JP2002214323A

JP2002214323A - 基準周波数発生装置

Info

Publication number: JP2002214323A
Application number: JP2001014404A
Authority: JP
Inventors: Michiya Hayashi; 倫也林
Original assignee: Maspro Denkoh Corp
Current assignee: Maspro Denkoh Corp
Priority date: 2001-01-23
Filing date: 2001-01-23
Publication date: 2002-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】ＧＰＳ受信機が出力する基準信号に対する出
力信号の追従性と、周波数がロックした時の周波数安定
度とがいずれも良好な基準周波数発生装置を提供する。【解決手段】基準信号に対する出力信号の周波数誤差
を表す誤差データの絶対値が安定度判定しきい値より小
さく（|Ｅ（ｎ）|＜ＴＨ２）、且つ周囲温度の変化率が
上限値より小さい（ΔＴ＜Ｔth）場合には(S380-Y，S39
0-Y)、誤差データの急激な変化が制御データに与える影
響を抑圧し制御の安定性が向上するようにローパスフィ
ルタの特性を狭帯域に設定する(S400)。一方、誤差デー
タの絶対値が安定度判定しきい値以上、又は周囲温度の
変化率が上限値以上である場合(S380-N，S390-N)には、
誤差データＥの変化が十分に制御データに反映され制御
の追従性が向上するようにローパスフィルタの特性を広
帯域に設定する(S410)。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＧＰＳ衛星からの
受信信号に基づいて生成される協定世界時（ＵＴＣ）に
同期した基準信号を利用する基準周波数発生装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＰＨＳや携帯電話等の基地局
において基地局間の同期をとったり、測定器の校正を行
う時の基準となる信号を生成するために、ＧＰＳ（Glob
al Positioning System ）受信機を利用する方法が知ら
れている。

【０００３】即ち、ＧＰＳ受信機は、一般に、現在位置
や移動速度の他に、協定世界時（ＵＴＣ）に高精度で同
期した１０ｋＨｚの信号や１秒周期の１ｐｐｓ（Pulse
PerSecond）と呼ばれるパルス信号を出力するように構
成されているため、これを基準信号とし、電圧制御発振
器（ＶＣＯ）にて生成される出力信号が基準信号に同期
（位相や周波数が一致）するように制御するものであ
る。

【０００４】このように、ＶＣＯの出力信号と基準信号
とで周波数や位相が一致するように帰還制御ループを用
いてＶＣＯを制御する回路は、ＰＬＬ（Phase Locked L
oop）回路と呼ばれ、特に、マイクロコンピュータによ
り制御するものは、デジタルＰＬＬと呼ばれている。

【０００５】一般に、ＰＬＬでは、出力信号の周波数
（即ちＶＣＯの発振状態）を制御するための制御信号
は、ループフィルタを介してＶＣＯに供給される。この
ループフィルタは、位相差や周波数差の検出値に含まれ
る高周波成分や雑音成分を取り除いたり、出力信号の位
相や周波数が基準信号に一致した状態、いわゆるロック
状態を保持するためのものであり、ローパスフィルタ
（ＬＰＦ）が使用されている。そして、ＶＣＯの出力信
号の周波数や位相を基準信号に高精度で一致させるに
は、ループフィルタの特性を狭帯域にする必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ループフィル
タの特性を狭帯域にすると、ロック状態にある時の出力
信号の周波数の安定性が向上する一方で、基準信号に対
する出力信号の追従性が低下することが知られている。
このため、例えば、環境（周囲温度）の変化がありＶＣ
Ｏの発振周波数が変化した場合や、回路の動作状態が不
安定となる装置の起動直後、又はＧＰＳ衛星からの信号
を受信できずＧＰＳ受信機から基準信号を得ることがで
きない状態から復帰した直後など、出力信号と基準信号
とで位相や周波数に大きなずれが生じている場合には、
その後、必要な精度に達するまでに長い時間がかかって
しまうという問題があった。

