器1a、2a…naの温度データD3と
周波数foutを取得する。
a、2a…naより取得した温度データD3と周波数foutとの特性に基づいて、周波数
温度特性における近似曲線を計算するための温度係数データ(A,B,C,D)とオフセッ
トデータ(E)を算出する(ステップS4)。このとき、温度の測定ポイントは近似計算
で必要となる最低のデータ数(たとえば5ポイントのデータ)以上であればよい。
と、最小二乗法による曲線のあてはめにより、温度係数データ(A,B,C,D)とオフセ
ットデータ(E)は、次の近似式(1)に示す係数として算出される。
Δf/f=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E (1)
数foutとに基づいて、最小二乗法により温度係数データD1(A,B,C,D)および
オフセットデータD2(E)を算出して各圧電発振器1a、2a…naに出力する。図3
によってさらに詳しく述べれば、最小二乗法による係数の算出結果に基づいて、圧電発振
器1aには温度係数データD11とオフセットデータD21が入力され、圧電発振器2a
には温度係数データD12とオフセットデータD22が入力され、圧電発振器naには温
度係数データD1nとオフセットデータD2nが入力されるというように、各圧電発振器
1a、2a…naには温度係数データD1とオフセットデータD2が入力される。そして
、各圧電発振器1a、2a…naに入力された温度係数データD1とオフセットデータD
2は、各圧電発振器内の各メモリ10に温度係数データ(A,B,C,D)およびオフセ
ットデータ(E)として書き込まれる(ステップS5)。
一例を示す図である。たとえば、制御コンピュータ13が、圧電発振器1aについて、測
定ポイントとして、基準温度T0の25℃と、−45℃、−10℃、+50℃、+85℃
の各温度における温度データD3と周波数データfを取得し、圧電発振器2a…naにつ
いても同じ測定ポイントで温度データD3と周波数データfを取得する。そして、制御コ
ンピュータ13が、最小二乗法により圧電発振器1aの温度係数データD11とオフセッ
トデータD21を算出して圧電発振器1aのメモリ10へ書き込む。同様にして、圧電発
振器2a…naについても、それぞれの温度係数データとオフセットデータを算出して各
メモリ10へ書き込む。
図である。図5で得られた温度係数データD1とオフセットデータD2は、各圧電発振器
1a、2a…naのメモリ10へ温度係数データD1(A,B,C,D)およびオフセッ
トデータD2(E)として書き込まれて格納される。これらのデータは各圧電発振器1a
、2a…naごとに個別のデータとなる。
。制御回路9は、測定された温度データD3、算出された温度係数データD1およびオフ
セットデータD2を処理するコントローラ91と、外部機器との間でデータの授受を行う
シリアルインターフェース92とによって構成されている。
であり、M0、M1端子に入力された動作モード情報によってデータの入出力モードの変
更を行う。WR端子は、メモリ10へ温度係数データD1やオフセットデータD2を書き
込み、またはメモリ10から温度係数データD1やオフセットデータD2を読み出すとき
に使用する端子である。また、CLK端子は各種データを入出力するときのタイミングを
決定するクロック信号の入力端子であり、DATA端子は各種データを入出力する入出力
端子である。これらの端子を介して、圧電発振器の製造時には、図3に示す制御コンピュ
ータ13と圧電発振器1との間で各種データの授受が行われ、圧電発振器の使用時には、
後述する受信装置のCPUと圧電発振器1との間で各種データの授受が行われる。
ト状態では、M0、M1端子の入力信号を共に“0”にして動作モードは「データ入出力
禁止モード」になっている。まず、圧電発振器の製造時においては、制御コンピュータ1
3は、M0、M1端子の入力信号を共に“1”にして動作モードを「温度データ読出モー
ド」にする。一方、制御コンピュータ13は、温度センサ7,A/D変換器8および制御
回路9を経由した温度データD3を読み出すと共に、周波数foutを測定する。次に、制
御コンピュータ13は、最小二乗法により近似計算を行って温度係数データ(A,B,C
,D)とオフセットデータ(E)を決定する。次に、M0端子の入力信号を"0"、M1端
