JP2000269739A - Quartz oscillator - Google Patents

Quartz oscillator

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JP2000269739A
JP2000269739A JP11075111A JP7511199A JP2000269739A JP 2000269739 A JP2000269739 A JP 2000269739A JP 11075111 A JP11075111 A JP 11075111A JP 7511199 A JP7511199 A JP 7511199A JP 2000269739 A JP2000269739 A JP 2000269739A
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JP
Japan
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crystal oscillator
signal
crystal
inverter
oscillator
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Pending
Application number
JP11075111A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Koizumi
暁 小泉
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Fujitsu General Ltd
Original Assignee
Fujitsu General Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the occurrence of a side band f0±nΔf (f0 is the oscillation frequency and Δf is the external oscillation frequency and n=1, 2, to ∞) sandwiching to due to external oscillation. SOLUTION: The output signal of a quartz oscillator 2 is subjected to FM detection by an FM detection part 3, the polarity of this signal is inverted by an inverter 4, and the signal level is adjusted by a level adjustment part 5, it is applied to the control voltage terminal of a voltage controlled quartz oscillator 1 to cancel the side band generated in the quartz oscillator 1 by external oscillation, and only the signal of the oscillation frequency f0 is outputted to suppress the degradation of phase noise.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は水晶発振器に係り、
外的振動(機械的な振動)で発生する側帯波による位相
雑音の劣化を防止するものに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a crystal oscillator,
The present invention relates to a device for preventing deterioration of phase noise due to a sideband generated by external vibration (mechanical vibration).

【0002】[0002]

【従来の技術】水晶振動子を用いた発振器は温度変化や
経時変化に対する周波数の安定度が極めて高く、また、
近傍の位相雑音にも優れていることがよく知られてお
り、例えば、衛星電波を受信するためのLNB(低雑音
周波数変換器)等に用いられる。しかし、水晶発振器の
動作中に外部から機械的な振動が加わり、水晶振動子が
振動した場合、図3(ロ)に示すように、発振周波数fo
を中心にして外部振動の周波数f1=Δf と等しい周波数
間隔でfo±nΔf (n=1、2、〜∞)の側帯波が生
じ、丁度FM変調(周波数変調)された如きスペクトラ
ムを示し、発振出力の位相雑音が劣化し、この結果、水
晶発振器の性能が劣化するという問題がある。
2. Description of the Related Art An oscillator using a crystal unit has a very high frequency stability against a temperature change and a change over time.
It is well known that it is excellent also in the vicinity of phase noise. For example, it is used for an LNB (Low Noise Frequency Converter) for receiving satellite radio waves. However, when mechanical vibration is applied from the outside during operation of the crystal oscillator and the crystal oscillator vibrates, as shown in FIG.
A side band of fo ± nΔf (n = 1, 2,...) Is generated at a frequency interval equal to the frequency f1 of the external vibration f1 = Δf, and shows a spectrum just like FM modulation (frequency modulation). There is a problem that the phase noise of the output deteriorates, and as a result, the performance of the crystal oscillator deteriorates.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような点
に鑑み、水晶発振器を二個設け、一方の水晶発振器の出
力をFM検波し、反転させて他方の水晶発振器(電圧制
御水晶発振器)の制御電圧端子に印加し、外的な振動で
水晶振動子が振動して生じる側帯波を打ち消すことによ
り位相雑音の劣化を抑止することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the foregoing, the present invention provides two crystal oscillators, and performs FM detection on the output of one crystal oscillator, inverts the output, and inverts the other crystal oscillator (voltage-controlled crystal oscillator). The purpose of the present invention is to suppress the deterioration of the phase noise by canceling the sideband generated by the oscillation of the quartz oscillator due to the external vibration.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の水晶発振器では、第1水晶振動子を用いて
構成した第1水晶発振器と、第1水晶振動子と同じ構造
の第2水晶振動子を用いて構成した第2水晶発振器と、
第2水晶発振器の出力信号をFM検波するFM検波部
と、FM検波部よりの信号の極性を反転するインバータ
とを設け、前記インバータよりの信号を前記第1水晶発
振器に印加し、外的な振動により第1水晶発振器で発生
する側帯波を外的な振動により第2水晶発振器で発生し
た側帯波で打ち消すように構成する。
In order to achieve the above object, a crystal oscillator according to the present invention comprises a first crystal oscillator using a first crystal oscillator and a second crystal oscillator having the same structure as the first crystal oscillator. A second crystal oscillator configured using a crystal oscillator,
An FM detector for FM-detecting the output signal of the second crystal oscillator, and an inverter for inverting the polarity of the signal from the FM detector are provided. The signal from the inverter is applied to the first crystal oscillator, A configuration is made such that a sideband generated by the first crystal oscillator due to vibration is canceled by a sideband generated by the second crystal oscillator due to external vibration.

