JP2003204260A - 温度補償型高周波発振器および通信機器 - Google Patents
温度補償型高周波発振器および通信機器Info
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- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L1/00—Stabilisation of generator output against variations of physical values, e.g. power supply
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＳＡＷ共振子を用いた発振器において、周波
数安定度が高く、広い温度範囲で一定周波数のクロック
信号を出力させる。 【解決手段】 温度補償型水晶発振回路（ＴＣＸＯ１）
の出力信号と、ＳＡＷ共振子を用いた電圧制御型ＳＡＷ
発振回路（ＶＣＳＯ４）の出力信号を分周させた信号と
の位相差に対応する制御電圧をＶＣＳＯ４に供給するこ
とにより、ＶＣＳＯ４の出力信号の周波数を広い温度範
囲で一定周波数に制御する。
数安定度が高く、広い温度範囲で一定周波数のクロック
信号を出力させる。 【解決手段】 温度補償型水晶発振回路（ＴＣＸＯ１）
の出力信号と、ＳＡＷ共振子を用いた電圧制御型ＳＡＷ
発振回路（ＶＣＳＯ４）の出力信号を分周させた信号と
の位相差に対応する制御電圧をＶＣＳＯ４に供給するこ
とにより、ＶＣＳＯ４の出力信号の周波数を広い温度範
囲で一定周波数に制御する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＳＡＷ共振子の周
波数温度特性を温度補償することにより、高い周波数安
定度を有する温度補償型高周波発振器に係る。
波数温度特性を温度補償することにより、高い周波数安
定度を有する温度補償型高周波発振器に係る。
【０００２】
【従来の技術】携帯電話などの通信機器には発振器が搭
載されている。これらの機器は、発振器の出力信号に基
づいて通信データの変調や復調などを行うようになって
いる。そして、近年の通信機器においては、以下のこと
が望まれている。高周波帯域（数百ＭＨｚ〜数ＧＨ
ｚ）における安定した発振（高い周波数安定度）、通
信機器の実用温度範囲における安定した発振（温度補
償）。このような高周波発振を行うための回路として
は、水晶ＡＴ振動子と位相同期ループ（ＰＬＬ）を組み
合わせる回路や、ＳＡＷ共振子を用いた回路が用いられ
ている。
載されている。これらの機器は、発振器の出力信号に基
づいて通信データの変調や復調などを行うようになって
いる。そして、近年の通信機器においては、以下のこと
が望まれている。高周波帯域（数百ＭＨｚ〜数ＧＨ
ｚ）における安定した発振（高い周波数安定度）、通
信機器の実用温度範囲における安定した発振（温度補
償）。このような高周波発振を行うための回路として
は、水晶ＡＴ振動子と位相同期ループ（ＰＬＬ）を組み
合わせる回路や、ＳＡＷ共振子を用いた回路が用いられ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、いずれの回路
においても、高周波において安定な発振を行うためには
不十分であり、通信機器に搭載した場合は、通信エラー
レートが上昇するといった問題を生じることとなってい
た。以下に具体的に説明する。
においても、高周波において安定な発振を行うためには
不十分であり、通信機器に搭載した場合は、通信エラー
レートが上昇するといった問題を生じることとなってい
た。以下に具体的に説明する。
【０００４】＜水晶ＡＴ振動子とＰＬＬを組み合わせる
回路＞この回路は、水晶ＡＴ振動子が、数ＭＨｚ〜数十
ＭＨｚの帯域で安定して共振する特性を有することを利
用した回路である。図７（ａ）は、この回路を例示する
ものである。このように、水晶ＡＴ振動子７ａ、位相比
較回路７ｂ、低域通過フィルタ７ｃ、ＶＣＯ７ｄ、分周
回路７ｅによりＰＬＬ回路が構成される。この回路は、
水晶ＡＴ振動子７ａの発振周波数を逓倍させた信号をＶ
ＣＯ７ｄから出力させて、高周波発振を実現するもので
ある。しかしながら、通常高周波出力を行うために、Ｖ
ＣＯ７ｄに用いられるリングオシレータは、位相ノイズ
特性、及びジッタ特性が低い。このため、この回路に
は、出力信号の周波数安定度が悪くなる問題があった。
回路＞この回路は、水晶ＡＴ振動子が、数ＭＨｚ〜数十
ＭＨｚの帯域で安定して共振する特性を有することを利
用した回路である。図７（ａ）は、この回路を例示する
ものである。このように、水晶ＡＴ振動子７ａ、位相比
較回路７ｂ、低域通過フィルタ７ｃ、ＶＣＯ７ｄ、分周
回路７ｅによりＰＬＬ回路が構成される。この回路は、
水晶ＡＴ振動子７ａの発振周波数を逓倍させた信号をＶ
ＣＯ７ｄから出力させて、高周波発振を実現するもので
ある。しかしながら、通常高周波出力を行うために、Ｖ
ＣＯ７ｄに用いられるリングオシレータは、位相ノイズ
特性、及びジッタ特性が低い。このため、この回路に
は、出力信号の周波数安定度が悪くなる問題があった。
【０００５】＜ＳＡＷ共振子を用いた回路＞ＳＡＷ共振
子とは、弾性体の表面付近でエネルギーが集中して伝播
する性質を利用した共振子である。具体的には、このＳ
ＡＷ共振子は、圧電基板の上に配置されたすだれ状の励
振電極と梯子状の反射器を配置し、励振電極で励振され
た表面波を反射器で反射させることにより、定在波を発
生させる共振子として機能するものである。ＳＡＷ共振
子の共振周波数は、数１０ＭＨｚ〜数ＧＨｚであり、Ｓ
ＡＷ共振子を用いることにより、直接、高周波信号を得