【０００７】本発明は、上記問題点を解決するために、
ＧＰＳ受信機が出力する基準信号に対する出力信号の追
従性と、周波数がロックした時の周波数安定度とがいず
れも良好な基準周波数発生装置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】上記目的を達成するため
の発明である請求項１記載の基準周波数発生装置では、
ＧＰＳ受信手段が、ＧＰＳ衛星からの受信信号に基づい
て協定世界時に同期した基準信号を出力し、誤差検出手
段が、発振周波数を制御可能な発振手段が生成する出力
信号の前記基準信号に対する周波数誤差を繰り返し検出
する。

【０００９】すると、制御手段が、誤差検出手段での検
出結果に基づき、周波数誤差が減少するように発振手段
の発振周波数を制御するための制御データを生成すると
共に、特性可変手段が、同じく誤差検出手段での検出結
果に基づき、周波数誤差が小さいほど、制御手段が実現
するフィルタの特性をより狭帯域な設定に変化させる。

【００１０】このように、本発明の基準周波数発生装置
によれば、周波数誤差の小さい時には、フィルタの特性
が狭帯域な設定となり外乱の影響を除去する能力に優れ
たものとなるため、出力信号の周波数安定性を向上させ
ることができ、一方、周波数誤差の大きい時には、フィ
ルタの特性が広帯域な設定となり基準信号に対する出力
信号の追従性に優れたものとなるため、何等かの原因で
基準信号に対する出力信号の周波数誤差が拡大したとし
ても、その後、速やかに出力信号の位相や周波数を基準
信号と一致させることができる。

【００１１】ところで、基準信号に対する出力信号の周
波数誤差が拡大する原因としては、環境（周囲温度）の
変化による装置自身の制御特性の変化や、ＧＰＳ衛星か
らの信号を受信できず基準信号が得られない状態が長期
間継続すること等が考えられる。

【００１２】そこで、特性可変手段は、請求項２記載の
ように、発振手段の周囲温度を測定する温度検出手段で
の検出結果に基づいて周囲温度の変化率を求め、この変
化率が予め設定された上限値より大きい時に、フィルタ
の特性を広帯域な設定に変化させたり、請求項３記載の
ように、ＧＰＳ受信手段がＧＰＳ衛星からの信号を受信
できない未受信状態、或いは不安定な受信状態になった
後、安定した受信状態に復帰した時に、フィルタの特性
を広帯域な設定に変化させるように構成することが望ま
しい。

【００１３】また、これらの場合に限らず、装置への電
源投入直後において、基準信号と出力信号とで位相や周
波数は当然一致していないため、特性可変手段は、請求
項４記載のように、装置への電源投入時にはフィルタの
特性を広帯域な設定とすることが望ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面と
共に説明する。図１は、周波数が１０ＭＨｚの信号を生
成する実施形態の基準周波数発生装置の全体構成を表す
ブロック図である。

【００１５】図１に示すように、本実施形態の基準周波
数発生装置１０は、ＧＰＳ衛星から送出された信号を受
信するＧＰＳアンテナ１１と、ＧＰＳアンテナ１１から
の受信信号に基づいて、協定世界時（ＵＴＣ）に同期し
た基準信号を含む各種信号を生成して出力するＧＰＳ受
信機１２と、１０ＭＨｚ近傍で発振し発振周波数を制御
可能な電圧制御発振器（ＶＣＯ）１３と、ＧＰＳ受信機
１２が出力する基準信号を分周する分周器１４ａ、及び
ＶＣＯ１３にて生成される出力信号を分周する分周器１
４ｂからなる分周部１４と、分周器１４ａにより生成さ
れた分周基準信号の周期をカウンタクロックにてカウン
トするカウンタ１５ａ、分周器１４ｂにより生成された
分周出力信号の周期をカウンタクロックにてカウントす
るカウンタ１５ｂ、及びカウンタ１５ａ，１５ｂにカウ
ントクロック（本実施形態では約１０ＭＨｚ）を供給す
る発振器１５ｃからなるカウント部１５と、ＶＣＯ１６
の周囲温度を検出する温度センサ１６と、ＧＰＳ受信機
１２からの信号、カウント部１５を構成する各カウンタ
１５ａ，１５ｂでのカウント値、及び温度センサ１６で
の検出温度等に基づいて、ＶＣＯ１３を制御するための
制御データを生成する演算処理部１７と、演算処理部１
７にて生成された制御データを、ＶＣＯ１３を制御する
ための電圧信号に変換するＤ／Ａコンバータ１８とを備
えている。

