JP2000031815A - 周波数制御装置及び周波数制御方法 - Google Patents

周波数制御装置及び周波数制御方法

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JP2000031815A
JP2000031815A JP10212005A JP21200598A JP2000031815A JP 2000031815 A JP2000031815 A JP 2000031815A JP 10212005 A JP10212005 A JP 10212005A JP 21200598 A JP21200598 A JP 21200598A JP 2000031815 A JP2000031815 A JP 2000031815A
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temperature
crystal oscillator
analog
compensated crystal
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Takeshi Miura
毅 三浦
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電圧制御型温度補償水晶発振器(VC-TCXO)の
経年的周波数変化を検出し、なお且つ補正することがで
きる周波数制御装置を提供する。 【解決手段】 本発明は、温度を電気信号に変化する温
度検知回路20と、前記温度検知回路の出力をデジタル信
号に変換するアナログ・デジタル変換器21と、電圧制御
型温度補償水晶発振器8の電圧制御端子に印加する電圧
を発生するデジタル・アナログ変換器17と、前記ADC
21出力をもとに前記DAC17に最適な設定値を算出する
演算装置12と、前記ADC21に対する前記DAC17設定
値を保持するための書き換え可能な記憶装置13を備え、
前記電圧制御型温度補償水晶発振器8の制御電圧補正値
を温度別に算出して記憶可能とすることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電圧制御型温度補
償水晶発振器を基準信号源とする携帯電話移動機におけ
る周波数制御装置および周波数制御方法に関し、特に電
圧制御型温度補償水晶発振器(VC-TCXO)の発振周波数の
経年的変化を検出しこれを補正しうるように構成したも
のである。
【0002】
【従来の技術】通常、電圧制御型温度補償水晶発振器(V
C-TCXO)では、周波数調整端子に印加する電圧によって
発振周波数が調整できるとともに、周波数調整端子を基
準電圧に保持した場合の周波数精度がユーザが指定する
温度範囲において所望の精度に収束するように調整され
ている。
【0003】携帯電話移動機では、通常電圧制御型温度
補償水晶発振器(VC-TCXO)を基準信号源とするシステム
の場合、基地局との通信状態では自動周波数制御(AF
C:Auto Frequency Control)がシステム的に用意され
ているので高精度に周波数制御が可能であるが、携帯電
話移動機の電源投入直後のように基地局からの制御が未
確立の状態では、電圧制御型温度補償水晶発振器(VC-TC
XO)単体での周波数制御が間題となる。
【0004】電圧制御型温度補償水晶発振器(VC-TCXO)
ではこのような観点から使用温度範囲内において周波数
精度を±数ppm以内に収束させることが要求される。
【0005】製造直後であれば、電圧制御型温度補償水
晶発振器(VC-TCXO)はこのような条件を満足している。
しかしながら、携帯電話移動機に実装されそれが実際に
使用されるようになった場合には、機械的なストレス、
環境変化が避けられないため、電圧制御型温度補償水晶
発振器(VC-TCXO)の回路内の浮遊容量などが変化し周波
数変動が生じるという問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】したがって、携帯電話
移動機では電圧制御型温度補償水晶発振器(VC-TCXO)の
発振周波数の経年的変化がシステム的な許容範囲を超え
た場合は全く通信不能な状態を引き起こす原因となると
いう課題があった。
【0007】本発明はかかる課題を解決するため、電圧
制御型温度補償水晶発振器(VC-TCXO)の経年的周波数変
化を検出し、なお且つ補正することができる周波数制御
装置および周波数制御方法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】本発明の請求項1記載の
周波数制御装置では、電圧制御型温度補償水晶発振器を
基準信号源とする携帯電話移動機における周波数制御装
置であって、温度を電気信号に変化する温度検知回路
と、前記温度検知回路の出力をデジタル信号に変換する
アナログ・デジタル変換器と、前記電圧制御型温度補償
水晶発振器の電圧制御端子に印加する電圧を発生するデ
