JP2000286698A - 周波数信号および周期パルス信号発生装置 - Google Patents

周波数信号および周期パルス信号発生装置

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泰広 樋口
Ayumi Hyodo
歩 兵頭
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貴彦 池田
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  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 受信機内部で発生した1PPSと、測位用衛
星からの電波の受信によって得られるUTC等の標準ク
ロックとの差が小さくなるように、発振器の発振周波数
を制御する際、標準クロックに同期した周期パルス信号
およびそれにコヒーレントな関係にある周波数信号を速
やかに出力する。 【解決手段】 周波数可変幅が狭いが周波数安定性の高
い第1の周波数信号発生回路VC−OCXO14と、こ
のVC−OCXO14の出力信号の波数をプロセッサ1
2から与えられる制御データに応じて間引いて第2の周
波数信号として出力するNCO26とを設け、測位系の
標準クロックUTCと1PPSとのずれが大きな段階で
VC−OCXO14の出力信号を選択し、上記ずれが小
さな段階でNCO26の出力信号を選択するように、セ
レクタ15を切り替える。

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、測位用衛星から
の信号を受信して、測位系で用いられる時系に同期した
周期パルス信号およびそれにコヒーレントな周波数信号
を発生する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】たとえばGPS等の測位システムにおい
ては、各測位用衛星から受信点までの距離を観測するた
めの信号や各測位用衛星の位置を求めるための情報が送
信されていて、受信機は各測位用衛星からの測位用信号
を用いて各測位用衛星の位置と各測位用衛星から受信機
までの距離とから受信機の測位を行っている。
【0003】このような測位システムでは、任意の時刻
における各衛星の位置を軌道情報と時刻によって特定で
きるようにするため、統一された時系が(GPSシステ
ムではGPS時)が用いられている。この時系における
時刻を求めるための情報は衛星から送信される信号に含
まれているため、このような信号を受信する受信機は、
測位の目的以外に時計としての機能を有する。
【0004】GPSシステムでは、衛星上の時計は原子
時計であり、その1秒の長さは協定世界時(以下「UT
C」と言う。)と同じ原子時の1秒にほぼ(100ns
程度以下の小さな誤差で)一致している。したがって、
1秒およびそれ以下の単位についてはUTCがGPS測
位系の標準クロックということができる。このような正
確な時刻情報を得るための受信機は時刻比較用受信機
(time transfer receiver)として専用の装置が用いら
れている。
【0005】また、上記時刻情報を得るための受信機
は、単に現在時刻を求めるためだけでなく、特開平10
−48324号に示されているように、高精度な1秒パ
ルス信号(以下「1PPS」と言う。)を発生する装置
として用いられる。
【0006】上記公報に示されている1PPSを発生す
る装置の構成を図10に示す。図10においてGPS受
信回路はRFダウンコンバータ、GPS相関器、PN符
号発生器、ドップラNCOなどからなり、GPS衛星か
らの電波を受信する。制御プロセッサはGPS受信回路
を制御して、プログラマブルカウンタから出力される1
PPSとUTCとのずれを求める。ここでfLOはGPS
受信回路に対してRFダウンコンバータの基準周波数信
号として、また制御プロセッサに対してシステムクロッ
ク信号としてそれぞれ与えられる。制御プロセッサは分
周器の出力信号を割り込み信号として受け、割り込み信
号により上記GPS受信回路の制御およびプログラマブ
ルカウンタに対するプリロードネクストカウント値の出
力を行う。
【0007】VC−OCXOは恒温槽(容器)に入れら
れた周波数可変発振器であり、制御プロセッサはD/A
コンバータDACに対して周波数制御用データを与える
ことによって発振周波数を制御する。分周器はVC−O
CXOの発振信号を所定の分周比で分周し、例えば1k
Hzの信号を出力する。またプログラマブルカウンタは
VC−OCXOの出力信号をクロックとしてカウントす
る。
【0008】プログラマブルカウンタは分周器の出力信
号によりカウントをスタートし、制御プロセッサから与
えられているプリロードネクストカウント値に達したと
き1PPSを出力する、と同時にカウントをストップす
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、例えば携帯
電話システムやPHSなどの高速デジタル通信基地局、
地震計、送電線の落雷や地絡地点の検知システムなどに
おいては、上記1PPSなどの正確な周期パルス信号以
外に、それに対してコヒーレントな関係にある周波数信
号も要求される。
【0010】図10に示した従来の周期パルス信号発生
装置を用いて正確な周波数信号を発生させる場合、図1
0におけるクロック信号fLOを外部へ出力するように構
成すればよい。例えば、外部へ出力すべき周波数信号の
周波数が10MHzである場合、fLOを10.0MHz
とし、その際、分周器の出力信号の周波数として1kH
zが要求される場合には、分周器の分周比を1/100
00とすればよい。しかし制御プロセッサは、内部で毎
秒カウントしている時刻とUTCとの差に基づいてプロ
グラマブルカウンタに対する設定値(プリロードネクス
トカウント値)を決定しているため、VC−OCXOの
発振周波数が規定値からずれていたり、GPS受信回路
の測位誤差が大きい場合などでは、プログラマブルカウ
ンタに設定するプリロードネクストカウント値が毎回変
化することになる。そのため、連続する1PPSの間に
出力される10MHzの波数は必ずしも1×107 とは
ならない。すなわち1PPSは高精度に出力できるが、
1PPSにコヒーレントな周波数信号を必ずしも得るこ
とはできない。
【0011】そこで仮に、図10に示したプログラマブ
ルカウンタの代わりに10MHzを1/107 に分周す
る分周器を用いれば、連続する1PPSの間に出力され
る10MHzの波数は必ず1×107 となる。但し、そ
の方式では、1PPSの出力されるタイミングをUTC
に合わせるために、VC−OCXOの発振周波数を正確
な10MHzに対して増減させなければならない。とこ
ろが、VC−OCXOの周波数可変範囲は一般に±1〜
2ppmである。10MHzの場合、せいぜい±10〜
20Hz程度であり、毎秒10〜20サイクル分しか修
正できない。一方のUTCと1PPSのタイミングのず
れは、電源投入時などでは最大1秒の半分すなわち±5
00msである。そのため、電源投入後、10MHzが
安定し、且つ1PPSがUTCに同期するまでに、0.