【００１６】このうち、ＧＰＳ受信機１２から分周器１
４ａに供給される基準信号は、１秒周期を有する１ｐｐ
ｓ（puls per second ）、或いは１０ｋＨｚ信号（いず
れも周知）からなり、また、演算処理部１７に対して出
力する信号は、受信信号の受信状態を表す状態信号，及
び受信信号を復調してなるシリアルデータを少なくとも
含んでいる。

【００１７】ＶＣＯ１３は、恒温槽付水晶発振器（ＯＣ
ＸＯ）を中心に構成され、周囲温度の変化によって、制
御電圧に対する発振周波数の特性が大きく変化しないよ
うにされている。分周部１４を構成する各分周器１４
ａ，１４ｂは、分周基準信号及び分周出力信号の周期が
所望の長さ（本実施形態では１０秒）となるように分周
比が設定されている。具体的には、分周器１４ａでは、
基準信号として１ｐｐｓを用いる場合には１０分周、１
０ｋＨｚの信号を用いる場合には１０⁵分周するように
分周比が設定され、また、分周器１４ｂでは、１０ＭＨ
ｚの出力信号を１０⁸分周するように分周比が設定され
ている。

【００１８】カウント部１５を構成する各カウンタ１５
ａ，１５ｂは、それぞれ対応する信号（分周基準信号，
分周出力信号）の１周期が終了する毎、即ち立上がりエ
ッジ（立下がりエッジでも可）が入力される毎に、カウ
ント値をレジスタ（図示せず）に保存して演算処理部１
７に対して割込信号を出力すると共に、カウント値をリ
セットし、直ちに次の周期のカウントを開始するように
構成されている。また、発振器１５ｃは、ＶＣＯ１３と
は異なり、高精度を必要とせず安価なものが用いられて
いる。

【００１９】Ｄ／Ａコンバータ１８は、２０ビットのデ
ジタル信号を、０〜５Ｖの電圧信号に変換するように構
成されたものであり、１Ｖを２０９７１５段階で表す分
解能を有している。なお、ＶＣＯ１３は、制御電圧を
４．０Ｖ〜４．５Ｖの間で変化させると、発振周波数
が、９９９９９９４．５４Ｈｚ〜１００００００３．５
２Ｈｚの間で変化するものが用いられており、制御電圧
に対して１７．９６Ｈｚ／Ｖの感度を有している。つま
り、ＶＣＯ１３の発振周波数を、８．６×１０^-5（＝１
７．９６／２０９７１５）Ｈｚ単位で制御できるように
構成されている。

【００２０】次に、演算処理部１７は、ＣＰＵ，ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭからなる周知のマイクロコンピュータを中心
に構成されており、ＧＰＳ受信機１２の受信状態を監視
する監視処理の他、カウント部１５でのカウント値に基
づいて、ＶＣＯ１３を制御するための制御データを生成
する制御データ生成処理等を実行する。

【００２１】このように構成された本実施形態の基準周
波数発生装置１０では、ＧＰＳアンテナ１１を介して受
信したＧＰＳ衛星からの受信信号に基づいて、ＧＰＳ受
信機１２から出力される基準信号を、分周器１４ａが分
周して分周基準信号を生成し、その１周期分の長さを、
発振器１５ｃが生成するカウンタクロックを用いてカウ
ンタ１５ａが繰り返しカウントする。