【0005】このため、少なくとも第1水晶発振器を電
圧制御水晶発振器を用いて構成し、インバータよりの信
号を制御電圧端子に印加するようにする。
For this reason, at least the first crystal oscillator is configured using a voltage-controlled crystal oscillator, and a signal from an inverter is applied to a control voltage terminal.

【0006】また、前記インバータの後段にインバータ
よりの信号のレベルを調整するレベル調整部を設け、第
1水晶発振器に印加する信号のレベルを第1水晶発振器
の制御感度に応じて調整し、第1水晶発振器で生じる側
帯波を良好に打ち消すようにする。
Further, a level adjuster for adjusting a level of a signal from the inverter is provided at a subsequent stage of the inverter, and a level of a signal applied to the first crystal oscillator is adjusted according to a control sensitivity of the first crystal oscillator. A side band wave generated by one crystal oscillator is canceled well.

【0007】なお、第1水晶発振器および第2水晶発振
器は、外的な振動による各水晶振動子の機械的振動が双
方で同様に生じるような置条件とする。
The first crystal oscillator and the second crystal oscillator are set under such conditions that mechanical vibration of each crystal resonator due to external vibration is similarly generated in both.

【0008】また、第1水晶発振器をPLL(Phase Loc
ked Loop) 回路の基準発振器に用いるようにしてもよ
い。
In addition, the first crystal oscillator is connected to a PLL (Phase Locator).
ked Loop) circuit.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
き図面を参照して説明する。図1は本発明による水晶発
振器の一実施例の要部ブロック図である。図において、
1は第1水晶発振器で、第1水晶振動子を用いた電圧制
御水晶発振器で構成する。2は第2水晶発振器(補償
用)で、第1水晶振動子と同じ構造の第2水晶振動子を
用いて構成する。3はFM検波部で、第2水晶発振器2
の出力信号をFM検波し、外的な振動で第2水晶振動子
が振動して発生する第2水晶発振器2よりの側帯波を検
出する。4はインバータで、FM検波部3よりの信号の
極性を反転する。5はレベル調整部で、インバータ4よ
りの信号のレベルを調整し、第1水晶発振器1の制御電
圧端子に印加する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described based on embodiments with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a main part of an embodiment of a crystal oscillator according to the present invention. In the figure,
Reference numeral 1 denotes a first crystal oscillator, which is constituted by a voltage controlled crystal oscillator using a first crystal resonator. Reference numeral 2 denotes a second crystal oscillator (for compensation), which is configured using a second crystal oscillator having the same structure as the first crystal oscillator. Reference numeral 3 denotes an FM detection unit, and a second crystal oscillator 2
Of the second crystal oscillator 2 generated by the second crystal oscillator vibrating due to external vibration. Reference numeral 4 denotes an inverter for inverting the polarity of the signal from the FM detector 3. Reference numeral 5 denotes a level adjuster for adjusting the level of the signal from the inverter 4 and applying the signal to the control voltage terminal of the first crystal oscillator 1.

【0010】次に、本発明による水晶発振器の動作を説
明する。外的な振動(周期的なもの、または周期がラン
ダムなもの)が加わったとき、第1水晶発振器1を構成
する第1水晶振動子と第2水晶発振器2を構成する第2
水晶振動子とが同じ振動を受けるように第1水晶発振器
1および第2水晶発振器2を配置しておく。外的な振動
が加わらない場合、第1水晶発振器1および第2水晶発
振器2は、それぞれ図3(イ)に示す如く周波数foで発
振するが、外部から周波数f1(=Δf)の振動が加わった
場合、図3(ロ)に示す如く周波数foを中心にして周波
数fo±nΔf (n=1、2、〜∞)、すなわちfo±Δf
、fo±2Δf 、fo±3Δf 、・・・の側帯波が発生
し、あたかも周波数foをFM変調した如きスペクトラム
を示す。
Next, the operation of the crystal oscillator according to the present invention will be described. When an external vibration (periodic or random in period) is applied, the first crystal oscillator forming the first crystal oscillator 1 and the second crystal forming the second crystal oscillator 2
The first crystal oscillator 1 and the second crystal oscillator 2 are arranged so that the crystal oscillator receives the same vibration. When no external vibration is applied, the first crystal oscillator 1 and the second crystal oscillator 2 oscillate at the frequency fo as shown in FIG. 3A, respectively, but the vibration of the frequency f1 (= Δf) is applied from the outside. In this case, the frequency fo ± nΔf (n = 1, 2,...) Around the frequency fo as shown in FIG.
, Fo ± 2Δf, fo ± 3Δf,..., Generate a spectrum as if the frequency fo was FM-modulated.