ることができる。図７（ｂ）は、この回路を例示するも
のである。このようなＳＡＷ共振子を用いた回路は、Ｓ
ＡＷ共振子の特性が出力信号の特性を支配することにな
る。しかしながら、ＳＡＷ共振子は、周囲温度の変化に
応じて共振周波数が変動する周波数温度特性を有してい
る。また、ＳＡＷ共振子は、回路に供給される電源電圧
の変動や、経年変化によっても共振周波数が変動する特
性を有している。このため、ＳＡＷ共振子は、出力信号
の周波数が温度等により不安定になるという問題があっ
た。
子とは、弾性体の表面付近でエネルギーが集中して伝播
する性質を利用した共振子である。具体的には、このＳ
ＡＷ共振子は、圧電基板の上に配置されたすだれ状の励
振電極と梯子状の反射器を配置し、励振電極で励振され
た表面波を反射器で反射させることにより、定在波を発
生させる共振子として機能するものである。ＳＡＷ共振
子の共振周波数は、数１０ＭＨｚ〜数ＧＨｚであり、Ｓ
ＡＷ共振子を用いることにより、直接、高周波信号を得
ることができる。図７（ｂ）は、この回路を例示するも
のである。このようなＳＡＷ共振子を用いた回路は、Ｓ
ＡＷ共振子の特性が出力信号の特性を支配することにな
る。しかしながら、ＳＡＷ共振子は、周囲温度の変化に
応じて共振周波数が変動する周波数温度特性を有してい
る。また、ＳＡＷ共振子は、回路に供給される電源電圧
の変動や、経年変化によっても共振周波数が変動する特
性を有している。このため、ＳＡＷ共振子は、出力信号
の周波数が温度等により不安定になるという問題があっ
た。
【０００６】かかる問題を解決するために、例えば可変
容量ダイオード等を使った温度補償回路を別途設けるこ
とにより、ＳＡＷ共振子を温度補償する方法もある。し
かし、この方法は、温度補償を行うのみで、その他の周
波数安定度を高くすることはできなかった。
容量ダイオード等を使った温度補償回路を別途設けるこ
とにより、ＳＡＷ共振子を温度補償する方法もある。し
かし、この方法は、温度補償を行うのみで、その他の周
波数安定度を高くすることはできなかった。
【０００７】本発明は以上の点を考慮して行われたもの
であり、ＳＡＷ共振子を用いた発振器であって、周波数
安定度が高く、広い温度範囲で一定周波数のクロック信
号を出力することができる温度補償型高周波発振器、温
度補償型高周波発振器を用いた通信機器を提供すること
を目的とする。
であり、ＳＡＷ共振子を用いた発振器であって、周波数
安定度が高く、広い温度範囲で一定周波数のクロック信
号を出力することができる温度補償型高周波発振器、温
度補償型高周波発振器を用いた通信機器を提供すること
を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明に係る温度補償型高周波発振器の構成
は、ＳＡＷ共振子を発振させる発振回路であって、供給
される制御電圧に応じて出力信号の周波数が変化する電
圧制御型ＳＡＷ発振回路と、周囲温度に依存しない一定
周波数の信号を出力する温度補償型発振回路と、前記電
圧制御型ＳＡＷ発振回路の出力信号を分周する分周回路
と、前記分周回路の出力信号と前記温度補償型発振回路
の出力信号との位相を比較し、この比較結果に応じた位
相差信号を出力する位相比較回路と、前記位相差信号を
平滑化する低域通過フィルタと、を備え、前記低域通過
フィルタの出力信号を前記制御電圧として前記電圧制御
型ＳＡＷ発振回路に供給することにより位相同期ループ
を形成し、前記電圧制御型ＳＡＷ発振回路の発振出力を
外部に出力することを特徴とする。
ために、本発明に係る温度補償型高周波発振器の構成
は、ＳＡＷ共振子を発振させる発振回路であって、供給
される制御電圧に応じて出力信号の周波数が変化する電
圧制御型ＳＡＷ発振回路と、周囲温度に依存しない一定
周波数の信号を出力する温度補償型発振回路と、前記電
圧制御型ＳＡＷ発振回路の出力信号を分周する分周回路
と、前記分周回路の出力信号と前記温度補償型発振回路
の出力信号との位相を比較し、この比較結果に応じた位
相差信号を出力する位相比較回路と、前記位相差信号を
平滑化する低域通過フィルタと、を備え、前記低域通過
フィルタの出力信号を前記制御電圧として前記電圧制御
型ＳＡＷ発振回路に供給することにより位相同期ループ
を形成し、前記電圧制御型ＳＡＷ発振回路の発振出力を
外部に出力することを特徴とする。
【０００９】このような構成によれば、電圧制御型発振
回路は供給される制御電圧に応じた周波数の信号を出力
し、温度補償型発振回路は周囲温度に依存しない一定周
波数の信号を出力する。そして、位相比較回路は、これ
らの回路から出力される信号の位相差に応じた位相差信
号を出力し、低域通過フィルタはこの位相差信号を平滑
化した後、制御信号として電圧制御型ＳＡＷ発振回路に
出力する。このように、温度補償型高周波発振器をＰＬ
Ｌ回路で構成することにより、周囲温度が変化しても電
圧制御型ＳＡＷ発振回路から出力される信号の周波数が
一定に維持される。
回路は供給される制御電圧に応じた周波数の信号を出力
し、温度補償型発振回路は周囲温度に依存しない一定周
波数の信号を出力する。そして、位相比較回路は、これ
らの回路から出力される信号の位相差に応じた位相差信
号を出力し、低域通過フィルタはこの位相差信号を平滑
化した後、制御信号として電圧制御型ＳＡＷ発振回路に
出力する。このように、温度補償型高周波発振器をＰＬ
Ｌ回路で構成することにより、周囲温度が変化しても電
圧制御型ＳＡＷ発振回路から出力される信号の周波数が
一定に維持される。
【００１０】また、前記温度補償型発振回路には、水晶
ＡＴ振動子を用いた温度補償型水晶発振回路（ＴＣＸ
Ｏ）が望ましい。ＴＣＸＯを用いることで、高性能かつ
