JPH11237489A - 基準周波数発生装置 - Google Patents

基準周波数発生装置

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JPH11237489A
JPH11237489A JP10039891A JP3989198A JPH11237489A JP H11237489 A JPH11237489 A JP H11237489A JP 10039891 A JP10039891 A JP 10039891A JP 3989198 A JP3989198 A JP 3989198A JP H11237489 A JPH11237489 A JP H11237489A
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JP
Japan
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frequency
phase
time signal
output
gps time
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JP10039891A
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English (en)
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Junichi Watanabe
順一 渡辺
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Advantest Corp
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Advantest Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】衛星電波の絶対時刻の発生タイミングに位相同
期した基準周波数信号を発生可能とする基準周波数発生
装置を提供する。 【解決手段】GPS衛星電波を受けて絶対時刻信号であ
る1秒単位のGPS時刻信号を出力する衛星電波受信機
を備え、GPS時刻信号に緩やかに追従同期した高精度
な出力周波数foutを発生出力する基準周波数発生装置
において、GPS時刻信号に緩やかに追従して発振する
高精度な発振周波数を受けて所定分周比に分周した出力
周波数foutを発生出力する周波数変換手段の出力位相
をGPS時刻信号のパルスに同期して、所定時間毎に一
定位相状態にする手段を具備している基準周波数発生装
置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、原子周波数標準
器を内蔵する人工衛星からの電波を受信して、高精度な
基準周波数を発生する基準周波数発生装置において、遠
隔地間にある複数の前記基準周波数発生装置が発生出力
する基準周波数の出力位相を同期して発生可能な基準周
波数発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術例について図4の基準周波数発
生装置の構成例を示して以下に説明する。尚、人工衛星
からの電波を受信して、高精度な基準周波数を発生する
基準周波数発生装置の従来公知技術としては、特開平0
6−314192号公報の「基準周波数発生装置」があ
る。
【0003】基準周波数発生装置の一構成としては、図
4に示すように、衛星電波受信機11と、時間間隔測定
部12と、周波数制御用演算手段13と、D/A変換器
14と、分周器15と、電圧制御発振器10と、周波数
変換器A17と、周波数変換器B16とで成る構成例が
ある。
【0004】上述構成の周波数制御用演算手段13によ
れば、内部の推定演算部による長大な時定数とデジタル
PID制御に相当する帰還制御によって、協定世界時刻
に基づくGPS時刻信号S1ppsが軍事上意図的に付与
された擾乱や、電波伝播に伴うゆらぎの影響を受けない
制御アルゴリズムにより高精度高安定な出力周波数fou
tを出力する。
【0005】しかしながら前述擾乱要因、その他要因に
伴って衛星側のGPS時刻信号S1ppsと分周器15側
が分周出力した内部時刻信号V1ppsとの位相差データ
Tidは必ずしも位相差ゼロに収束しない場合がある。あ
るいは位相差ゼロに収束するまでに長い時間がかかる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記説明のように、従
来の基準周波数発生装置では衛星側のGPS時刻信号S
1ppsと内部時刻信号V1ppsとの位相差関係について
は、長大な時定数のデジタルフィルタの各設定条件によ
って必ずしも位相差ゼロに収束しないという難点があっ
た。
【0007】ところで図5に示すように、複数2台の基
準周波数発生装置が数十キロ離れて使用され、これら複
数台の基準周波数発生装置が各々発生出力する各出力周
波数fout1、fout2間の出力位相が一致していることが
要求される利用形態がある。このような利用形態におい
ては、上述した長大な時定数により必ずしも出力位相が
同期しない難点があり、このような利用形態の場合にお
いては実用上の難点があった。
【0008】そこで、本発明が解決しようとする課題
は、衛星電波の絶対時刻の発生タイミングに同期した位