【0011】水晶発振器2の出力する周波数foおよび周
波数fo±nΔf(n=1、2、〜∞)の信号はFM検波部
3に入力し、周波数fo±nΔf の信号がFM検波され
る。この信号をインバータ4に入力し、極性を反転す
る。極性反転された周波数fo±nΔf の信号はレベル調
整部5で適宜の信号レベルに調整され、第1水晶発振器
1に印加される。少なくとも第1水晶発振器1は電圧制
御水晶発振器(VCXO)で構成され、レベル調整部5
からの信号は制御電圧端子に印加される。これにより、
第1水晶発振器1で発生する周波数fo±nΔf の側帯波
が打ち消され、第1水晶発振器1からは周波数foの信号
のみが出力するものとなり、発振出力の位相雑音の劣化
を抑止でき、結果として水晶発振器の性能劣化の原因を
排除することができる。レベル調整部5は第1水晶発振
器1の制御電圧端子に印加する信号のレベルを調整し、
側帯波の打ち消しが完全に行われるようにするためのも
のである。
The signals of the frequency fo and the frequency fo ± nΔf (n = 1, 2,...) Output from the crystal oscillator 2 are input to the FM detection unit 3, and the signal of the frequency fo ± nΔf is subjected to FM detection. This signal is input to the inverter 4 to invert the polarity. The signal of the frequency fo ± nΔf whose polarity is inverted is adjusted to an appropriate signal level by the level adjusting unit 5 and applied to the first crystal oscillator 1. At least the first crystal oscillator 1 is composed of a voltage controlled crystal oscillator (VCXO),
Is applied to the control voltage terminal. This allows
The sideband of the frequency fo ± nΔf generated in the first crystal oscillator 1 is canceled out, and only the signal of the frequency fo is output from the first crystal oscillator 1, whereby the deterioration of the phase noise of the oscillation output can be suppressed. The cause of the performance degradation of the crystal oscillator can be eliminated. The level adjuster 5 adjusts the level of the signal applied to the control voltage terminal of the first crystal oscillator 1,
This is to completely cancel the sideband wave.

【0012】図2は本発明による水晶発振器をPLL回
路の基準発振器に用いた場合の一例の要部ブロック図
で、位相比較部11、LPF12、VCO13および分周器14
でPLL回路を構成する。図の11は第1水晶発振器から
の基準信号と分周器14からの比較信号との位相を比較し
位相差に対応する信号を出力する位相比較部、12は位相
比較部11よりの信号の直流成分の取出しを行うLPF
(低域フィルタ) 、13はLPF12よりの信号で制御され
た周波数の信号(クロック)を発振するVCO(電圧制
御発振器)、14はVCO13よりの信号を基準信号の周波
数に分周する分周器である。
FIG. 2 is a block diagram showing a main part of an example in which the crystal oscillator according to the present invention is used as a reference oscillator of a PLL circuit. The phase comparator 11, LPF 12, VCO 13 and frequency divider 14 are shown in FIG.
Constitutes a PLL circuit. 11 is a phase comparison unit that compares the phase of the reference signal from the first crystal oscillator with the comparison signal from the frequency divider 14 and outputs a signal corresponding to the phase difference. LPF for extracting DC component
(Low-pass filter), 13 is a VCO (voltage controlled oscillator) that oscillates a signal (clock) having a frequency controlled by the signal from the LPF 12, and 14 is a frequency divider that divides the signal from the VCO 13 to the frequency of the reference signal. It is.

【0013】第2水晶発振器2は、外的な振動が加わっ
た場合に第1水晶発振器1で発生する側帯波を打ち消す
ため、この側帯波と同じ側帯波を取出すためのものであ
るから、第1、第2水晶発振器1、2を構成する第1、
第2水晶振動子には同じ構造のものを用い、外的な振動
により第1、第2水晶発振器1、2が同時に振動するよ
うにする。ただし、第2水晶発振器2はFM検波により
側帯波を取出すためだけのものであるから第1水晶発振
器1と異なる発振周波数のものでもよい。なお、第2水
晶発振器2も電圧制御水晶発振器で構成してもよい。
The second crystal oscillator 2 is for canceling a sideband generated by the first crystal oscillator 1 when an external vibration is applied, and is for extracting the same sideband as this sideband. 1, the first constituting the second crystal oscillators 1 and 2,
The second crystal resonator has the same structure, and the first and second crystal oscillators 1 and 2 are simultaneously vibrated by external vibration. However, since the second crystal oscillator 2 is only for extracting a sideband by FM detection, it may have an oscillation frequency different from that of the first crystal oscillator 1. Note that the second crystal oscillator 2 may also be constituted by a voltage controlled crystal oscillator.