5×(107 /10〜20)=0.5×106 〜0.2
5×106 [秒] =139〜69時間となり、数十時間
も要することになる。
【0012】この発明の目的は、測位系の時系に同期し
た周期パルス信号を発生するとともに、それにコヒーレ
ントな関係にある周波数信号を短時間のうちに安定化さ
せて出力できるようにした周波数信号および周期パルス
信号発生装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明は、第1の周波
数信号を発生する第1周波数信号発生回路と、該第1周
波数信号発生回路に比べて周波数可変幅の広い第2の周
波数信号を発生する第2周波数信号発生回路と、第1ま
たは第2の周波数信号発生回路による周波数信号のいず
れか一方を選択する選択手段と、選択された周波数信号
を分周してパルス信号を発生する手段と、測位用衛星か
らの信号を受信して測位系の標準クロックと前記パルス
信号とのずれを求める受信手段と、該ずれが所定値より
大きな状態で第2周波数信号発生回路が選択され、前記
ずれが前記所定値より小さな状態で第1周波数信号発生
回路が選択されるように前記選択手段を制御するととも
に、前記ずれが小さくなるように前記第1または第2の
周波数信号発生回路の発生周波数を制御する周波数制御
手段とを設けて、周波数信号および周期パルス信号を発
生する。
【0014】このように、第1の周波数信号を発生する
回路と、第2の周波数信号を発生する回路を設け、いず
れか一方の周波数信号の分周信号を、1PPSなどのパ
ルス信号として出力する。そして、このパルス信号とU
TCなどの標準クロックとのずれが所定値より大きい時
に周波数可変幅の広い第2の周波数信号発生回路を用
い、上記ずれが所定値より小さい場合に、第1の周波数
信号発生回路を選択するが、この第1の周波数信号発生
回路は、周波数可変幅が相対的に狭い分、周波数安定性
の高い発振器により構成できるので、UTCなどの測位
系の標準クロックと1PPSなどの一定周期のパルス信
号とのずれが速やかに減少し、そのずれが小さくなった
時点で高精度な周波数信号および周期パルス信号が出力
される。しかも第1または第2の周波数信号と上記パル
ス信号とはコヒーレントな関係にあるため、例えば1P
PSの間に出力される例えば10MHzの波数は常に1
×107 の関係に保たれる。
【0015】また、この発明は、前記第2周波数信号発
生回路が、第1の周波数信号または第1の周波数信号の
一定周波数比に相当する信号を入力し、該入力信号の単
位時間当たりの波数の制御によって周波数を変化させて
第2の周波数信号を発生するものとする。例えば、第1
の周波数信号を基準周波数信号とし、制御データにより
周波数信号の周期を制御する数値制御発振器(NCO)
により構成する。
【0016】また、この発明は、第1・第2の周波数信
号をそれぞれ所定分周比で分周して位相比較するととも
に、該位相差に応じて前記第2周波数信号発生回路の発
生周波数を制御するPLL回路を構成し、前記周波数制
御手段が、前記分周比によって第2の周波数信号の周波
数を制御するものとする。
【0017】また、この発明は、前記受信手段の動作タ
イミングを定めるクロック信号を発生する第3の周波数
信号発生回路と、該第3の周波数信号発生回路の出力信
号の分周信号と前記第1または第2周波数信号発生回路
の分周信号とを位相比較して、第1または第2の周波数
信号発生回路の出力信号にコヒーレントなクロック信号
を第3の周波数信号発生回路から出力させるPLL回路
を設ける。これにより、受信手段が要するクロック信号
の周波数と、外部へ出力する周波数信号の周波数とを任
意の比(分周比/逓倍比)に定めることができ、受信手
段で用いるクロック信号の周波数とは独立して任意の周
波数信号を出力できるようになる。逆に、出力すべき周
波数信号の周波数とは独立して任意のクロック信号を基
に処理を行う受信手段を設けることもできる。
【0018】
【発明の実施の形態】この発明の第1の実施形態に係る
周波数信号および周期パルス信号発生装置の構成を図1
〜図3を参照して説明する。図1は装置全体のブロック
図である。受信回路11は、GPSアンテナ1が受けた
GPS衛星からの電波を周波数変換するRFダウンコン
バータおよび、その信号をデジタルデータに変換するA
Dコンバータを備えている。プロセッサ12は受信回路
11に対して、発生すべきC/Aコードとその位相の指
定、およびキャリア成分除去のための制御を行う。
【0019】VC−OCXO14は、この発明に係る第
1周波数信号発生回路に相当する、周波数安定性は高い
が周波数可変幅の狭い、恒温槽入りの電圧制御発振器で
あり、10MHzの周波数信号を発生する。プロセッサ
12はDAコンバータ13に対して制御データを与える
ことにより、その発振周波数を僅かながら制御する。分
周器19はVC−OCXO14の発振信号を分周して位
相比較器18へ与える。VC−XO16は、この発明に
係る第2周波数信号発生回路に相当する、周波数安定性