子の入力信号を"1"にして動作モードを「メモリ書込モード」にする。そして、制御コン
ピュータ13は決定された温度係数データD1(A,B,C,D)とオフセットデータD
2(E)をメモリ10へ書き込む。
入力信号を“1”、M1端子の入力信号を“0”にして動作モードを「メモリ読出モード
」にする。すると、メモリ10に記録されている温度係数データD1(A,B,C,D)
とオフセットデータD2(E)が制御回路9によって読み出されて、I/O端子17を介
して受信装置のCPUへ転送される。さらに、M0端子の入力信号を“1”、M1端子の
入力信号を“1”にして動作モードを「温度データ読出モード」にする。これによって、
圧電発振器を使用しているときの温度データ(D3)が温度センサ7によって検出され、
A/D変換器8、制御回路9、I/O端子17を介して受信装置のCPUへ送信される。
ットデータD2(E)と温度データ(D3)とを用いて、式(1)に示す近似計算式によ
って圧電発振器から出力される出力周波数foutの基準値からの周波数偏差を計算し、そ
の周波数偏差の分だけ衛星からの信号の探索範囲をオフセットさせる。これにより、GP
S衛星をサーチする周波数範囲を狭めることができる。
“1”にして動作モードを「メモリ書込モード」にすることにより、受信装置のCPUが
、圧電発振器の経年変化によって生じたオフセットデータD2’(E’)を圧電発振器1
のメモリ10に書き込み、製造時のオフセットデータD2(E)をD2’(E’)に更新
することができる。
成図である。この受信装置は、GPS衛星からの測位信号を受信するためのアンテナ21
と、受信した測位信号の周波数の変換および増幅するRF(Radio Frequency)回路22
と、RF回路からの信号を復調して所定の信号処理を行う信号処理回路23と、本発明の
第1の実施の形態の圧電発振器24と、信号処理回路23の動作制御と圧電発振器24の
データ処理を行うCPU25と、CPU25からのデータに基づいて測位データや測位結
果などを表示する表示部26とによって構成されている。
電発振器24からの出力周波数foutに基づいて、測位信号の周波数をRFからIF(Int
ermediate Frequency)に変換して信号処理回路23へ入力する。信号処理回路23は、
IF周波数に変換された測位信号と圧電発振器24から出力された出力周波数foutに基
づいて、GPS衛星からの測位信号を復調してCPU25に入力する。
捕捉する周波数範囲、すなわちサーチ範囲を変更する。このサーチ範囲は、圧電発振器の
メモリ10内に記録された温度係数データD1(A,B,C,D)とオフセットデータD
2(E)に基づいて、CPU25が式(1)に示す近似計算式で計算して得られた周波数
偏差情報によって決定される。つまり、本発明の特徴であるGPS衛星の測位信号周波数
と圧電発振器の発振周波数をマッチングさせる衛星捕捉手段は、RF回路22と信号処理
回路23とCPU25とによって構成されている。
フローチャートである。図9の受信装置に示す各データの流れを参照しながら図10のフ
ローチャートを説明する。先ず、受信装置の電源を投入すると(ステップS11)、CP
U25が、圧電発振器24のメモリから温度係数データD1(A,B,C,D)とオフセ
ットデータD2(E)の読み出しを行う(ステップS12)。さらに、CPU25は、圧
電発振器24の温度センサから温度データD3の読み出しを行い、現在の温度Tを求める
(ステップS13)。そして、CPU25は、温度係数データD1(A,B,C,D)、
オフセットデータD2(E)、現在の温度Tおよび基準温度T0を前述の式(1)に代入
し、圧電発振器24の現在の温度Tにおける周波数偏差(Δf/f)の計算を行う(ステ
ップS14)。
セットさせ(ステップS15)、その後、GPS衛星の測位信号をサーチする。(ステッ
プS16)。
近傍までシフトしてから、圧電発振器24の周波数を掃引してGPS衛星の測位信号の周
波数にマッチングさせるので、GPS衛星をサーチする周波数範囲を狭めることができ、
その結果、捕捉する時間をかなり短縮することができる。つまり、温度補償回路を用いて
圧電発振器の周波数精度を向上させたのと同等の効果が得られる。図11は、圧電発振器
の周波数偏差(Δf/f)と捕捉時間との関係を示す概念図である。図11に示すように