【0014】[0014]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明による水
晶発振器によれば、外部から機械的な振動が加わった場
合、この振動で発生する側帯波をもう一つの水晶発振器
で発生した側帯波により打ち消すもので、水晶発振器か
らは側帯波の除去された信号が出力され、位相雑音の良
好な水晶発振器を得ることができる。
As described above, according to the crystal oscillator of the present invention, when a mechanical vibration is applied from the outside, the sideband generated by this vibration is converted into the sideband generated by another crystal oscillator. Thus, a signal from which the sideband is removed is output from the crystal oscillator, and a crystal oscillator having good phase noise can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による水晶発振器の一実施例の要部ブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a main part of an embodiment of a crystal oscillator according to the present invention.

【図2】本発明による水晶発振器をPLL回路に応用し
た例の要部ブロック図である。
FIG. 2 is a main block diagram of an example in which a crystal oscillator according to the present invention is applied to a PLL circuit.

【図3】水晶発振器の発振スペクトラムの説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an oscillation spectrum of a crystal oscillator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 水晶発振器(電圧制御水晶発振器) 2 水晶発振器 3 FM検波部 4 インバータ 5 レベル調整部 11 位相比較部 12 LPF 13 VCO 14 分周器 Reference Signs List 1 crystal oscillator (voltage controlled crystal oscillator) 2 crystal oscillator 3 FM detector 4 inverter 5 level adjuster 11 phase comparator 12 LPF 13 VCO 14 frequency divider

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1水晶振動子を用いて構成した第1水
晶発振器と、第1水晶振動子と同じ構造の第2水晶振動
子を用いて構成した第2水晶発振器と、第2水晶発振器
の出力信号をFM検波するFM検波部と、FM検波部よ
りの信号の極性を反転するインバータとを設け、前記イ
ンバータよりの信号を前記第1水晶発振器に印加し、外
的な振動により第1水晶発振器で発生する側帯波を外的
な振動により第2水晶発振器で発生した側帯波で打ち消
すようにした水晶発振器。
1. A first crystal oscillator configured using a first crystal resonator, a second crystal oscillator configured using a second crystal resonator having the same structure as the first crystal resonator, and a second crystal oscillator And an inverter for inverting the polarity of the signal from the FM detector. The signal from the inverter is applied to the first crystal oscillator, and the first oscillator is applied to the first crystal oscillator by external vibration. A crystal oscillator in which a sideband generated by a crystal oscillator is canceled by a sideband generated by a second crystal oscillator by external vibration.
【請求項2】 少なくとも前記第1水晶発振器を電圧制
御水晶発振器で構成し、前記インバータよりの信号を制
御電圧端子に印加するようにした請求項1記載の水晶発
振器。
2. The crystal oscillator according to claim 1, wherein at least said first crystal oscillator comprises a voltage-controlled crystal oscillator, and a signal from said inverter is applied to a control voltage terminal.
【請求項3】 前記インバータの後段にインバータより
の信号のレベルを調整するレベル調整部を設け、前記第
1水晶発振器に印加する信号のレベルを第1水晶発振器
の制御感度に応じて調整し、第1水晶発振器で生じる側
帯波を良好に打ち消すようにした請求項1または2記載
の水晶発振器。
3. A level adjuster for adjusting a level of a signal from the inverter is provided at a subsequent stage of the inverter, and adjusts a level of a signal applied to the first crystal oscillator according to a control sensitivity of the first crystal oscillator. 3. The crystal oscillator according to claim 1, wherein the sideband generated in the first crystal oscillator is canceled out well.
【請求項4】 前記第1水晶発振器および第2水晶発振
器は、外的な振動による各水晶振動子の機械的振動が双
方で同様に生じるような配置条件とするようにした請求
項1、2または3記載の水晶発振器。
4. The first crystal oscillator and the second crystal oscillator are arranged under such a condition that mechanical vibrations of the respective crystal units due to external vibrations are similarly generated on both sides. Or the crystal oscillator according to 3.
【請求項5】 前記第1水晶発振器をPLL(Phase Loc
ked Loop) 回路の基準発振器に用いるようにした請求項
1、2、3または4記載の水晶発振器。
5. The method according to claim 1, wherein the first crystal oscillator is a PLL (Phase Locator).
5. The crystal oscillator according to claim 1, wherein the crystal oscillator is used as a reference oscillator of a ked Loop circuit.
JP11075111A 1999-03-19 1999-03-19 Quartz oscillator Pending JP2000269739A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014197743A (en) * 2013-03-29 2014-10-16 日本電波工業株式会社 Crystal oscillator
JP2014197744A (en) * 2013-03-29 2014-10-16 日本電波工業株式会社 Crystal oscillator

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014197743A (en) * 2013-03-29 2014-10-16 日本電波工業株式会社 Crystal oscillator
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