ジタル・アナログ変換器と、前記アナログ・デジタル変
換器出力をもとに前記デジタル・アナログ変換器に印加
するに最適な設定値を算出する演算装置と、前記アナロ
グ・デジタル変換器に対する前記デジタル・アナログ変
換器の前記設定値を保持する書き換え可能な記憶装置を
備え、前記電圧制御型温度補償水晶発振器の制御電圧補
正値を温度別に算出して記憶可能とすることを特徴とす
る。
【0009】また、本発明の請求項2記載の周波数制御
装置は、請求項1記載の周波数制御装置において、書き
換え可能な記憶装置内に記憶される温度別の制御電圧補
正値を更新する以前に、妥当性を判定する判定手段を備
えることを特徴とする。
【0010】また、本発明の請求項3記載の周波数制御
方法は、電圧制御型温度補償水晶発振器を基準信号源と
する携帯電話移動機における周波数制御方法であって、
温度をアナログ電気信号に変換する段階と、変換された
アナログ信号をデジタル信号に変換する段階と、変換さ
れたデジタル信号をもとに前記電圧制御型温度補償水晶
発振器の電圧制御端子に印加するのに最適な制御電圧補
正値を温度別に算出する段階と、算出した最適な制御電
圧補正値を温度別に記憶する段階と、記憶した最適な制
御電圧補正値を前記電圧制御型温度補償水晶発振器の電
圧制御端子に印加する段階、を含むことを特徴とする。
【0011】また、本発明の請求項4記載の周波数制御
方法は、請求項3記載の周波数制御方法において、記憶
される温度別の制御電圧補正値を更新する以前に、妥当
性を判定する段階を更に含むことを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。
【0013】(第1の実施の形態)図1は、本発明に係
る携帯電話移動機の構成を示すブロック図である。図1
において携帯電話移動機は、無線回路部1、ロジック回
路部2及びアンテナ19より構成されている。
【0014】無線回路部1は、送信時には、ロジック回
路部2から入力される情報を変調器4によって変調した
後、増幅器3にて規定の出力レベルまで増幅した後、ア
ンテナ19より送信する。
【0015】一方受信時には、アンテナ19より受信した
信号はミキサ10、11によってダウンコンパートされ、2
次中間周波数(以後2nd−IFと記す)の信号に変換した
後、ロジック回路部2へ引き渡す。また、無線回路部1
内のローカル信号は電圧制御型温度補償水晶発振器(VC-
TCXO)8を基準信号とした1st−PLL6、2nd−PL
L7の2つの周波数シンセサイザによって生成してい
る。
【0016】さらに、無線回路部1の温度検出部20は温
度を電圧情報として出力する機能を有するものである。
【0017】ロジック回路部2内のマイク14、スピーカ
15、表示部16は内部バスを介してCPU12より制御され
る。また、制御プログラムや携帯電話移動機毎のID情
報は電気的に書き換え可能な読み取り専用記憶装置(E
EPROM)13等に格納される。
【0018】周波数制御を行なうため、温度検出部20の
出力をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換
器(ADC)21、電圧制御型温度補償水晶発振器(VC-TCX
O)8の周波数に対する制御電圧を発生するデジタル・ア
ナログ変換器(DAC)17、2nd-IF信号の周波数測定を
行なうカウンタ18などもCPU12によって制御されるも
のである。CPU12の動作クロックは無線回路部1の電
圧制御型温度補償水晶発振器(VC-TCXO)8の信号をもと
に生成する。
【0019】ここで、本発明の第1の実施の形態におけ
る周波数制御を図2の処理フローに従って説明する。電
源投入時(ステップ101)は、CPU12はADC21出力よ
り温度情報を読み取り(ステップ102)、現在の温度に対
するDAC17への設定値を決定する(ステップ103)。製
造直後すなわち、基地局と通信を行なっていない状態で
は、電圧制御型温度補償水晶発振器(VC-TCXO)8を初期
状態で使用するためEEPROM13には、DAC17設定
範囲の中心値付近のデータを書き込む。
【0020】ステップ103で電圧制御型温度補償水晶発
振器(VC-TCXO)8の周波数が安定状態となったところ
で、受信を開始し(ステップ104)、基地局から必要な制
御情報を受信できAFC開始可能か(ステップ105)を判
定する。
【0021】ここで、必要な情報を受信できた場合に
は、カウンタ18によって2nd−IF周波数を測定し、基地
局に対する電圧制御型温度補償水晶発振器(VC-TCXO)8
の周波数誤差(以後ferrと記す)を測定する。ferrに対
するDAC17の調整量△DAの関係は、電圧制御型温度
補償水晶発振器(VC-TCXO)8の周波数制御端子の単位電
圧の変化に対する周波数変換感度をDAgainとすると、 △DA=ferr÷DAgain …(1) によって求めることができる(ステップ106)