が上記VC−OCXO14に比べて高くはないが、周波
数可変幅の広い電圧制御発振器であり、略10MHzの
周波数信号を発生する。分周器17はVC−XO16の
発振信号を分周して位相比較器18へ与える。その分周
比はプロセッサ12が定める。位相比較器18は2つの
分周器19,17より出力される信号の位相差を検出し
て、その位相差が小さくなる方向にVC−XO16の発
振周波数を制御する。これによりPLL回路を構成して
いる。セレクタ15はプロセッサ12の出力信号に従っ
てVC−OCXO14またはVC−XO16の発振信号
のうち何れか一方を選択して出力する。
【0020】位相比較器18は、分周器19,17より
出力される信号が同位相となったとき、そのタイミング
を示す信号“Lock”を出力する。上記セレクタ15
は位相比較器18から出力される信号“Lock”に同
期して、プロセッサ12の出力信号に従って、VC−O
CXO14の出力からVC−XO16の出力へ、または
VC−XO16の出力からVC−OCXO14の出力へ
切り替える。したがってこの切替時においても、位相が
連続した10MHzの信号が出力されることになる。
【0021】分周器20はセレクタ15から出力される
10MHzの周波数信号を1/10000に分周して1
kHzの信号を出力する。分周器21はこれを更に1/
1000分周して1PPSとして出力する。この1PP
Sはプロセッサ12へも与えられる。プロセッサ12は
この1PPSの発生タイミングを検出し、UTCとのず
れを求める。
【0022】VC−TCXO23は、この発明に係る第
3の周波数信号発生回路に相当する温度補償電圧制御発
振器であり、受信回路11に対する周波数変換用の基準
周波数信号として、およびプロセッサ12に対するクロ
ック信号として11.605MHzの信号を発生する。
分周器24はこのVC−TCXO23の発振信号を1/
11605分周して1kHzの信号を出力する。この1
kHzの信号はプロセッサ12に対して割り込み信号と
して与えられる。位相比較器22は分周器24の出力信
号と分周器20の出力信号との位相比較を行って、位相
差が小さく且つ安定するようにVC−TCXO23の発
振周波数を制御する。これによりPLL回路を構成して
いる。
【0023】VC−TCXO23の周波数安定性はVC
−OCXOよりは低いが、上記PLL回路により、略V
C−OCXO並の周波数安定性を確保できる。また、一
般にVC−TCXO23の周波数可変幅はVC−XO1
6より狭いため、セレクタ15によりVC−XO16を
選択しているときは、上記PLL回路の同期範囲を超え
ることもあり得る。しかし、その場合においても、受信
回路11とプロセッサ12はVC−TCXO23のクロ
ックにより動作し、1PPSの発生タイミングとUTC
とのずれを求めることができる。
【0024】図2は図1に示したプロセッサ12のC/
Aコード位相とキャリア位相の追尾のための構成を示す
ブロック図である。図2においてCPU61はROM6
2に予め書き込まれたプログラムを実行する。RAM6
3はそのプログラムの実行に際してワーキングエリアと
して用いる。IQ分離回路50は、受信回路のA/Dコ
ンバータからのデータのキャリア周波数におけるI成分
とQ成分を分離する。キャリアNCO51は乗算器52
に対してキャリア信号(データ)を与え、乗算器52は
対してキャリア信号のデータを乗算することによってキ
ャリア成分(ドップラ成分)を除去したI成分とQ成分
のデータを出力する。C/Aコード発生回路53は所定
幅位相のずれたC/Aコードを、指定された位相で発生
する。相関器54はI成分とQ成分について、受信信号
のC/AコードとC/Aコード発生回路の発生した位相
のずれた2つのC/Aコードとの相関値を求める。CP
U61はI成分とQ成分の相関値を基に、受信信号のキ
ャリア位相を検出し、キャリア位相が0になるように、
キャリアNCO51の発生するキャリア位相を制御す
る。また上記位相のずれた2つのC/Aコードの相関値
からC/Aコード位相を検出し、その結果に応じてC/
Aコード発生回路53を制御して受信信号のC/Aコー
ドを追尾する。さらにCPU61は受信信号から航法メ
ッセージデータを抽出し、時刻情報と複数の衛星の軌道
情報およびC/Aコード位相から測位演算を行う。
【0025】図3は図1に示したVC−OCXO14の
発振周波数制御、分周器17の分周比制御およびセレク
タ15の切替制御を行う処理手順を示すフローチャート
である。
【0026】まずセレクタをVC−XO16側に選択す
る(n1)。これにより、VC−XO16の発振信号で
ある略10MHzの周波数信号を先ず出力する。続いて
UTCと1PPSとのずれΔtを求める(n2)。な
お、C/AコードはUTCに同期してGPS衛星から送
信されているので、C/Aコード位相の追尾を行うこと
によってUTCの毎秒のタイミングを求めることができ
る。上記ΔtはVC−XO16の発振周波数のずれ(誤
差)に起因している。