圧電発振器の周波数偏差と捕捉時間はほぼ比例しており、周波数偏差を小さくすれば捕捉
時間を短くすることができることが分かる。
、圧電発振器の周波数偏差が経年変化したときの周波数偏差と温度との関係を示す周波数
温度特性図である。図12の周波数温度特性図に示すように、経年変化によって圧電発振
器の発振周波数のオフセット値も時間の経過に伴って変わってくる。つまり、式(1)の
近似計算式で得られる周波数偏差の計算値と、実際の周波数foutに誤差を生じる。そ
の結果、衛星の捕捉時間が増大したり、衛星が捕捉できなくなるといった問題が生じる。
たとえば、圧電発振器の製造時には、基準温度T0のときの周波数偏差は、特性(a)の
ようにオフセットデータE(ここではオフセット値という)はゼロである。
変化する。特性(b)ではオフセット値はE+ΔEとなり、特性(c)ではオフセット値
はE−ΔEとなってしまう。このため、基準温度T0のときの周波数偏差は、特性(b)
の場合は+ΔEとなり、特性(c)の場合は−ΔEとなってしまう。そこで、圧電発振器
の経年変化による周波数偏差の変化を補償する対策が必要となる。
処理の流れを示すフローチャートである。先ず、前述の図10のフローチャートにしたが
ってGPS衛星の測位信号の捕捉が完了して測位可能な状態になったら(ステップS21
)、CPU25の演算処理は捕捉完了時の周波数オフセットと、式(1)の近似式で得ら
れた周波数偏差の計算値との差分を計算し、(ステップS22)、この差分を基に、基準
温度に対するオフセット誤差(±ΔE)を求める(ステップS23)。その後、CPU2
5の演算処理は、圧電発振器24のメモリに保存されているオフセットデータEに対して
オフセット誤差(±ΔE)を加減算し、オフセットデータE'(=E±ΔE)を得て、オ
フセットデータEを新たなオフセットデータE'(=E±ΔE)で書き換えて、圧電発振
器24のメモリに格納する(ステップS24)。
)で求められたが、経年変化によってオフセットデータがE'(=E±ΔE)に変化した
ときは、温度係数データA,B,C,Dは殆ど変化しないので、経年変化時の周波数偏差
(Δf/f)'は、式(2)のようにEをE'で置き換えることによって求めることができ
る。
(Δf/f)'=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E' (2)
E)が生じたときは、このオフセット誤差(±ΔE)を加味した新たなオフセットデータ
E'(=E±ΔE)を計算し、EをE'に更新して圧電発振器24のメモリに書き換えれば
、経年変化によるオフセット変化分を補償して圧電発振器の発振周波数をGPS衛星の測
位信号の周波数にマッチングさせることができる。なお、上記の実施の形態では、式(1
)および式(2)に示すように温度特性曲線を4次式で近似させたが、3次式または5次
式以上で近似させても同様の効果が得られる。
つまり、図1に示す圧電振動子4を含む発振回路6をC−MOS発振回路で実現した回路
構成である。この回路は一般に用いられている圧電発振回路であるので詳細な説明は省略
するが、抵抗、コンデンサおよびインバータICによってコルピッツ発振回路を構成して
圧電振動子4を励振駆動し、出力段のインバータICによってアイソレーション並びに波
形整形して所定周波数の出力周波数foutを取り出している。また、図15は、バイポー
ラ発振回路によって構成した圧電発振回路の一例を示す図である。つまり、図1に示す圧
電振動子4を含む発振回路6をバイポーラ発振回路で実現した回路構成である。この回路
も一般に用いられている圧電発振回路であるので詳細な説明は省略するが、トランジスタ
Q1,Q2と抵抗、コンデンサおよび圧電振動子4からなる発振回路部によって圧電振動
子4を励振駆動し、出力周波数foutを取り出している。
図16は、本発明の第2の実施の形態における圧電発振器の内部構成を示すブロック図
である。第2の実施の形態の圧電発振器が第1の実施の形態のそれと異なるところは、オ
フセット調整部11を追加して圧電発振器1の製造初期の周波数偏差を補正している点で
ある。その圧電発振器用IC2は、定電圧回路5、発振回路6、温度センサ7、A/D変
換器8、制御回路9、メモリ10および圧電発振器1の初期の周波数偏差の補正を行うオ
フセット調整部11から構成されている。