【0022】ここで、ステップ106の結果がシステム的
に許容される周波数誤差範囲内である場合には、DAC
17の設定値はステップ103で設定された値がそのまま保
持され周波数制御動作は完了(ステップ111)し、CPU1
2は次なる処理を行なう。
【0023】ステップ107において周波数誤差が許容範
囲内でないと判断した場合は、ステップ103で設定した
値での周波数誤差の大小に対する判定基準を設けて、E
EPROM13のデータを書き換えるべきかの判定を行な
う(ステップ113)。ここでステップ113での判定基準△m
axは、システム上の制約条件から決める値である。
【0024】EEPROM13のデータを変更する必要が
ない場合には、ステップ107の条件を満足する分のDA
C制御を行ない(ステップ114)、ステップ113でEEPR
OM13のデータによる周波数誤差が閾値△maxを超え
た場合は、EEPROM13のデータが書換え必要と判断
し、その旨のフラグを立てる(ステップ115)。以後は、
DAC設定値を変更、再度周波数測定をステップ107を
満足するまで繰り返す。
【0025】周波数調整が完了してステップ107を通過
すると、ステップ108では、EEPROM13の書換えフ
ラグを読み、ONされていた場合はEEPROM13の内
容を最新のDA1に変更(ステップ109)した後、EEP
ROM書換えフラグをクリアし(ステップ110)、周波数
制御を完了(ステップ111)とする。
【0026】ステップ105において、必要な情報を受信
できなかった場合には、ステップ112ヘ進みCPU12は
異常発生時の処理を行なう。
【0027】次に図3を用いて本発明の第1の実施形態
における通話中の周波数制御について説明する。通話開
始時は、図2中のステップ111の状態でセットされたD
AC値D1を保持している。通話中は、基地局と常時通
信状態にあるため、基地局からの正確な周波数を受信で
きる。従って、常時2nd−IFカウント値を基にした周波
数制御を繰り返す。
【0028】ここで、2nd−IFカウント値△DAが周波
数精度の閾値△thを超えた場合はステップ206に進み
ステップ202で算出した値にDAC17の値を変更する。
【0029】この時、温度情報Tempを読み(ステップ20
7)、温度情報に対するEEPROMデータ(DAmem)を
読み出す。2nd−IFカウント値から求まるDAC値D1
とDAmemの差が許容誤差範囲△fmaxを超えた場合は、
現在の温度Tempに対するDAC17設定値をD1に変更
する。
【0030】以後通話中は、この動作を繰り返す。通話
中のこのような動作により、移動機の送信時の増幅器3
などの発熱による温度変化や自然環境の温度変化を利用
して、電圧制御型温度補償水晶発振器(VC-TCXO)8の温
度別の補正データを生成することが可能となる。
【0031】以上の周波数制御フローに従えば、判定基
準△fmaxで設定した誤差精度内に収束するように電圧
制御型温度補償水晶発振器(VC-TCXO)8の周波数経年変
化を随時補正することが可能となる。また、補正値を温
度毎に記憶することで、電圧制御型温度補償水晶発振器
(VC-TCXO)8の経年変化によって温度特性が変化した場
合に対しても追従することが可能となる。
【0032】(第2の実施の形態)図4を用いて本発明
の第2の実施形態における通話中の周波数制御について
説明する。図4は図3の制御フローに対して、EEPR
OM13内に記憶される温度別の制御電圧補正値を、更新
する以前に新たな補正値での周波数精度を確認する場合
の制御フローを追加したものである。
【0033】図4に示した制御フローでは、通話中は2
nd−IFカウント値を基に温度Tempこ対する新たなデー
タD1をTemp別に作成していく(ステップ310)。但し、
ステップ310では、EEPROM13ヘの書込みは行なわ
ない。
【0034】ここで、通話中は増幅器3を始め移動機内
の各部が動作することになるが、消費電力の一部が熱と
なって基板温度は上昇する。通話終了後は、最も発熱量
の多い増幅器3が動作しないので、基板温度は低下して
いくこととなる。ここで、温度が低下していく過程で、
ステップ310で作成された更新候補データのテーブルと
一致した場合(ステップ313)再度、2nd−IFカウントを
起動(ステップ314)し、DAC設定値#DAを求める。
ここで通話中に求めた補正値D1との誤差が許容値△f
adj以下の場合(ステップ315)のみEEPROMのデータ
を更新する。ここで誤差が△fadjを超える場合には、
EEPROMのデータは更新しない。以上の動作を更新
候補のデータが存在する間繰り返す。
【0035】以上の周波数制御により、通話中に作成し
た電圧制御型温度補償水晶発振器(VC-TCXO)8の温度別
の補正データを通話終了後の温度が低下する期間で確認
した上で、更新していくことができる。
【0036】なお、本実施形態では電圧制御型温度補償
水晶発振器(VC-TCXO)の経年変化補正データを、電圧制