【0027】このずれΔtの絶対値が、予め定めたしき
い値thを超えるとき、Δtの大きさに応じて、図1に
示した分周器17の分周比を設定する(n3→n4)。
例えば分周器19の分周比が1/10000であり、1
PPSがUTCより遅れているときにΔtがプラスにな
る関係であるものとすると、上記Δtが+0.05秒を
超える値であれば、分周器17の分周比を1/1100
0とする。図1に示した位相比較器18は分周器19,
17の出力信号の位相差が小さくなる方向にVC−XO
16の発振周波数を制御するため、このことにより、V
C−XO16から11MHzの周波数信号が出力され、
1秒あたり1秒の10%の割合で1PPSの発生タイミ
ングが早まっていく。また、Δtが−0.05秒未満の
(絶対値が0.05を超える)値であれば、分周器17
の分周比を1/9000とする。これにより、1秒あた
り1秒の10%の割合で1PPSの発生タイミングが遅
れていく。
【0028】このようにして、原発振器であるVC−X
O16の発振周波数を一時的に大きくずらせることによ
って、UTCに略同期した1PPSを速やかに発生させ
ることができる。前述したように、電源投入後のUTC
と1PPSのタイミングのずれは最大±500msであ
るから、最大約5秒程度の短時間で精度±0.05秒の
1PPSと、それにコヒーレントな10MHzの周波数
信号が出力される。
【0029】その後、Δtが+0.05秒以下となれ
ば、分周器17の分周比を1/10100とする。これ
により、1秒あたり1秒の1%の割合で1PPSの発生
タイミングが早まっていく。また、Δtが−0.05秒
以上(絶対値が0.05秒以下)となれば、分周器17
の分周比を1/9800とする。これにより、1秒あた
り1秒の1%の割合で1PPSの発生タイミングが遅れ
ていく。したがってこの段階になってから約5秒以内に
精度±0.005秒の1PPSが出力される。
【0030】更に、Δtが+0.005秒以下となれ
ば、分周器17の分周比を1/10010とし、Δtが
−0.005秒以上(絶対値が0.005秒以下)とな
れば、分周器17の分周比を1/9990とする。これ
により、1秒あたり1秒の0.1%の割合で1PPSの
発生タイミングがずれていき、この段階になってから約
5秒以内に精度±0.0005秒の1PPSが出力され
ることになる。
【0031】以降、同様にしてΔtの絶対値が小さくな
るように分周器17の分周比を1/10000に近づけ
ていく。そしてΔtの絶対値が所定のしきい値th以下
となれば、セレクタ15をVC−OCXO14側に切り
替える(n5)。このしきい値thはVC−XO16の
発振周波数がVC−OCXO14の周波数可変幅内に入
る条件で定めておく。
【0032】続いて、UTCと1PPSとのずれΔtを
求めるとともに、その値が小さくなるようにVC−OC
XO14に対する制御データを出力する(n6→n7→
n8→n6→・・・)。以降は周波数安定性の高いVC
−OCXOの発振信号を10MHzの周波数信号として
出力する。
【0033】もし複数のGPS衛星からの電波が途絶え
るなどによって、Δtの絶対値がしきい値thを超える
状態となれば、セレクタ15を再びVC−XO16側に
切り替えて初期状態における処理へ戻る(n7→n1→
・・・)。その後は同様にしてVC−XOを原発振器と
する処理を行い、UTCと1PPSとのずれがしきい値
thにまで小さくなった時点で再びVC−OCXOを原
発振器とする処理へ移行する。
【0034】以上のようにして、測位系の時系(UT
C)に同期した周期パルス信号(1PPS)を発生する
とともに、それにコヒーレントな関係にある周波数信号
(10MHz)を短時間のうちに安定化させて出力させ
る。
【0035】なお、図1において破線で示すように、V
C−OCXO14の出力信号を10MHz信号として外
部へ出力するようにしてもよい。この場合、歪みの非常
に少ない10MHzの正弦波信号を外部へ出力できる。
また、セレクタ15は正弦波信号を切り替えるアナログ
回路で構成する必要がなく、矩形波信号を出力する回路
で容易に構成できる。但し、セレクタ14がVC−XO
16側を選択している状態では、外部へ出力されている
10MHz信号と1PPSとはコヒレーントな関係には
無い。しかし、電源投入直後、通常は短時間の内にセレ
クタ14がVC−OCXO14側を選択することにな
り、それ以降はコヒーレント性が保てる。また、セレク
タがVC−OCXO14側とVC−XO16側のいずれ
を選択しているかの状態を外部へ出力することによっ
て、10MHz信号および1PPSを利用する装置は、
それに応じた処理を行うことができる。例えば、セレク
タがVC−XO16側を選択している状態では(セレク
タがVC−OCXO14側を選択するまでの間は)、V
C−OCXO14から直接出力されている10MHz信
号をモニターして、正常に発振動作しているか否かのチ
ェックを行う、といった処理も可能である。