動作を中心に説明する。圧電発振器1を製造したときに、オフセット調整部11が圧電振
動子4の常温における初期の周波数偏差の補正を行う。このとき、周波数偏差の補正に用
いたデータはオフセット補正データ(F)としてメモリ10に記憶され、前述の温度係数
データ(A,B,C,D)およびオフセットデータ(E)と共に製造後は書き換えを行わ
ない固有値として格納される。そして、圧電発振器1を受信装置に組み込んで使用すると
きに、オフセット補正データ(F)を読み出して常温におけるオフセットをゼロに近い値
に補正すると共に、温度係数データ(A,B,C,D)およびオフセットデータ(E)を
用いて前述の式(1)における近似計算式によって、衛星からの信号を捕捉させる周波数
範囲をオフセットさせる。実施の形態1においては、常温におけるオフセット周波数が約
±20ppmの範囲でばらつくが、第2の実施の形態によれば、常温におけるオフセット
周波数を±0.2ppm以内とすることができるため、信号処理回路23の設計が容易と
なる。
てコンデンサアレイ群を構成することによって実現することができる。図17は、本発明
の第2の実施の形態の圧電発振器において、C−MOS発振回路にオフセット調整部11
を付加した回路の一例である。また、図18は、本発明の第2の実施の形態の圧電発振器
において、バイポーラ発振回路にオフセット調整部11を付加した回路の一例である。図
17、図18に示すように、圧電振動子4に接続されたコルピッツコンデンサC0に並列
に、コンデンサC1,C2…CnとスイッチSW1,SW2…SWnの直列回路が接続さ
れてコンデンサアレイ群を構成している。
nを順次ON/OFF制御するので、温度情報に応じてコンデンサC1,C2…Cnの並
列接続数が変化する。したがって、常温における周波数偏差を可変させることができるの
で、常温での衛星からの信号を探索させる周波数のオフセット量を小さくすることができ
る。このようなオフセット調整部11を付加することにより、製造時の周波数偏差を±0
.2ppm以下とすることができるため、信号処理回路23の設計の際に要求される周波
数オフセット範囲を小さくすることができ、信号処理回路の設計が容易になる。なお、コ
ンデンサアレイ群を構成する各コンデンサC1,C2…Cnは、重み付けした容量値とす
ることで、より少ないコンデンサ数で精度の高い周波数調整が行える。
トである。また、図20は、図19のフローチャートにおいて圧電発振器の調整を行うた
めの、圧電発振器と制御コンピュータ間のデータの流れを示す概念図である。先ず、組立
工程において、圧電発振器用IC2、圧電振動子4および各種端子等をパッケージに実装
して封止を行い、図16に示す構成の圧電発振器を組み立てる(ステップS31)。
入れてから槽内温度を常温(25℃)に設定し、制御コンピュータ13は、それぞれの圧
電発振器について常温での周波数偏差が最も小さくなるように、オフセット調整部11の
オフセット補正データD4(F)を圧電発振器に送出する。次に、このオフセット補正デ
ータD4(F)に基づいて、圧電振動子4は、常温での周波数調整を行う(ステップS3
2)。具体的には、圧電振動子4中の制御回路9が、オフセット補正データD4(F)に
基づいて、図17または図18のスイッチSW1,SW2…SWnをON/OFF制御し
て、コルピッツコンデンサC0に接続されるコンデンサC1,C2…Cnの並列個数を調
整することによって周波数調整が行われる。
…naの周波数−温度特性を取得する(ステップS33)。つまり、図20に示すように
、制御コンピュータ13が恒温槽12の温度を変化させて、圧電発振器1aから温度デー
タD31と周波数fout1を取得し、圧電発振器2aより温度データD32と周波数fout2
を取得し、圧電発振器naより温度データD3nと周波数foutnを取得する。一般的に記
述すれば、制御コンピュータ13は、各圧電発振器1a、2a…naの温度データD3と
周波数foutを取得することになる。
タD3と周波数foutとの特性に基づいて、最小二乗法により近似計算を行って温度係数
データD1(A,B,C,D)とオフセットデータD2(E)を算出する(ステップS34
)。
A,B,C,D)とオフセットデータD2(E)と共にオフセット補正データD4(F)
を各圧電発振器1a、2a…naに入力する。図20によってさらに詳しく述べれば、圧