小型な温度補償型発振回路をより安価に提供することが
できる。
ＡＴ振動子を用いた温度補償型水晶発振回路（ＴＣＸ
Ｏ）が望ましい。ＴＣＸＯを用いることで、高性能かつ
小型な温度補償型発振回路をより安価に提供することが
できる。
【００１１】また、本発明に係る温度補償型高周波発振
器の構成は、ＳＡＷ共振子を発振させる発振回路であっ
て、供給される制御電圧に応じて出力信号の周波数が変
化する電圧制御型ＳＡＷ発振回路と、周囲温度に依存し
ない一定周波数の信号を出力する温度補償型発振回路
と、前記電圧制御型ＳＡＷ発振回路の出力信号を分周す
る分周回路と、前記分周回路の出力信号と前記温度補償
型発振回路の出力信号との位相を比較し、この比較結果
に応じた位相差信号を出力する位相比較回路と、前記位
相差信号に応じた信号を生成するＤＳＰ（ディジタル信
号プロセッサ）とを備え、前記ＤＳＰにより生成された
信号を前記制御信号として前記電圧制御型ＳＡＷ発振回
路に供給することにより位相同期ループを形成し、上記
電圧制御型ＳＡＷ発振回路の発振出力を外部に出力する
ことを特徴とするものであってもよい。
器の構成は、ＳＡＷ共振子を発振させる発振回路であっ
て、供給される制御電圧に応じて出力信号の周波数が変
化する電圧制御型ＳＡＷ発振回路と、周囲温度に依存し
ない一定周波数の信号を出力する温度補償型発振回路
と、前記電圧制御型ＳＡＷ発振回路の出力信号を分周す
る分周回路と、前記分周回路の出力信号と前記温度補償
型発振回路の出力信号との位相を比較し、この比較結果
に応じた位相差信号を出力する位相比較回路と、前記位
相差信号に応じた信号を生成するＤＳＰ（ディジタル信
号プロセッサ）とを備え、前記ＤＳＰにより生成された
信号を前記制御信号として前記電圧制御型ＳＡＷ発振回
路に供給することにより位相同期ループを形成し、上記
電圧制御型ＳＡＷ発振回路の発振出力を外部に出力する
ことを特徴とするものであってもよい。
【００１２】このような構成によれば、位相同期ループ
において低域通過フィルタ（ループフィルタ）がＩＣ上
に集積化することが可能になるため、回路の小型化と、
外来ノイズに対する耐ノイズ性が向上する、という効果
を有する。さらに、上述した各構成の温度補償型高周波
発振器を通信機器に備えることとしてもよい。
において低域通過フィルタ（ループフィルタ）がＩＣ上
に集積化することが可能になるため、回路の小型化と、
外来ノイズに対する耐ノイズ性が向上する、という効果
を有する。さらに、上述した各構成の温度補償型高周波
発振器を通信機器に備えることとしてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に本発明の好適な実施形態につ
いて図面を参照しながら説明する。
いて図面を参照しながら説明する。
【００１４】Ａ：第１実施形態
図１は、この発明の一実施形態である温度補償型高周波
発振器１００の構成を示すブロック図である。温度補償
型高周波発振器１００は、図１に示すように、温度補償
型水晶発振回路１（以下、ＴＣＸＯ１という）、位相比
較回路２、低域通過フィルタ３、電圧制御型ＳＡＷ発振
回路４（以下、ＶＣＳＯ４という）および分周回路５を
備えている。
発振器１００の構成を示すブロック図である。温度補償
型高周波発振器１００は、図１に示すように、温度補償
型水晶発振回路１（以下、ＴＣＸＯ１という）、位相比
較回路２、低域通過フィルタ３、電圧制御型ＳＡＷ発振
回路４（以下、ＶＣＳＯ４という）および分周回路５を
備えている。
【００１５】ＴＣＸＯ１は、当該温度補償型高周波発振
器１００の実用温度範囲を含む広い温度範囲において、
数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの周波数範囲にある一定周波数の
クロック信号Ｓ１を出力する。かかるＴＣＸＯ１は、温
度補償回路１−ａと、電圧制御型発振回路１−ｂと、安
定化電源部１−ｃを備えている。温度補償回路１−ａ
は、温度補償型高周波発振器１００の周囲温度に応じ
て、電圧制御型発振回路１−ｂの圧電振動子の周波数温
度特性を温度補償するための電圧レベルの信号Ｓtmpを
出力する。電圧制御型発振回路１−ｂは、水晶振動子を
備え、温度補償回路１−ａから出力された信号Ｓtmpの
電圧レベルに応じた周波数のクロック信号Ｓ１を出力す
る。また、電圧制御型発振回路１−ｂは安定化電源部１
−ｃにより安定な電源を供給され、安定的な周波数のク
ロック信号Ｓ１を出力する。なお、上記圧電振動子には
水晶ＡＴ振動子が望ましく、このようなＴＣＸＯは、数
ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの発振周波数を出力する。また、Ｔ
ＣＸＯは、近年の携帯機器の普及により、高精度かつ小
型であるものが安価で入手可能である。
器１００の実用温度範囲を含む広い温度範囲において、
数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの周波数範囲にある一定周波数の
クロック信号Ｓ１を出力する。かかるＴＣＸＯ１は、温
度補償回路１−ａと、電圧制御型発振回路１−ｂと、安
定化電源部１−ｃを備えている。温度補償回路１−ａ
は、温度補償型高周波発振器１００の周囲温度に応じ
て、電圧制御型発振回路１−ｂの圧電振動子の周波数温
度特性を温度補償するための電圧レベルの信号Ｓtmpを
出力する。電圧制御型発振回路１−ｂは、水晶振動子を
備え、温度補償回路１−ａから出力された信号Ｓtmpの
電圧レベルに応じた周波数のクロック信号Ｓ１を出力す
る。また、電圧制御型発振回路１−ｂは安定化電源部１
−ｃにより安定な電源を供給され、安定的な周波数のク