【0036】次に、第2の実施形態に係る周波数信号お
よび周期パルス信号発生装置のブロック図を図4に示
す。図1に示した例では、セレクタ15がVC−XO1
6側を選択していて、VC−XO16の発振周波数が1
0MHzからずれているとき、VC−TCXO23の発
振周波数もずれる。この場合でも、原理的にはプロセッ
サ12は毎秒毎秒のUTCと1PPSとの差Δtを求め
ることができる。しかし、受信回路11に対する基準周
波数信号およびプロセッサ12に対するクロック信号の
周波数が設計値より極端にずれると、衛星の捕捉ができ
なくなる。そこで、この第2の実施形態では、受信回路
11に対する基準周波数信号およびプロセッサ12に対
するクロック信号の周波数を常に安定化させる。
【0037】図4において、分周器25はVC−OCX
O14の出力信号を1/10000分周して1kHzの
信号を位相比較器22へ与える。その他の構成は図1に
示したものと同様である。
【0038】図4に示した構成によれば、受信回路11
に対する基準周波数信号およびプロセッサ12に対する
クロック信号の周波数を、VC−OCXO14の発振周
波数にコヒーレントな関係とすることができる。そのた
め、セレクタ15の選択状態およびVC−XO16の発
振周波数に無関係に、受信回路11は常に安定性の高い
周波数で周波数変換を行い、プロセッサ12は常に周波
数安定性の高いクロック信号で動作することになる。但
し、設計によっては、VC−OCXO14の出力信号を
用いないで、常にVC−XO16の出力信号を分周器2
5へ与えるようにしてもよい。
【0039】なお、この第2の実施形態でも、第1の実
施形態の場合と同様に、セレクタを通さずにVC−OC
XO14の出力信号を直接外部へ出力するようにしても
よい。
【0040】次に、第3の実施形態に係る周波数信号お
よび周期パルス信号発生装置のブロック図を図5に示
す。図1に示した例とは異なり、この第3の実施形態で
は、第2周波数信号発生回路として数値制御発振器NC
Oを用いている。すなわち、NCO26はVC−OCX
O14の出力信号を入力し、プロセッサ12から与えら
れる制御データに応じて入力信号の波数を間引き、その
信号をセレクタ15へ出力する。
【0041】プロセッサ12から与えられるデータは、
例えば2段階で与えられ、10000または100であ
る。データが10000であるとき、NCO26はVC
−OCXO14の出力信号である10MHzを矩形波と
して10000カウントする毎に1回の頻度で矩形波を
間引く。これにより、10MHzより1kHzだけ周波
数を低下させる。また、プロセッサ12から与えられる
データが1000000であるとき、NCO26はVC
−OCXO14の出力信号である10MHzを矩形波と
して1000000カウントする毎に1回の頻度で矩形
波を間引く。これにより、10MHzより10Hzだけ
周波数を低下させる。
【0042】図6は図5に示したVC−OCXO14の
発振周波数制御、NCO26の周波数制御およびセレク
タ15の切替制御を行う処理手順を示すフローチャート
である。
【0043】まずセレクタをNCO26側に選択する
(n1)。これにより、NCO26の出力信号である略
10MHzの周波数信号を先ず出力する。続いてUTC
と1PPSとのずれΔtを求める(n2)。このΔtは
NCO26の出力周波数のずれ(誤差)に起因してい
る。
【0044】このずれΔtの絶対値が予め定めたしきい
値thを超えるとき、Δtの大きさに応じてNCO26
に対する制御データを設定する(n3→n4)。例えば
1PPSがUTCより1ms以上遅れているとき、NC
O26に対する制御データを10000とする。これよ
り、NCO26からの出力信号の周波数は10M−1k
Hzとなり、分周器21から出力される1PPSが、U
TCの毎秒のタイミングより毎秒1msの割合で遅れて
いく。
【0045】その後、UTCに対する1PPSの遅れが
1ms未満となれば、NCO26に対する制御データを
1000000とする。これより、NCO26からの出
力信号の周波数は10M−10Hzとなり、分周器21
から出力される信号が、UTCの毎秒のタイミングより
10μsの割合で遅れていく。図6におけるその他の処
理は図3に示したものと同様である。
【0046】このようにして、UTCに略同期した1P
PSを速やかに発生させる。この実施形態では、電源投
入直後は1ms単位で1PPSのタイミングを毎秒ずら
せるが、NCO26が10MHzの周波数を低下させる
方向にしか制御できないので、電源投入後のUTCと1
PPSのタイミングのずれは最大999msとなり、最
大約999秒で精度±0.001秒の1PPSと、それ
にコヒーレントな10MHzの周波数信号が出力され
る。その後は10μs単位で1PPSのタイミングを毎
秒ずらせるので、最大99秒で精度±0.00001秒
の1PPSが出力される。
【0047】以上に示した例では、NCO26に与える
制御データを2段階としたが、これを3段階以上の多段