電発振器1aには温度係数データD11とオフセットデータD21とオフセット補正デー
タD41が入力され、圧電発振器2aには温度係数データD12とオフセットデータD2
2とオフセット補正データD42が入力され、圧電発振器naには温度係数データD1n
とオフセットデータD2nとオフセット補正データD4nが入力される。一般的に記述す
れば、各圧電発振器1a、2a…naには温度係数データD1とオフセットデータD2と
オフセット補正データD4が入力されることになる。次に、各圧電発振器1a、2a…n
aへ入力された温度係数データD1とオフセットデータD2とオフセット調整データD4
は、それぞれのメモリ10へ温度係数データD1(A,B,C,D)とオフセットデータ
D2(E)とオフセット補正データD4(F)として書き込まれる(ステップS35)。
タの一例を示す図である。たとえば、制御コンピュータ13が、圧電発振器1aについて
、測定ポイントとして、基準温度T0の25℃と、−45℃、−10℃、+50℃、+8
5℃の各温度における温度データD3と周波数データfを取得し、圧電発振器2a…na
についても同じ測定ポイントで温度データD3と周波数データfを取得する。そして、制
御コンピュータ13が、式(1)に示す近似計算式により圧電発振器1aの温度係数デー
タD11とオフセットデータD21を算出して圧電発振器1aのメモリ10へ書き込むと
共に、オフセット補正データD41もメモリ10へ書き込む。同様にして、圧電発振器2
a…naについても、それぞれの温度係数データD12…D1nとオフセットデータD2
2…D2nとオフセット補正データD42…D4nを各メモリ10へ書き込む。
係数データD1、オフセットデータD2およびオフセット補正データD4の模式図である
。つまり、温度係数データD1とオフセットデータD2とオフセット補正データD4は、
各圧電発振器1a、2a…naのメモリ10へ温度係数データD1(A,B,C,D)と
オフセットデータD2(E)とオフセット補正データD4(F)として書き込まれて格納
される。これらのデータは各圧電発振器1a、2a…naごとに個別のデータとなる。
る。制御回路9は、測定された温度データD3、算出された温度係数データD1、オフセ
ットデータD2およびオフセット補正データD4を処理するコントローラ91と、外部機
器との間でデータの授受を行うシリアルインターフェース92とによって構成されている
。
であり、M0、M1端子に入力された動作モード情報によってデータの入出力モードの変
更を行う。WR端子は、メモリ10に温度係数データD1、オフセットデータD2および
オフセット補正データD4を書き込み、またはメモリ10から温度係数データD1、オフ
セットデータD2およびオフセット補正データD4を読み出すときに使用する端子である
。また、CLK端子は各種データを入出力するときのタイミングを決定するクロック信号
の入力端子であり、DATA端子は各種データを入出力する入出力端子である。これらの
端子を介して、圧電発振器の製造時には、図3に示す制御コンピュータ13と圧電発振器
1との間で各種データの授受が行われ、圧電発振器の使用時には、後述する受信装置のC
PUと圧電発振器1との間で各種データの授受が行われる。
フォルト状態では、M0、M1端子の入力信号を共に“0”にして動作モードは「データ
入出力禁止モード」になっている。まず、圧電発振器の製造時においては、制御コンピュ
ータ13は、M0、M1端子の入力信号を共に“1”にして動作モードを「温度データ読
出モード」にする。一方、制御コンピュータ13は、温度センサ7,A/D変換器8およ
び制御回路9を経由した温度データD3を読み出すと共に、周波数foutを測定する。次
に、制御コンピュータ13は最小二乗法により近似計算を行って温度係数データ(A,B
,C,D)とオフセットデータ(E)を決定する。次に、M0端子の入力信号を"0"、M
1端子の入力信号を"1"にして動作モードを「メモリ書込モード」にする。そして、制御
コンピュータ13は決定された温度係数データD1(A,B,C,D)、オフセットデー
タD2(E)およびオフセット補正データD4(F)をメモリ10に書き込む。
入力信号を“1”、M1端子の入力信号を“0”にして動作モードを「メモリ読出モード
」にする。すると、メモリ10に記録されている温度係数データD1(A,B,C,D)