相の基準周波数信号を発生可能とする基準周波数発生装
置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】第1に、上記課題を解決
するために、本発明の構成では、GPS衛星電波を受け
て絶対時刻信号である1秒単位のGPS時刻信号S1pp
sを出力する衛星電波受信機11を備え、GPS時刻信
号S1ppsに緩やかに追従同期した高精度な出力周波数
foutを発生出力する基準周波数発生装置において、G
PS時刻信号S1ppsに緩やかに追従して発振する高精
度な発振周波数10fを受けて、所定分周比に分周した
出力周波数foutを発生出力する周波数変換手段(例え
ば周波数変換器A17b)の出力位相を、GPS時刻信
号S1ppsのパルスに同期して、所定時間毎に一定位相
状態にリセットする手段(例えば位相リセット制御部5
0)を具備していることを特徴とする基準周波数発生装
置である。上記発明によれば、複数台の基準周波数発生
装置間あるいは単独の基準周波数発生装置において、衛
星電波の絶対時刻の発生タイミングに同期した位相の基
準周波数信号(出力周波数fout)を発生可能とする基
準周波数発生装置が実現できる。
【0010】第1図は、本発明に係る解決手段を示して
いる。第2に、上記課題を解決するために、本発明の構
成では、GPS衛星電波を受けて絶対時刻信号である1
秒単位のGPS時刻信号S1ppsを出力する衛星電波受
信機11を備え、時間間隔測定部12と、周波数制御用
演算手段13と、D/A変換器14と、電圧制御発振器
10と、周波数変換器A17bと、周波数変換器B16
と、分周器15とを備えてGPS時刻信号S1ppsに緩
やかに追従同期した高精度な出力周波数foutを発生出
力する基準周波数発生装置において、後述する位相リセ
ット制御部50からのリセットパルス51を受けて、電
圧制御発振器10の発振周波数を所定分周比に分周する
周波数変換器A17bの出力位相を初期位相にリセット
する手段を備える周波数変換器A17bを具備し、GP
S時刻信号S1ppsを受けて計数し、所定計数値毎に自
身の計数値を初期化し、周波数変換器A17bへリセッ
トパルス51を供給する位相リセット制御部50を具備
することを特徴とする基準周波数発生装置がある。
【0011】第2図は、位相リセット制御部50に係る
解決手段を示している。上述位相リセット制御部50と
しては、GPS時刻信号S1ppsを受けて減算計数し、
ゼロ値に達したら自身の計数値を所定計数値にセットし
て繰返し減算計数するダウンカウンタ52を具備し、ダ
ウンカウンタ52のゼロ信号を受けたときに、GPS時
刻信号S1ppsに同期したタイミングでリセットパルス
51を発生するリセットパルス発生部56を具備するこ
とを特徴とする上述基準周波数発生装置がある。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を実施
例と共に図面を参照して詳細に説明する。
【0013】図1は、本発明の基準周波数発生装置の構
成例であり、これを示して以下に説明する。この構成
は、従来の構成要素に対して位相リセット制御部50を
追加した構成で成る。但し、周波数変換器A17bとし
ては出力位相を初期化リセットする機能を備えているも
のとする。
【0014】位相リセット制御部50の内部構成例は図
2に示すように、ダウンカウンタ52と、リセットパル
ス発生部56とで成る。これに対応する周波数変換器A
17bの内部構成例も併せて示す。この周波数変換器A
17bとしては、PLL回路で構成した一例であり、電
圧制御発振器10が出力する発振周波数10fを受け
て、分周器32、33、37によりM/Pの分周比率に
分周し、LPF38のローパスフィルタで基本波成分の
みを通過した出力周波数foutを出力する構成例である。
ここでPは分周器32の分周値とし、Mは分周器33の
分周値とする。
【0015】位相リセット制御部50の動作は、絶対基
準時刻タイミングである1秒単位のGPS時刻信号S1
ppsを受けて、所定時間間隔、例えば1時間となる計数
時間を計数し、1時間経過した毎に、その時点のGPS
時刻信号S1ppsに同期して周波数変換器A17bの出
力位相を初期状態にリセットするものである。この結
果、出力周波数foutの位相は衛星電波の絶対時刻に強
制的に同期されることとなる。但し、この強制的に出力
位相を初期状態にした直後の一時期において、出力周波
数foutが乱れを生じるが、本利用形態では、この乱れ
は支障とはならないものとする。尚、本基準周波数発生
装置自身はGPS時刻信号S1ppsに緩やかに追従して
発振する高精度な発振周波数10fを備えているから頻
繁に強制位相同期を行う必要はない。逆に、GPS時刻
信号S1pps自体には軍事上の故意に付与された揺らぎ
等を有している。これらから、強制的に出力位相を初期
状態にする時間間隔は頻繁に行わない方がよく、実用的
には例えば1時間程度の時間間隔が好ましい。尚、遠隔
地におかれた複数2台の基準周波数発生装置は共に同一
衛星電波を受信しているからして、軍事上の故意に付与
された揺らぎがあっても、これに伴う2台の基準周波数
発生装置間における出力位相の同期性がくずれることは
ない。
【0016】図2のダウンカウンタ52は、プリセット
・ダウンカウンタを用いた具体例であり、当初に例えば
1時間に相当する設定値3600をプリセットし、GP
S時刻信号S1ppsでダウンカウントし、計数値ゼロ信