御型温度補償水晶発振器(VC-TCXO)の周波数制御端子を
制御するDACの設定値を随時変更していく方法につい
て説明したが、周波数制御端子を独立に設けることも可
能である。
【0037】また、近年では、集積回路内に水晶発振回
路の温度補償機能を実現したものもあり、本実施形態で
取り上げた経年変化の要因の補正を温度補償データに反
映させることも可能であり、本発明は上記実施の形態以
外の構成を排除するものではない。
【0038】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、電圧制御
型温度補償水晶発振器(VC-TCXO)の周波数誤差を検出す
る毎に基地局の基準周波数を基に温度別の補正データを
作成可能なため、電圧制御型温度補償水晶発振器(VC-TC
XO)の経年的な周波数変動が使用不能な状態に陥る前に
補正することを可能とする。
【0039】また、移動機自身の発熱や自然界の温度変
化を利用することで、通常使用状態のまま新たに作成し
た補正データの確認を行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態における移動機の構
成を示すブロック図、
【図2】本発明の第1の実施の形態における移動機の電
源投入時の周波数制御の動作フローチャート、
【図3】本発明の第1の実施の形熊における移動機の通
話時における周波数制御の動作フローチャート、
【図4】本発明の第2の実施の形態における移動機の通
話時における周波数制御の動作フローチャートである。
【符号の説明】
1 無線回路部 2 ロジック回路部 3 増幅器 4 変調器 5 共用器 6 1st−PLL 7 2nd−PLL 8 電圧制御型温度補償型水晶発振器 9〜11 ミキサ 12 CPU 13 書換え可能型メモリ(EEPROM) 14 マイク 15 スピーカ 16 表示部 17 デジタル・アナログ変換器(DAC) 18 周波数カウンタ 19 アンテナ 20 温度検出部 21 アナログ・デジタル変換器(ADC)
フロントページの続き Fターム(参考) 5J060 AA01 BB01 BB10 CC01 CC55 DD05 DD17 DD33 DD34 DD35 DD36 DD44 GG01 HH01 JJ01 KK05 KK13 KK31 KK32 5J079 AA04 BA02 BA03 BA39 CB01 DA13 FB00 FB34 FB38 FB39 FB40 KA05

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電圧制御型温度補償水晶発振器を基準信
    号源とする携帯電話移動機における周波数制御装置であ
    って、温度を電気信号に変換する温度検知回路と、前記
    温度検知回路の出力をデジタル信号に変換するアナログ
    ・デジタル変換器と、前記電圧制御型温度補償水晶発振
    器の電圧制御端子に印加する電圧を発生するデジタル・
    アナログ変換器と、前記アナログ・デジタル変換器の出
    力をもとに前記デジタル・アナログ変換器に印加するに
    最適な設定値を算出する演算装置と、前記アナログ・デ
    ジタル変換器に対する前記デジタル・アナログ変換器の
    前記設定値を保持する書き換え可能な記憶装置を備え、
    前記電圧制御型温度補償水晶発振器の制御電圧補正値を
    温度別に算出して記憶可能とすることを特徴とする周波
    数制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の周波数制御装置におい
    て、前記書き換え可能な記憶装置内に記憶される温度別
    の制御電圧補正値を更新する以前に、妥当性を判定する
    判定手段を備えることを特徴とする周波数制御装置。
  3. 【請求項3】 電圧制御型温度補償水晶発振器を基準信
    号源とする携帯電話移動機における周波数制御方法であ
    って、温度をアナログ電気信号に変換する段階と、変換
    されたアナログ信号をデジタル信号に変換する段階と、
    変換されたデジタル信号をもとに前記電圧制御型温度補
    償水晶発振器の電圧制御端子に印加するのに最適な制御
    電圧補正値を温度別に算出する段階と、算出した最適な
    制御電圧補正値を温度別に記憶する段階と、記憶した最
    適な制御電圧補正値を前記電圧制御型温度補償水晶発振
    器の電圧制御端子に印加する段階、を含むことを特徴と
    する周波数制御方法。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の周波数制御方法におい
    て、記憶される温度別の制御電圧補正値を更新する以前
    に、妥当性を判定する段階を更に含むことを特徴とする
    周波数制御方法。
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