、オフセットデータD2(E)およびオフセット補正データD4(F)が制御回路9によ
って読み出されて、I/O端子17を介して受信装置のCPUへ転送される。さらに、M
0端子の入力信号を“1”、M1端子の入力信号を“1”にして動作モードを「温度デー
タ読出モード」にする。これによって、圧電発振器を使用しているときの温度データ(D
3)が温度センサ7によって検出され、A/D変換器8、制御回路9、I/O端子17を
介して受信装置のCPUへ送信される。
(F)によって常温における周波数偏差の補正を行うと共に、温度係数データD1(A,
B,C,D)、オフセットデータD2(E)および温度データ(D3)とを用いて、式(
1)に示す近似計算式によって圧電発振器から出力される出力周波数foutの基準値から
の周波数偏差を計算し、その周波数偏差の分だけ、衛星からの信号の探索範囲をオフセッ
トさせる。これにより、GPS衛星をサーチする周波数範囲を狭めることができる。
“1”にして動作モードを「メモリ書込モード」にすることにより、受信装置のCPUが
、圧電発振器の経年変化によって生じたオフセットデータD2’(E’)を圧電発振器1
のメモリ10に書き込み、製造時のオフセットデータD2(E)をD2’(E’)に更新
することができるのは、前述の第1の実施の形態の場合と同じである。
周波数のオフセット量を小さくすることができ、GPS受信装置の信号処理回路の設計が
容易になる。
形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲で種々の変形が可能である。例えば、
圧電振動子の発振回路についてMOS発振回路とバイポーラ発振回路を引用したが、本発
明は、これに限ることはなくどのような発振回路を用いても本発明は適用されることはい
うまでもない。
以上説明したように、本発明の圧電発振器を用いることにより、従来の温度補償型圧電
発振器TCXOを使用した受信装置に比べて、基準発振器の周波数をより正確に基準レベ
ルに合わせることができる。したがって、GPS衛星の測位信号を補足するための周波数
サーチ範囲を狭めることができ、測位信号の補足時間をさらに短縮化することができる。
また、経年変化などによる周波数変化に対しても周波数補正を行うことができるので、長
期間にわたって捕捉時間を短縮化することができる。さらに、本発明の圧電発振器は温度
補償を行わないために、温度補償型圧電発振器TCXOのような製造時の温度特性調整工
程が不要となる。また、圧電振動子を除く構成部分をIC化することができると共に温度
補償回路を必要としないために小型化が可能となるので圧電発振器を低コスト化すること
ができる。また、温度補償回路がないために消費電流も小さくなるので受信装置に内蔵す
る電池の寿命を延ばすことができる。
明の圧電発振器によれば、オフセット調整手段によって個々の圧電発振器の周波数の初期
ばらつきを補正することができる。これによって、圧電発振器の周波数ばらつきを±0.
2ppm程度に抑えて出荷することが可能となる。さらに、温度補償型圧電発振器TCX
Oでは、温度補償回路から発生するノイズによって周波数短期安定度が劣化して受信装置
がGPS衛星から測位信号を受信するときの受信感度に悪影響を及ぼすが、本発明の圧電
発振器によれば、温度補償回路がないので極めて低雑音な発振器となり、良好な周波数短
期安定度を得ることができる。図27は、圧電発振器SPXOと温度補償型圧電発振器T
CXOにおける周波数短期安定度を示す概略図である。縦軸の周波数短期安定度は,時間
領域における周波数安定度の尺度であり、この数値が小さいほど周波数安定度が高いこと
を示す。横軸の平均化時間は周波数を測定する時間、すなわち平均測定時間を示している
。図から明らかなように、温度補償型圧電発振器TCXOより圧電発振器SPXOの方が
周波数短期安定度は良好である。圧電発振器の場合、平均化時間1秒のとき周波数短期安
定度は1×10-10以下であり、この値は受信装置のノイズレベルとしては良好な値とさ
れている。
動子、5…定電圧回路、6…発振回路、7…温度センサ、8…A/D変換器、9…制御回
路、10…メモリ、11…オフセット調整部、12…温度可変装置(恒温槽)、13…制
御コンピュータ、21…アンテナ、22…RF回路、23…信号処理回路、24…圧電発