号をリセットパルス発生部56へ供給し、自身は設定値
にプリセットした後、再び繰返しダウンカウント開始す
る。
【0017】リセットパルス発生部56は、上記ダウン
カウンタ52のゼロ信号を受けたときに、電圧制御発振
器10が出力する発振周波数10fのクロックでGPS
時刻信号S1ppsに同期したタイミングのリセットパル
ス51を1回発生出力する。
【0018】周波数変換器A17b内にある分周器37
は、出力される出力周波数foutの位相分解能を決める
リセット入力端を備える分周器であり、上記リセットパ
ルス51を受けて、分周レジスタの値をゼロに初期化リ
セットする。この結果、GPS時刻信号S1pps即ち、
絶対時刻に強制的に同期される結果、遠隔地のどの地点
においても同一出力位相の出力周波数foutを発生でき
る大きな利点が得られることとなる。
【0019】尚、本発明の構成は、上述実施の形態に限
るものではない。例えば分周器37による位相分解能を
高める為に、所望により図3の構成図に示すように、図
2の周波数変換器A17cの手前に、周波数変換手段1
8、例えば周波数変換器A17と同様のPLL回路やD
DS(Direct Digital Synthesizer)等のシンセサイザ
を挿入し、これにより目的とする出力周波数foutに周
波数変換した周波数信号fout0を出力する。後段の周波
数変換器A17cは分周器33が削除された構成で成
り、前記周波数信号fout0を受ける為、分周器37の分
周比設定値Nを大きくできる利点が得られる。また、図
2の周波数変換器A17bとして、上記リセットパルス
51を受けて、出力位相がリセット可能な機能を備える
シンセサイザやDDS等を用いる構成で実現しても良
い。
【0020】
【発明の効果】本発明は、上述の説明内容から、下記に
記載される効果を奏する。上述説明したように本発明
は、出力周波数foutの出力位相をGPS時刻信号S1p
psの絶対時刻で強制的に同期させる手段を具備する構成
としたことにより、どの地点においても同一出力位相の
出力周波数foutを発生可能となる結果、遠隔地におか
れた複数台の基準周波数発生装置間における基準周波数
の出力周波数foutの出力位相が同期実現できる大きな
利点が得られる。従って本発明の技術的効果は大であ
り、産業上の経済効果も大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の、基準周波数発生装置の構成例であ
る。
【図2】本発明の、位相リセット制御部を説明する構成
例である。
【図3】本発明の、他の位相リセット制御部を説明する
構成例である。
【図4】従来の、基準周波数発生装置の構成例である。
【図5】遠隔地間で2台の基準周波数発生装置を使用す
る説明図である。
【符号の説明】
10 電圧制御発振器 11 衛星電波受信機 12 時間間隔測定部 13 周波数制御用演算手段 14 D/A変換器 15,32,33,37 分周器 16 周波数変換器B 17,17b,17c 周波数変換器A 18 周波数変換手段 50 位相リセット制御部 52 ダウンカウンタ 56 リセットパルス発生部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 GPS衛星電波を受けて絶対時刻信号で
    ある1秒単位のGPS時刻信号を出力する衛星電波受信
    機を備え、該GPS時刻信号に緩やかに追従同期した高
    精度な出力周波数foutを発生出力する基準周波数発生
    装置において、 該GPS時刻信号に緩やかに追従して発振する高精度な
    発振周波数を受けて、所定分周比に分周した出力周波数
    foutを発生出力する周波数変換手段の出力位相を、該
    GPS時刻信号のパルスに同期して、一定位相状態に制
    御する手段を具備していることを特徴とする基準周波数
    発生装置。
  2. 【請求項2】 GPS衛星電波を受けて絶対時刻信号で
    ある1秒単位のGPS時刻信号を出力する衛星電波受信
    機を備え、時間間隔測定部と、周波数制御用演算手段
    と、D/A変換器と、電圧制御発振器と、周波数変換器
    Aと、周波数変換器Bと、分周器とを備えて該GPS時
    刻信号に緩やかに追従同期した高精度な出力周波数fou
    tを発生出力する基準周波数発生装置において、 位相リセット制御部からのリセットパルスを受けて、電
    圧制御発振器の発振周波数を所定分周比に分周する周波
    数変換器Aの出力位相を初期位相にリセットする手段を
    備える周波数変換器Aと、 該GPS時刻信号を受けて計数し、所定計数値毎に自身
    の計数値を初期化し、該周波数変換器Aへリセットパル
    スを供給する位相リセット制御部と、 を具備していることを特徴とする基準周波数発生装置。
  3. 【請求項3】 位相リセット制御部は、 GPS時刻信号を受けて減算計数し、ゼロ値に達したら
    自身の計数値を所定計数値にセットして繰返し減算計数
    するダウンカウンタと、 該ダウンカウンタのゼロ信号を受けたときに、GPS時
    刻信号に同期したタイミングでリセットパルスを発生す
    るリセットパルス発生部と、 を具備していることを特徴とする請求項2記載の基準周
    波数発生装置。
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