ロック信号Ｓ１を出力する。なお、上記圧電振動子には
水晶ＡＴ振動子が望ましく、このようなＴＣＸＯは、数
ＭＨｚ〜数十ＭＨｚの発振周波数を出力する。また、Ｔ
ＣＸＯは、近年の携帯機器の普及により、高精度かつ小
型であるものが安価で入手可能である。
【００１６】分周回路５は、ＶＣＳＯ４から出力される
クロック信号Ｓ４を分周して分周信号Ｓ５を出力する。
ここで、分周回路５の分周比１／Ｍは、基準温度（例え
ば、２５℃）において、分周信号Ｓ５の周波数が、ＴＣ
ＸＯ１から出力されるクロック信号Ｓ１の周波数に等し
くなる分周比に設定されている。
クロック信号Ｓ４を分周して分周信号Ｓ５を出力する。
ここで、分周回路５の分周比１／Ｍは、基準温度（例え
ば、２５℃）において、分周信号Ｓ５の周波数が、ＴＣ
ＸＯ１から出力されるクロック信号Ｓ１の周波数に等し
くなる分周比に設定されている。
【００１７】位相比較回路２は、ＴＣＸＯ１から出力さ
れるクロック信号Ｓ１と、分周回路５から出力される分
周信号Ｓ５とを比較して得られた位相差に応じた位相差
信号Ｓ２を出力する。低域通過フィルタ３は、位相比較
回路２から出力される位相差信号Ｓ２を平滑化させたも
のを、制御信号Ｓ３としてＶＣＳＯ４に出力する。具体
的に説明すると、この低域通過フィルタ３は、位相差信
号Ｓ２の平均信号レベルに対応する信号を制御信号Ｓ３
としてＶＣＳＯ４に出力する処理を行う。
れるクロック信号Ｓ１と、分周回路５から出力される分
周信号Ｓ５とを比較して得られた位相差に応じた位相差
信号Ｓ２を出力する。低域通過フィルタ３は、位相比較
回路２から出力される位相差信号Ｓ２を平滑化させたも
のを、制御信号Ｓ３としてＶＣＳＯ４に出力する。具体
的に説明すると、この低域通過フィルタ３は、位相差信
号Ｓ２の平均信号レベルに対応する信号を制御信号Ｓ３
としてＶＣＳＯ４に出力する処理を行う。
【００１８】以下、位相比較回路２および低域通過フィ
ルタ３の動作内容を、図２及び図３に基づいて詳細に説
明する。まず、位相比較回路２は、クロック信号Ｓ１の
立ち上がり（または立ち下がり）から分周信号Ｓ５の立
ち上がり（または立ち下り）までの期間に対応するパル
ス幅のパルス信号ＳＰを信号Ｓ２として出力する。低域
通過フィルタ３は、このパルス信号ＳＰ（信号Ｓ２）を
平滑化させ、パルス信号ＳＰの平均電圧レベルの信号
を、制御信号Ｓ３として出力する。従って、図２に示す
ように、信号Ｓ１と信号Ｓ５との周波数が等しく、パル
ス信号ＳＰのハイレベル期間ＴＡ−１、ＴＡ−２、ＴＡ
−３、・・・がすべて同じ時間幅になる場合、低域通過
フィルタ３は、信号Ｓ１と信号Ｓ５との位相差が一定で
ある旨を示す電圧レベル（基準電圧レベルＶref）の制
御信号Ｓ３を出力する。
ルタ３の動作内容を、図２及び図３に基づいて詳細に説
明する。まず、位相比較回路２は、クロック信号Ｓ１の
立ち上がり（または立ち下がり）から分周信号Ｓ５の立
ち上がり（または立ち下り）までの期間に対応するパル
ス幅のパルス信号ＳＰを信号Ｓ２として出力する。低域
通過フィルタ３は、このパルス信号ＳＰ（信号Ｓ２）を
平滑化させ、パルス信号ＳＰの平均電圧レベルの信号
を、制御信号Ｓ３として出力する。従って、図２に示す
ように、信号Ｓ１と信号Ｓ５との周波数が等しく、パル
ス信号ＳＰのハイレベル期間ＴＡ−１、ＴＡ−２、ＴＡ
−３、・・・がすべて同じ時間幅になる場合、低域通過
フィルタ３は、信号Ｓ１と信号Ｓ５との位相差が一定で
ある旨を示す電圧レベル（基準電圧レベルＶref）の制
御信号Ｓ３を出力する。
【００１９】一方、図３に例示するように、分周信号Ｓ
５の周波数がある時刻ＴＸに変化した場合、パルス信号
ＳＰのハイレベル期間ＴＡ−４、ＴＡ−５は同じ値であ
るが、計測時間ＴＡ−６は異なる値になる。この場合、
時刻ＴＸ以降、低域通過フィルタ３は、信号Ｓ１と信号
Ｓ５との位相差に応じた電圧レベルの制御信号Ｓ３（基
準電圧レベルＶrefとは異なるレベル）を出力する。こ
のように、低域通過フィルタ３は、クロック信号Ｓ１と
分周信号Ｓ５との位相差に応じて、基準電位レベルＶre
fを中心として電圧レベルが変化する制御信号Ｓ３を出
力することになる。
５の周波数がある時刻ＴＸに変化した場合、パルス信号
ＳＰのハイレベル期間ＴＡ−４、ＴＡ−５は同じ値であ
るが、計測時間ＴＡ−６は異なる値になる。この場合、
時刻ＴＸ以降、低域通過フィルタ３は、信号Ｓ１と信号
Ｓ５との位相差に応じた電圧レベルの制御信号Ｓ３（基
準電圧レベルＶrefとは異なるレベル）を出力する。こ
のように、低域通過フィルタ３は、クロック信号Ｓ１と
分周信号Ｓ５との位相差に応じて、基準電位レベルＶre
fを中心として電圧レベルが変化する制御信号Ｓ３を出
力することになる。
【００２０】電圧制御型ＳＡＷ発振回路（ＶＣＳＯ）４
は、ＳＡＷ共振子４−ａを発振させる電圧制御型発振回
路である。この回路４は、制御信号Ｓ３の電圧レベルに
比例して周波数が、例えば約百ＭＨｚ〜数ＧＨｚの範囲
で変化するクロック信号Ｓ４を出力する。上記構成によ
って、温度補償型高周波発振器１００は、位相同期ルー
プ（ＰＬＬ）回路を構成する。
は、ＳＡＷ共振子４−ａを発振させる電圧制御型発振回
路である。この回路４は、制御信号Ｓ３の電圧レベルに
比例して周波数が、例えば約百ＭＨｚ〜数ＧＨｚの範囲
で変化するクロック信号Ｓ４を出力する。上記構成によ
って、温度補償型高周波発振器１００は、位相同期ルー
プ（ＰＬＬ）回路を構成する。
【００２１】次に、本実施形態の具体的な動作を説明す
る。この温度補償型高周波発振器１００において、ま
ず、ＴＣＸＯ１のクロック信号Ｓ１と、ＶＣＳＯ４の周
波数出力Ｓ４をＭ分周した分周回路５の分周信号Ｓ５と