階とすれば、さらに短時間のうちに1PPSをUTCの
毎秒のタイミングに収束させることができる。
【0048】次に、第4の実施形態に係る周波数信号お
よび周期パルス信号発生装置のブロック図を図7に示
す。この第4の実施形態では、第2周波数信号発生回路
として数値制御発振器NCOを用い、VC−OCXO1
4の出力信号を分周器25で分周して位相比較器へ与え
るようにしている。その他の構成は図4に示したものと
同様である。
【0049】図7に示した構成によれば、受信回路11
に対する基準周波数信号およびプロセッサ12に対する
クロック信号の周波数を、VC−OCXO14の発振周
波数にコヒーレントな関係とすることができる。そのた
め、セレクタ15の選択状態およびNCO26の出力信
号の周波数に無関係に、受信回路11は常に安定性の高
い周波数で周波数変換を行い、プロセッサ12は常に周
波数安定性の高いクロック信号で動作することになる。
但し、設計によっては、VC−OCXO14の出力信号
を用いないで、常にNCO26の出力信号を分周器25
へ与えるようにしてもよい。
【0050】なお、この第4の実施形態でも、セレクタ
を通さずにVC−OCXO14の出力信号を直接外部へ
出力するようにしてもよい。
【0051】次に、第5の実施形態に係る周波数信号お
よび周期パルス信号発生装置のブロック図を図8に示
す。この第5の実施形態では、VC−OCXO14の発
振周波数を20MHzとし、これを1/2分周する分周
器27を設け、NCO26が、20MHzの信号を入力
し、10MHzの信号を出力するように構成している。
ここで、VC−OCXO14と分周器27とが第1周波
数信号発生回路に相当し、NCO26が第2周波数信号
発生回路に相当する。NCO26は出力すべき第1周波
数信号を逓倍した周波数に相当する信号を入力し、その
波数を、プロセッサ12から与えられた制御データに応
じて所定の頻度で間引く。このように出力すべき信号の
周波数より予め高い周波数の信号の波数を間引くことに
よって、10M±nHzの周波数信号を出力する。
【0052】このように、1PPSのタイミングを遅ら
せる方向の制御だけでなく、進める方向の制御も行える
ようにすることによって、電源投入後のUTCと1PP
Sのタイミングのずれは最大約500msとなり、さら
に短時間のうちに1PPSをUTCの毎秒のタイミング
に収束させることができる。
【0053】次に、第6の実施形態に係る周波数信号お
よび周期パルス信号発生装置のブロック図を図9に示
す。この第6の実施形態では、VC−OCXO14の発
振周波数を分周器20で先ず分周し、NCO26が分周
器20の出力信号をプロセッサ12から与えられた制御
データに応じて間引くことにより周波数制御することに
し、セレクタ15は分周器20の出力信号またはNCO
26の出力信号のいずれかを選択し、分周器21がその
選択された信号を分周して1PPSとして出力するよう
にしたものである。ここで、VC−OCXO14と分周
器20とが第1周波数信号発生回路に相当し、NCO2
6が第2周波数信号発生回路に相当する。但し、VC−
OCXO14の発振信号を外部へ出力する。
【0054】分周器20はVC−OCXO14から出力
される10MHzを1/9999分周し、1k+0.1
Hzの信号を出力するので、NCOの間引きにより、セ
レクタ15に出力する信号を、例えば1k±0.1Hz
の範囲で制御することができる。このことにより、1±
0.0001Hzすなわち毎秒0.1msの単位で1P
PSをUTCの毎秒のタイミングに収束させることがで
きる。
【0055】第3〜第6の実施形態では第2周波数信号
発生回路にNCOを用いたため、第1の周波数信号発生
回路のVC−OCXO14との干渉による問題を回避で
きる。すなわち、第1・第2の実施形態のように、第2
周波数信号発生回路をVC−OXで構成すれば、周波数
の非常に接近した2つの信号を出力するVC−OCXO
とVC−XOとが干渉し易く、両者のアイソレーション
のためのスペースが必要となる。しかし、NCOは入力
信号の波数を所定周期で間引く回路であるため、VC−
OCXOと干渉することはない。また、ディジタル回路
で構成するため、部品点数も少なくなり、装置全体を小
型化できる。
【0056】なお、以上に示した各実施形態では、受信
回路11に対する基準周波数信号およびプロセッサ12
に対するクロック信号を発生する第3の周波数信号発生
回路としてVC−TCXO23を設け、その発振出力の
分周信号と第2の周波数信号とを位相比較して、第1ま
たは第2の周波数信号発生回路の発振信号にコヒーレン
トなクロック信号を発生するPLL回路を設けたが、各
図における分周器20,21の分周比を適宜定めること
によって、分周器20の出力信号を受信回路に対する基
準周波数信号およびプロセッサ12に対するクロック信
号として与えるようにしてもよい。また、出力すべき1
0MHzなどの周波数信号を、受信回路に対する基準周
波数信号およびプロセッサ12に対するクロック信号と