振器、25…CPU、26…表示部、30…パッケージ、31…パッケージ筐体、32…
端子部、33…リッド、40…端子部、41…温度補償型圧電発振器TCXO、42…T
CXO用IC、43…温度補償回路、91…コントローラ、92…シリアルインターフェ
ース。
Claims (15)
- 圧電振動子を用いて所望の発振周波数の信号を出力する、温度補償回路を内蔵しない圧
電発振器において、
前記圧電振動子の近傍の温度情報を検出する温度検出手段と、
基準周波数(f)に対する前記圧電振動子の周波数の偏位(Δf)を示す発振周波数偏
位(Δf/f)の温度変化を表わす近似曲線を表現するための近似曲線係数を記憶する記
憶手段と、
前記温度検出手段からの温度情報および前記記憶手段からの前記近似曲線係数を出力す
る制御手段とを備えることを特徴とする圧電発振器。 - 前記近似曲線係数は、前記周波数偏差の曲線を決定する温度係数A,B,C,Dと、前
記周波数偏差曲線のオフセットを決定するオフセット係数Eとを含み、
周波数偏差をΔf/f、基準温度をT0、現在温度をT、温度係数をA,B,C,D、
オフセット係数をEとすると、
前記温度係数A,B,C,Dとオフセット係数Eは、
Δf/f=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E (1)
の式において、現在温度をTを種々変化させることによって算出されることを特徴とする
請求項1に記載の圧電発振器。 - 前記圧電発振器の周波数特性の経時変化により前記オフセット係数EがE’(=E±Δ
E)に変化したとき、
経時変化後の周波数偏差Δf/f'は、
Δf/f'=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E' (2)
の式で計算されることを特徴とする請求項2に記載の圧電発振器。 - さらに、製造時における周波数偏差のオフセット値を補正するオフセット調整手段を備
え、
前記オフセット調整手段は、前記温度検出手段からの温度情報に基づいて、前記圧電振
動子のオフセット値を補正することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載の
圧電発振器。 - 前記オフセット調整手段は、前記圧電振動子を含む発振回路の発振コンデンサの容量を
可変する可変回路によって構成されることを特徴とする請求項4に記載の圧電発振器。 - 圧電振動子を用いて所望の発振周波数の信号を出力する、温度補償回路を内蔵しない圧
電発振器と、前記圧電発振器の周波数をGPS衛星から測位信号の周波数にマッチングさ
せる衛星捕捉手段とを備えた受信装置において、
前記圧電発振器は、
前記圧電振動子の近傍の温度情報を検出する温度検出手段と、基準周波数(f)に対
する前記圧電振動子の周波数の偏位(Δf)を示す発振周波数偏位(Δf/f)の温度変
化を表わす近似曲線を表現するための近似曲線係数を記憶する記憶手段と、前記温度検出
手段からの温度情報および前記記憶手段からの前記近似曲線係数を出力する制御手段とを
備え、
前記衛星捕捉手段は、
前記温度検出手段からの温度情報と前記記憶手段からの近似曲線係数とを取得する手
段と、現在温度における周波数偏差Δf/fを計算する手段と、該周波数偏差に対応して
前記GPS衛星からの測位信号を探索する周波数範囲をオフセットさせて衛星の捕捉を行
う捕捉手段とを備えたことを特徴とする受信装置。 - 前記受信装置で用いられる圧電発振器の前記近似曲線係数は、前記周波数偏差の曲線を
決定する温度係数A,B,C,Dと、前記周波数偏差曲線のオフセットを決定するオフセ
ット係数Eとを含み、
周波数偏差をΔf/f、基準温度をT0、現在温度をT、温度係数をA,B,C,D、
オフセット係数をEとすると、
前記温度係数A,B,C,Dとオフセット係数Eは、
Δf/f=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E (1)
の式において、現在温度をTを種々変化させることによって算出されることを特徴とする
請求項6に記載の受信装置。 - 前記受信装置で用いられる圧電発振器の周波数特性の経時変化により前記オフセット係
数EがE’(=E±ΔE)に変化したとき、
前記衛星捕捉手段は、新たなオフセット係数E’に基づいて、
経時変化後の周波数偏差Δf/f'を、