の位相が位相比較回路２で比較される。位相比較回路２
からは、位相比較結果に応じた信号Ｓ２が出力される。
この出力信号Ｓ２は、低域通過フィルタ３により平滑化
された制御信号Ｓ３としてＶＣＳＯ４に出力される。こ
こで、制御信号Ｓ３の電圧レベルは、信号Ｓ２の電圧レ
ベルを平均化したものに対応している。
る。この温度補償型高周波発振器１００において、ま
ず、ＴＣＸＯ１のクロック信号Ｓ１と、ＶＣＳＯ４の周
波数出力Ｓ４をＭ分周した分周回路５の分周信号Ｓ５と
の位相が位相比較回路２で比較される。位相比較回路２
からは、位相比較結果に応じた信号Ｓ２が出力される。
この出力信号Ｓ２は、低域通過フィルタ３により平滑化
された制御信号Ｓ３としてＶＣＳＯ４に出力される。こ
こで、制御信号Ｓ３の電圧レベルは、信号Ｓ２の電圧レ
ベルを平均化したものに対応している。
【００２２】位相比較回路２は、信号Ｓ１と信号Ｓ５と
の周波数が等しく位相差が一定の場合、基準電圧レベル
Ｖrefを有する制御信号Ｓ３をＶＣＳＯ４に出力する。
ＶＣＳＯ４は、この制御信号Ｓ３の電圧レベル（ここで
は基準電圧レベルＶref）に対応する周波数のクロック
信号Ｓ４を出力する。このように、信号Ｓ１と信号Ｓ５
との位相が同じ場合、温度補償された一定周波数のクロ
ック信号Ｓ１は、クロック信号Ｓ４を分周した分周信号
Ｓ５の位相と一致した状態に維持される（ロックされ
る）。これにより、ＶＣＳＯ４は、クロック信号Ｓ１の
周波数をＭ倍した一定周波数のクロック信号Ｓ４を継続
して出力する。
の周波数が等しく位相差が一定の場合、基準電圧レベル
Ｖrefを有する制御信号Ｓ３をＶＣＳＯ４に出力する。
ＶＣＳＯ４は、この制御信号Ｓ３の電圧レベル（ここで
は基準電圧レベルＶref）に対応する周波数のクロック
信号Ｓ４を出力する。このように、信号Ｓ１と信号Ｓ５
との位相が同じ場合、温度補償された一定周波数のクロ
ック信号Ｓ１は、クロック信号Ｓ４を分周した分周信号
Ｓ５の位相と一致した状態に維持される（ロックされ
る）。これにより、ＶＣＳＯ４は、クロック信号Ｓ１の
周波数をＭ倍した一定周波数のクロック信号Ｓ４を継続
して出力する。
【００２３】ここで、周囲温度が変化することにより、
周波数温度特性を有するＳＡＷ共振子４−ａがＶＣＳＯ
４のクロック信号Ｓ４の周波数を変化させると、分周信
号Ｓ５の周波数が変化する。これにより、信号Ｓ１と信
号Ｓ５との位相は異なるものになる。この場合、位相比
較回路２は、信号Ｓ１と信号Ｓ５との位相差に応じた位
相差信号Ｓ２を出力する。位相差信号Ｓ２は、低域通過
フィルタ３によって平滑化され、所定電圧レベル（基準
値Ｖrefとは異なるレベル）の制御信号Ｓ３としてＶＣ
ＳＯ４に出力される。ＶＣＳＯ４は、制御信号Ｓ３の電
圧レベルに対応する周波数のクロック信号Ｓ４を出力す
ることにより、クロック信号Ｓ１と分周信号Ｓ５との位
相差がなくなるように、クロック信号Ｓ４の周波数を制
御することになる。このように、温度補償型発振器１０
０の位相同期ループは、周囲温度が変化して信号Ｓ１と
信号Ｓ５との位相が異なった場合であっても、ただちに
信号Ｓ５と信号Ｓ１との位相差が一定になるように動作
する。この結果、ＶＣＳＯ４は、クロック信号Ｓ１の周
波数をＭ倍した一定周波数のクロック信号Ｓ４を継続し
て出力することが可能となる。
周波数温度特性を有するＳＡＷ共振子４−ａがＶＣＳＯ
４のクロック信号Ｓ４の周波数を変化させると、分周信
号Ｓ５の周波数が変化する。これにより、信号Ｓ１と信
号Ｓ５との位相は異なるものになる。この場合、位相比
較回路２は、信号Ｓ１と信号Ｓ５との位相差に応じた位
相差信号Ｓ２を出力する。位相差信号Ｓ２は、低域通過
フィルタ３によって平滑化され、所定電圧レベル（基準
値Ｖrefとは異なるレベル）の制御信号Ｓ３としてＶＣ
ＳＯ４に出力される。ＶＣＳＯ４は、制御信号Ｓ３の電
圧レベルに対応する周波数のクロック信号Ｓ４を出力す
ることにより、クロック信号Ｓ１と分周信号Ｓ５との位
相差がなくなるように、クロック信号Ｓ４の周波数を制
御することになる。このように、温度補償型発振器１０
０の位相同期ループは、周囲温度が変化して信号Ｓ１と
信号Ｓ５との位相が異なった場合であっても、ただちに
信号Ｓ５と信号Ｓ１との位相差が一定になるように動作
する。この結果、ＶＣＳＯ４は、クロック信号Ｓ１の周
波数をＭ倍した一定周波数のクロック信号Ｓ４を継続し
て出力することが可能となる。
【００２４】以上のように、温度補償型高周波発振器１
００を、ＴＣＸＯ１、位相比較回路２、低域通過フィル
タ３、ＶＣＳＯ４、分周回路５によってＰＬＬ回路を構
成することにより、周囲温度が変化しても、ＶＣＳＯ４
から出力される高周波のクロック信号Ｓ４の周波数を一
定に維持することができる。
００を、ＴＣＸＯ１、位相比較回路２、低域通過フィル
タ３、ＶＣＳＯ４、分周回路５によってＰＬＬ回路を構
成することにより、周囲温度が変化しても、ＶＣＳＯ４
から出力される高周波のクロック信号Ｓ４の周波数を一
定に維持することができる。
【００２５】ここで、温度補償型高周波発振器１００に
供給される電源電圧に変動が起こると、ＶＣＳＯ４に供
給される電源電圧が変動することになる。このことで、
ＶＣＳＯ４から出力されるクロック信号Ｓ４の周波数が
変化する。一方、ＴＣＸＯ１は安定化電源部１−ｃを備
えているため、電源電圧変動が起こった場合であって
も、ＴＣＸＯ１から出力されるクロック信号Ｓ１の周波
数は変動しない。このように、電源電圧の変動が起こっ
た場合、ＶＣＳＯ４のクロック信号Ｓ４の周波数が変化
し、分周信号Ｓ５の周波数が変化すると、位相比較回路
２は、分周信号Ｓ５とクロック信号Ｓ１の位相差に応じ
た位相差信号Ｓ２を出力する。この信号Ｓ２は、低域通