して与えるようにしてもよい。これらの場合、上記位相
比較器22によるPLL回路は不要となる。
【0057】逆に、各図に示したように上記位相比較器
22によるPLL回路を設け、分周器の分周比を適宜定
めることによって、出力すべき周波数信号の周波数(1
0MHz)とは独立して、任意の周波数信号を受信回路
に対する基準周波数信号およびプロセッサ12に対する
クロック信号として得ることができる。
【0058】
【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、UTC
などの測位系の標準クロックと1PPSなどの一定周期
のパルス信号とのずれが速やかに減少し、そのずれが小
さくなった時点で高精度な周波数信号および周期パルス
信号が出力される。しかも第1または第2の周波数信号
発生回路の出力信号と上記一定周期のパルス信号とはコ
ヒーレントな関係にあるため、例えば1PPSの間に出
力される例えば10MHzの波数は常に1×107 の関
係が保たれる。
【0059】請求項2に記載の発明によれば、第1の周
波数信号を基準周波数信号とし、制御データにより周波
数信号の周期を制御する数値制御発振器(NCO)によ
り第2の周波数信号発生回路を構成できるので、非常に
近接する周波数信号を発生する第1の周波数信号発生回
路との干渉を防止することができる。また、ディジタル
回路により構成できるので、その集積化により部品点数
が削減できる。さらに、第1・第2の周波数信号発生回
路間の干渉防止のためのスペースを確保する必要がな
く、部品点数も削減されることから、全体に小型化でき
る。
【0060】請求項3に記載の発明によれば、第1・第
2の周波数信号発生回路を電圧制御発振器により構成で
きるので、第1・第2のいずれの周波数信号も正弦波信
号とすることができる。そのため、第2の周波数信号を
も所望のアナログ回路に与えることができる。
【0061】請求項4に記載の発明によれば、受信手段
の要するクロック信号の周波数と、外部へ出力する第1
または第2の周波数信号発生回路の出力周波数とを任意
の比(分周比/逓倍比)に定めることができ、受信手段
で用いるクロック信号の周波数とは独立して任意の周波
数信号を出力できるようになる。逆に、必要とされる周
波数信号の周波数とは独立して任意のクロック信号を基
に処理を行う受信手段を設けることもできるようにな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係る周波数信号および周期パ
ルス信号発生装置のブロック図
【図2】同装置のプロセッサの一部の構成を示すブロッ
ク図
【図3】プロセッサの主要部の処理手順を示すフローチ
ャート
【図4】第2の実施形態に係る周波数信号および周期パ
ルス信号発生装置のブロック図
【図5】第3の実施形態に係る周波数信号および周期パ
ルス信号発生装置のブロック図
【図6】同装置のプロセッサの主要部の処理手順を示す
フローチャート
【図7】第4の実施形態に係る周波数信号および周期パ
ルス信号発生装置のブロック図
【図8】第5の実施形態に係る周波数信号および周期パ
ルス信号発生装置のブロック図
【図9】第6の実施形態に係る周波数信号および周期パ
ルス信号発生装置のブロック図
【図10】従来の周期パルス信号発生装置の構成を示す
ブロック図
【符号の説明】
1−GPSアンテナ VC−OCXO−恒温槽入り電圧制御発振器 VC−XO−電圧制御発振器 VC−TCXO−温度補償電圧制御発振器 NCO−数値制御発振器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 兵頭 歩 兵庫県西宮市芦原町9番52号 古野電気株 式会社内 (72)発明者 池田 貴彦 兵庫県西宮市芦原町9番52号 古野電気株 式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の周波数信号を発生する第1周波数
    信号発生回路と、該第1周波数信号発生回路に比べて周
    波数可変幅の広い第2の周波数信号を発生する第2周波
    数信号発生回路と、第1または第2の周波数信号発生回
    路による周波数信号のいずれか一方を選択する選択手段
    と、選択された周波数信号を分周してパルス信号を発生
    する手段と、測位用衛星からの信号を受信して測位系の
    標準クロックと前記パルス信号とのずれを求める受信手
    段と、該ずれが所定値より大きな状態で第2周波数信号
    発生回路が選択され、前記ずれが前記所定値より小さな
    状態で第1周波数信号発生回路が選択されるように前記
    選択手段を制御するとともに、前記ずれが小さくなるよ
    うに前記第1または第2の周波数信号発生回路の発生周
    波数を制御する周波数制御手段とを設けて成る周波数信
    号および周期パルス信号発生装置。
  2. 【請求項2】 前記第2周波数信号発生回路は、第1の
    周波数信号または第1の周波数信号の一定周波数比に相