Δf/f'=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E' (2)
の式で計算し、
該周波数偏差Δf/f'に対応して前記GPS衛星からの測位信号を探索する周波数範囲
をオフセットさせて衛星の捕捉を行うことを特徴とする請求項7に記載の受信装置。 - さらに、前記受信装置で用いられる圧電発振器が製造時における周波数偏差のオフセッ
ト値を補正するオフセット調整手段を備え、
前記オフセット調整手段は、前記温度検出手段からの温度情報に基づいて、前記圧電振
動子のオフセット値を補正し、
前記補正されたオフセット値で得られる前記圧電発振器の発振周波数に基づいて、前記
衛星捕捉手段は衛星の捕捉を行うことを特徴とする請求項6乃至請求項8の何れかに記載
の受信装置。 - 前記受信装置で用いられるオフセット調整手段は、前記圧電振動子を含む発振回路の発
振コンデンサの容量を可変する可変回路によって構成されることを特徴とする請求項9に
記載の受信装置。 - 圧電振動子を用いて所望の発振周波数の信号を出力する、温度補償回路を内蔵しない圧
電発振器と、前記圧電発振器の周波数偏差に合わせ、GPS衛星からの測位信号を探索す
る周波数範囲をオフセットさせる衛星捕捉手段とを備えた受信装置の衛星捕捉を制御する
衛星捕捉制御方法において、
前記圧電発振器は、
前記圧電振動子の近傍の温度情報を検出する温度検出ステップと、
基準周波数(f)に対する前記圧電振動子の発振周波数の偏位(Δf)を示す発振周
波数偏位(Δf/f)の温度変化を表わす近似曲線を表現するための近似曲線係数を記憶
する記憶ステップと、
前記温度検出手段からの温度情報および前記記憶手段からの前記近似曲線係数を出力
する制御ステップとを備え
前記衛星捕捉手段は、
前記温度検出手段からの温度情報と前記記憶手段からの近似曲線係数とを取得するス
テップと、
現在温度における周波数偏差Δf/fを計算するステップと、
該周波数偏差Δf/fに対応して前記圧電発振器の前記GPS衛星からの測位信号を
探索する周波数範囲をオフセットさせて衛星の捕捉を行う衛星捕捉ステップとを備えたこ
とを特徴とする衛星捕捉制御方法。 - 前記衛星捕捉制御方法で用いられる圧電発振器の近似曲線係数は、前記周波数偏差の曲
線を決定する温度係数A,B,C,Dと、前記周波数偏差曲線のオフセットを決定するオ
フセット係数Eとを含み、
周波数偏差をΔf/f、基準温度をT0、現在温度をT、温度係数をA,B,C,D、
オフセット係数をEとすると、
前記温度係数A,B,C,Dとオフセット係数Eは、
Δf/f=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E (1)
の式において、現在温度をTを種々変化させることによって算出されることを特徴とする
請求項11に記載の衛星捕捉制御方法。 - 前記衛星捕捉制御方法で用いられる圧電発振器の周波数特性の経時変化により前記オフ
セット係数EがE’(=E±ΔE)に変化したとき、
前記衛星捕捉手段は、新たなオフセット係数E’に基づいて、
経時変化後の周波数偏差Δf/f'を、
Δf/f'=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E' (2)
の式で計算するステップと、
該周波数偏差Δf/f'に対応して前記GPS衛星からの測位信号を探索する周波数範囲
をオフセットさせて衛星の捕捉を行う衛星捕捉ステップとを備えたことを特徴とする請求
項12に記載の衛星捕捉制御方法。 - さらに、前記衛星捕捉制御方法で用いられる圧電発振器は製造時における周波数偏差の
オフセット値を補正するオフセット調整ステップを備え、
前記オフセット調整ステップは、前記圧電振動子のオフセット値を補正し、
前記補正されたオフセット値で得られる前記圧電発振器の発振周波数に基づいて、前記
衛星捕捉ステップが衛星の捕捉を行うことを特徴とする請求項11乃至請求項13の何れ
かに記載の衛星捕捉制御方法。 - 前記衛星捕捉制御方法で用いられるオフセット調整手段は、前記圧電振動子を含む発振
回路の発振コンデンサの容量を可変するステップを備えたことを特徴とする請求項14に
記載の衛星捕捉制御方法。
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