過フィルタ３によって平滑化され、電圧レベル（基準値
Ｖrefとは異なるレベル）の制御信号Ｓ３としてＶＣＳ
Ｏ４に出力される。ＶＣＳＯ４は、制御信号Ｓ３の電圧
レベルに対応する周波数のクロック信号Ｓ４を出力する
ことによって、クロック信号Ｓ１と分周信号Ｓ５との位
相差がなくなるように、クロック信号Ｓ４の周波数が制
御される。
供給される電源電圧に変動が起こると、ＶＣＳＯ４に供
給される電源電圧が変動することになる。このことで、
ＶＣＳＯ４から出力されるクロック信号Ｓ４の周波数が
変化する。一方、ＴＣＸＯ１は安定化電源部１−ｃを備
えているため、電源電圧変動が起こった場合であって
も、ＴＣＸＯ１から出力されるクロック信号Ｓ１の周波
数は変動しない。このように、電源電圧の変動が起こっ
た場合、ＶＣＳＯ４のクロック信号Ｓ４の周波数が変化
し、分周信号Ｓ５の周波数が変化すると、位相比較回路
２は、分周信号Ｓ５とクロック信号Ｓ１の位相差に応じ
た位相差信号Ｓ２を出力する。この信号Ｓ２は、低域通
過フィルタ３によって平滑化され、電圧レベル（基準値
Ｖrefとは異なるレベル）の制御信号Ｓ３としてＶＣＳ
Ｏ４に出力される。ＶＣＳＯ４は、制御信号Ｓ３の電圧
レベルに対応する周波数のクロック信号Ｓ４を出力する
ことによって、クロック信号Ｓ１と分周信号Ｓ５との位
相差がなくなるように、クロック信号Ｓ４の周波数が制
御される。
【００２６】以上のように、電源電圧の変動が起こり、
クロック信号Ｓ４の周波数が変化した場合であっても、
周波数が変化しないクロック信号Ｓ１を基準として、ク
ロック信号Ｓ４の周波数はただちに回復される。この結
果、ＶＣＳＯ４は、クロック信号Ｓ１の周波数をＭ倍し
た一定周波数のクロック信号Ｓ４を継続して出力するこ
とができる。
クロック信号Ｓ４の周波数が変化した場合であっても、
周波数が変化しないクロック信号Ｓ１を基準として、ク
ロック信号Ｓ４の周波数はただちに回復される。この結
果、ＶＣＳＯ４は、クロック信号Ｓ１の周波数をＭ倍し
た一定周波数のクロック信号Ｓ４を継続して出力するこ
とができる。
【００２７】なお、一般に、ＴＣＸＯ１の経年変化は、
ＶＣＳＯ４の経年変化に対して比較的小さいものであ
る。よって、経年変化によって、クロック信号Ｓ４の周
波数が変化した場合であっても、経年変化により周波数
が変化しないクロック信号Ｓ１を基準として、クロック
信号Ｓ４の周波数はただちに回復されることになる。こ
の結果、ＶＣＳＯ４は、クロック信号Ｓ１の周波数をＭ
倍した一定周波数のクロック信号Ｓ４を継続して出力す
る。すなわち、ＶＣＳＯ４の経年変化はＴＣＸＯ１によ
って補正されることになる。
ＶＣＳＯ４の経年変化に対して比較的小さいものであ
る。よって、経年変化によって、クロック信号Ｓ４の周
波数が変化した場合であっても、経年変化により周波数
が変化しないクロック信号Ｓ１を基準として、クロック
信号Ｓ４の周波数はただちに回復されることになる。こ
の結果、ＶＣＳＯ４は、クロック信号Ｓ１の周波数をＭ
倍した一定周波数のクロック信号Ｓ４を継続して出力す
る。すなわち、ＶＣＳＯ４の経年変化はＴＣＸＯ１によ
って補正されることになる。
【００２８】以上説明したように、本発明の実施形態に
係る温度補償型高周波発振器１００は、ＶＣＳＯ４と、
このＶＣＳＯ４よりも高精度でかつ高安定であるＴＣＸ
Ｏ１を備えたＰＬＬ回路により構成される。これによ
り、クロック信号Ｓ４の周波数精度と周波数安定度を高
くすることができる。この温度補償型高周波発振器１０
０は、数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚの高い周波数帯で、高い周
波数安定度を満足することができる。この温度補償型高
周波発振器１００を通信機器に搭載した場合には、高周
波を利用して大容量データ通信を問題なく行うことがで
きる。
係る温度補償型高周波発振器１００は、ＶＣＳＯ４と、
このＶＣＳＯ４よりも高精度でかつ高安定であるＴＣＸ
Ｏ１を備えたＰＬＬ回路により構成される。これによ
り、クロック信号Ｓ４の周波数精度と周波数安定度を高
くすることができる。この温度補償型高周波発振器１０
０は、数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚの高い周波数帯で、高い周
波数安定度を満足することができる。この温度補償型高
周波発振器１００を通信機器に搭載した場合には、高周
波を利用して大容量データ通信を問題なく行うことがで
きる。
【００２９】Ｂ：第２実施形態
図４は、第２実施形態に係る温度補償型高周波発振器２
００の構成概略図である。第１実施形態に係る温度補償
型高周波発振器１００の構成と異なる点は、低域通過フ
ィルタ３の代わりにＤＳＰ（Digital Signal Processo
r）３０１を用いたことにある。ＤＳＰ３０１は、位相
比較回路２から出力される位相差信号Ｓ２Ａを受け、演
算によって算出した制御電圧Ｓ３Ａを出力し、この制御
電圧Ｓ３ＡによってＶＣＳＯ４を制御する。
００の構成概略図である。第１実施形態に係る温度補償
型高周波発振器１００の構成と異なる点は、低域通過フ
ィルタ３の代わりにＤＳＰ（Digital Signal Processo
r）３０１を用いたことにある。ＤＳＰ３０１は、位相
比較回路２から出力される位相差信号Ｓ２Ａを受け、演
算によって算出した制御電圧Ｓ３Ａを出力し、この制御
電圧Ｓ３ＡによってＶＣＳＯ４を制御する。
【００３０】第１実施形態において、低域通過フィルタ
３は、通常アナログフィルタによって構成される。しか
し、一般的なアナログフィルタは、ＩＣ化が困難である
ため、回路基板を小型化するのが難しい。また、アナロ