    当する信号を入力し、該入力信号の単位時間当たりの波
    数の制御によって周波数を変化させて第2の周波数信号
    を発生するものである請求項1に記載の周波数信号およ
    び周期パルス信号発生装置。
  3. 【請求項3】 第1・第2の周波数信号をそれぞれ所定
    分周比で分周して位相比較するとともに、該位相差に応
    じて前記第2の周波数信号発生回路の発生周波数を制御
    するPLL回路を構成し、前記周波数制御手段が前記分
    周比を定めることにより第2の周波数信号の周波数を制
    御するものとした請求項1に記載の周波数信号および周
    期パルス信号発生装置。
  4. 【請求項4】 前記受信手段の動作タイミングを定める
    クロック信号を発生する第3の周波数信号発生回路と、
    該第3の周波数信号発生回路の出力信号の分周信号と前
    記第1または第2の周波数信号発生回路の分周信号とを
    位相比較して、第1または第2の周波数信号発生回路の
    出力信号にコヒーレントなクロック信号を第3の周波数
    信号発生回路から出力させるPLL回路を設けた請求項
    1、2または3に記載の周波数信号および周期パルス信
    号発生装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006177889A (ja) * 2004-12-24 2006-07-06 Japan Radio Co Ltd 発振器監視装置
WO2010098460A1 (ja) * 2009-02-27 2010-09-02 古野電気株式会社 位相測定装置、および周波数測定装置
WO2010137419A1 (ja) * 2009-05-25 2010-12-02 古野電気株式会社 基準周波数発生装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11683771B2 (en) * 2020-11-30 2023-06-20 Viettel Group Method and apparatus for data frame synchronization of 5G base station

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006177889A (ja) * 2004-12-24 2006-07-06 Japan Radio Co Ltd 発振器監視装置
CN102334038B (zh) * 2009-02-27 2013-11-06 古野电气株式会社 相位测定装置、以及频率测定装置
WO2010098460A1 (ja) * 2009-02-27 2010-09-02 古野電気株式会社 位相測定装置、および周波数測定装置
KR101584394B1 (ko) 2009-02-27 2016-01-11 후루노덴끼가부시끼가이샤 위상 측정 장치, 및 주파수 측정 장치
KR20110127676A (ko) * 2009-02-27 2011-11-25 후루노덴끼가부시끼가이샤 위상 측정 장치, 및 주파수 측정 장치
EP2402772A1 (en) * 2009-02-27 2012-01-04 Furuno Electric Co., Ltd. Phase determining device and frequency determining device
CN102334038A (zh) * 2009-02-27 2012-01-25 古野电气株式会社 相位测定装置、以及频率测定装置
US8738312B2 (en) 2009-02-27 2014-05-27 Furuno Electric Co., Ltd. Phase measuring device and frequency measuring device
EP2402772A4 (en) * 2009-02-27 2012-08-22 Furuno Electric Co PHASE DETERMINATION AND FREQUENCY DETERMINATION DEVICE
JP2010273299A (ja) * 2009-05-25 2010-12-02 Furuno Electric Co Ltd 基準周波数発生装置
US8497717B2 (en) 2009-05-25 2013-07-30 Furuno Electric Co., Ltd. Reference frequency generating device
CN102388536A (zh) * 2009-05-25 2012-03-21 古野电气株式会社 基准频率产生装置
WO2010137419A1 (ja) * 2009-05-25 2010-12-02 古野電気株式会社 基準周波数発生装置

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