グフィルタは高インピーダンス回路であり、外来ノイズ
に影響を受けやすいという問題もある。特に、本発明が
用いられる通信機器においては、周辺に様々な高周波ノ
イズがある。このため、通信機器は、外来ノイズの影響
を受けやすい特性が重大な問題である。さらに、通信機
器の周辺には同様のＰＬＬ回路が存在することも多いた
め、ＰＬＬ回路の相互干渉の影響を受けやすいという問
題もある。本実施形態においては、低域通過フィルタ３
の代わりにＤＳＰ３０１を採用することにより、上述し
た第１実施形態における低域通過フィルタ３はＩＣ上に
集積化することが可能になる。このため、ＩＣ化による
小型化が可能となり、さらに、外来のノイズに対する影
響が受けにくい、といった耐ノイズ性を向上させること
ができる。
３は、通常アナログフィルタによって構成される。しか
し、一般的なアナログフィルタは、ＩＣ化が困難である
ため、回路基板を小型化するのが難しい。また、アナロ
グフィルタは高インピーダンス回路であり、外来ノイズ
に影響を受けやすいという問題もある。特に、本発明が
用いられる通信機器においては、周辺に様々な高周波ノ
イズがある。このため、通信機器は、外来ノイズの影響
を受けやすい特性が重大な問題である。さらに、通信機
器の周辺には同様のＰＬＬ回路が存在することも多いた
め、ＰＬＬ回路の相互干渉の影響を受けやすいという問
題もある。本実施形態においては、低域通過フィルタ３
の代わりにＤＳＰ３０１を採用することにより、上述し
た第１実施形態における低域通過フィルタ３はＩＣ上に
集積化することが可能になる。このため、ＩＣ化による
小型化が可能となり、さらに、外来のノイズに対する影
響が受けにくい、といった耐ノイズ性を向上させること
ができる。
【００３１】また、第１実施形態においては、図５
（ａ）に示すように、位相比較回路２０１およびチャー
ジポンプ２０２によって構成される位相比較回路２に、
低域通過フィルタ３を接続した回路構成となっていた。
そこで、第２実施形態では、図４に示す回路構成のみで
なく、図５（ｂ）に示すように、位相比較回路２に低域
通過フィルタ３を接続した回路構成を、位相比較回路２
０１にＤＳＰ３０１を接続した回路構成に置き換えても
よい。この場合、ＤＳＰ３０１は、チャージポンプ２０
２および低域通過フィルタ３のアナログ動作を、位相測
定回路２０１からの位相差信号を受けてディジタル演算
的に演算された制御電圧Ｓ３Ｂとして出力し、ＶＣＳＯ
４Ａを制御するようになる。
（ａ）に示すように、位相比較回路２０１およびチャー
ジポンプ２０２によって構成される位相比較回路２に、
低域通過フィルタ３を接続した回路構成となっていた。
そこで、第２実施形態では、図４に示す回路構成のみで
なく、図５（ｂ）に示すように、位相比較回路２に低域
通過フィルタ３を接続した回路構成を、位相比較回路２
０１にＤＳＰ３０１を接続した回路構成に置き換えても
よい。この場合、ＤＳＰ３０１は、チャージポンプ２０
２および低域通過フィルタ３のアナログ動作を、位相測
定回路２０１からの位相差信号を受けてディジタル演算
的に演算された制御電圧Ｓ３Ｂとして出力し、ＶＣＳＯ
４Ａを制御するようになる。
【００３２】Ｃ：変形例
以上、本発明の実施形態について説明したが、この実施
形態はあくまでも例示であり、本発明の趣旨の範囲内で
変形することができる。
形態はあくまでも例示であり、本発明の趣旨の範囲内で
変形することができる。
【００３３】例えば、上述した各実施形態に係る温度補
償型高周波発振器１００、２００を搭載した通信機器に
本発明を適用させてもよい。図６は本発明に係る発振器
を用いた光インターフェースモジュール５００の概要構
成図である。光インターフェースモジュール５００は、
光ネットワークを介したデータ授受などを実行するため
に、光信号と電気信号との信号変換を行う。例えば、１
０．３１２５Ｇｂｐｓの光信号と、３．１２５Ｇｂｐｓ
の電気信号（４系統）との信号変換を行う。電気／光変
換部５１６は、Ｐ／Ｓ（パラレル／シリアル）変換部５
１４から出力された電気信号を光信号に変換し、光ネッ
トワーク側に出力する。光／電気変換部５１７は、光ネ
ットワーク側から出力された光信号を電気信号に変換
し、Ｓ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換部５１５に出力
する。発振器５３１、５３２は、本発明に係る温度補償
型高周波発振器１００（又は温度補償型高周波発振器２
００）であり、周囲温度によらず一定周波数のクロック
信号を出力する。そして、このクロック信号は、ビット
符号変換部５１３を介して接続された３．２１５Ｇｂｐ
ｓのＳ／Ｐ変換部５１１およびＰ／Ｓ変換部５１２、１
０．３１２５ＧｂｐｓのＰ／Ｓ変換部５１４およびＳ／
Ｐ変換部５１５の各回路における基準信号として用いら
れる。
償型高周波発振器１００、２００を搭載した通信機器に
本発明を適用させてもよい。図６は本発明に係る発振器
を用いた光インターフェースモジュール５００の概要構
成図である。光インターフェースモジュール５００は、
光ネットワークを介したデータ授受などを実行するため
に、光信号と電気信号との信号変換を行う。例えば、１
０．３１２５Ｇｂｐｓの光信号と、３．１２５Ｇｂｐｓ
の電気信号（４系統）との信号変換を行う。電気／光変
換部５１６は、Ｐ／Ｓ（パラレル／シリアル）変換部５
１４から出力された電気信号を光信号に変換し、光ネッ
トワーク側に出力する。光／電気変換部５１７は、光ネ
ットワーク側から出力された光信号を電気信号に変換
し、Ｓ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換部５１５に出力
する。発振器５３１、５３２は、本発明に係る温度補償
型高周波発振器１００（又は温度補償型高周波発振器２
００）であり、周囲温度によらず一定周波数のクロック
信号を出力する。そして、このクロック信号は、ビット
符号変換部５１３を介して接続された３．２１５Ｇｂｐ
ｓのＳ／Ｐ変換部５１１およびＰ／Ｓ変換部５１２、１
０．３１２５ＧｂｐｓのＰ／Ｓ変換部５１４およびＳ／
Ｐ変換部５１５の各回路における基準信号として用いら
れる。
【００３４】このように、本発明に係る温度補償型高周
波発振器１００（又は温度補償型高周波発振器２００）
を使用することにより、光インターフェースモジュール
５００は、周囲温度に影響されず、安定したデータの授
受を可能にする光ネットワークを実現することができ
る。
波発振器１００（又は温度補償型高周波発振器２００）
を使用することにより、光インターフェースモジュール
５００は、周囲温度に影響されず、安定したデータの授
受を可能にする光ネットワークを実現することができ
る。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＳＡＷ共振子を用いた発振器において、周波数安定度が
高く、広い温度範囲で一定周波数のクロック信号を出力
する温度補償型高周波発振器を提供することができる。
ＳＡＷ共振子を用いた発振器において、周波数安定度が
高く、広い温度範囲で一定周波数のクロック信号を出力
する温度補償型高周波発振器を提供することができる。
【図１】 本発明の第１実施形態に係る温度補償型高周
波発振器１００の構成図である。
波発振器１００の構成図である。
【図２】 同温度補償型高周波発振器１００の位相比較
回路２の動作内容を説明するための図である。
回路２の動作内容を説明するための図である。
【図３】 同温度補償型高周波発振器１００の位相比較
回路２の動作内容を説明するための図である。
回路２の動作内容を説明するための図である。
【図４】 本発明の第２実施形態に係る温度補償型高周
波発振器２００の構成図である。
波発振器２００の構成図である。
【図５】 同温度補償型高周波発振器２００のＤＳＰ３
０１周辺の構成を示す図である。
０１周辺の構成を示す図である。
【図６】 本発明の変形例を説明するための図である。
【図７】 従来技術を説明するための図である。
１、１Ａ……温度補償型水晶発振回路（ＴＣＸＯ）、
１−ａ……温度補償回路、
１−ｂ……電圧制御型発振回路、
１−ｃ……安定化電源部、
２、２Ａ、２０１……位相比較回路、
３……低域通過フィルタ、
４、４Ａ……電圧制御型ＳＡＷ発振回路（ＶＣＳＯ）、
４−ａ……ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）共振子、
５、５Ａ……分周回路、
１００、２００……温度補償型高周波発振器、
３０１……ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、
３０２……温度検出回路。
Claims (6)
- 【請求項１】 ＳＡＷ共振子を発振させる発振回路であ
って、 供給される制御電圧に応じて出力信号の周波数が変化す
る電圧制御型ＳＡＷ発振回路と、 周囲温度に依存しない一定周波数の信号を出力する温度
補償型発振回路と、 前記電圧制御型ＳＡＷ発振回路の出力信号を分周する分
周回路と、 前記分周回路の出力信号と前記温度補償型発振回路の出
力信号との位相を比較し、この比較結果に応じた位相差
信号を出力する位相比較回路と、 前記位相差信号を平滑化する低域通過フィルタと、を備
え、 前記低域通過フィルタの出力信号を前記制御電圧として
前記電圧制御型ＳＡＷ発振回路に供給することにより位
相同期ループを形成し、 前記電圧制御型ＳＡＷ発振回路の発振出力を外部に出力
することを特徴とする温度補償型高周波発振器。 - 【請求項２】 上記温度補償型発振回路は、水晶ＡＴ振
動子を用いた温度補償型水晶発振回路であることを特徴
とする、請求項１記載の温度補償型高周波発振器。 - 【請求項３】 ＳＡＷ共振子を発振させる発振回路であ
って、 供給される制御電圧に応じて出力信号の周波数が変化す
る電圧制御型ＳＡＷ発振回路と、 周囲温度に依存しない一定周波数の信号を出力する温度
補償型発振回路と、 前記電圧制御型ＳＡＷ発振回路の出力信号を分周する分
周回路と、 前記分周回路の出力信号と前記温度補償型発振回路の出
力信号との位相を比較し、この比較結果に応じた位相差
信号を出力する位相比較回路と、 前記位相差信号に応じた信号を生成するＤＳＰ（ディジ
タル信号プロセッサ）とを備え、 前記ＤＳＰにより生成された信号を前記制御信号として
前記電圧制御型ＳＡＷ発振回路に供給することにより位
相同期ループを形成し、 上記電圧制御型ＳＡＷ発振回路の発振出力を外部に出力
することを特徴とする温度補償型高周波発振器。 - 【請求項４】 上記温度補償型発振回路は、水晶ＡＴ振
動子を用いた温度補償型水晶発振回路であることを特徴
とする、請求項３に記載の温度補償型高周波発振器。 - 【請求項５】 上記ＳＡＷ共振子は水晶ＳＡＷ共振子で
あることを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいず
れかに記載の温度補償型高周波発振器。 - 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
載の温度補償型高周波発振器を備えたことを特徴とする
通信機器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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