【００２２】これと共に、演算処理部１７から供給され
る制御データをＤ／Ａコンバータ１８にて変換してなる
電圧信号により、発振周波数の制御が行われるＶＣＯ１
３からの出力信号を、分周器１４ｂが分周して分周出力
信号を生成し、その１周期分の長さを、発振器１５ｃが
生成するカウンタクロックを用いてカウンタ１５ｂが繰
り返しカウントする。

【００２３】そして、演算処理部１７は、ＧＰＳ受信機
１２から正常な基準信号を得ることができる場合には、
分周基準信号及び分周出力信号の周期を表すカウント値
の比Ｒから、基準信号に対する出力信号の周波数誤差を
表す誤差データＥを求め、この誤差データＥに基づい
て、ＶＣＯ１３の発振周波数を制御するための制御デー
タを生成し、一方、ＧＰＳ受信機１２から正常な基準信
号を得ることができない場合には、基準信号が再度得ら
れるようになるまでの間、制御データの値を、正常な基
準信号に基づく最後の制御にて算出された値に固定す
る。

【００２４】ここで、演算処理部１７が実行する制御デ
ータ生成処理を、図２に示すフローチャートに沿って説
明する。本処理が起動すると、まずカウント部１５から
割込信号が入力されるまで待機し（Ｓ１１０）、割込信
号の入力があると、その送出元のカウンタ１５ａ又は１
５ｂのカウント値が格納されたレジスタからカウントデ
ータを読み込むと共に、温度センサ１６からＶＣＯ１３
の周囲温度の検出値である温度データを読み込む（Ｓ１
２０）。

【００２５】両カウンタ１５ａ，１５ｂのカウントデー
タＴgps，Ｔvcoが取得されているか否かを判断し（Ｓ１
３０）、いずれか一方のカウントデータしか取得してい
ない場合には、Ｓ１１０に戻る。一方、両方のカウント
データが取得されていれば、両カウントデータの比Ｒ
（＝Ｔgps／Ｔvco）を算出し、これを周波数に換算する
ことにより、出力信号の推定周波数、即ちＶＣＯ１３の
発振周波数を求める（Ｓ１４０）。つまり、出力信号の
周波数は、Ｒ＝１であれば１０ＭＨｚであり、Ｒ＞０で
あれば１０ＭＨｚより小、Ｒ＜０であれば１０ＭＨｚよ
り大となる。

【００２６】続けて、基準信号の周波数に対する推定周
波数の周波数誤差を表す誤差データＥを算出すると共
に、Ｓ１２０にて取得した温度データから、前回の測定
値からの変化率ΔＴを算出する（Ｓ１５０）。なお、Ｓ
１２０にて取得する温度データは、カウンタ１５ａのカ
ウント値の読込時に取得したものと、カウンタ１５ｂの
カウント値の読込時に取得したものがあるが、両温度デ
ータの取得タイミングは、通常ほぼ同時であり、最悪で
も分周基準信号及び分周出力信号の半周期（本実施形態
では５秒）しか違わない。このため、両温度データは通
常は同じ値となり、従って、いずれのデータを用いても
よいが、これらの平均値を用いてもよい。以下、温度デ
ータを使用する場合は、同様である。

【００２７】そして、当該装置の動作モードの判定（Ｓ
１６０）を行い、その結果、動作モードがホールドオー
バモード（後述する）であるか否かを判断し（Ｓ１７
０）、ホールドオーバモードでなければ、引込み／精密
制御処理を実行することにより、誤差データＥに基づい
た制御データを出力する（Ｓ１８０）。一方、ホールド
オーバモードであれば、現在出力されているものと同じ
値の制御データを出力するホールドオーバ制御処理を実
行して（Ｓ１９０）、Ｓ１１０に戻る。

【００２８】ここでＳ１６０にて実行される動作モード
判定処理の詳細を、図３に示すフローチャートに沿って
説明する。本処理が起動すると、まず、当該装置１０へ
の電源投入後１時間以内であるか否かを判断し（Ｓ２１
０）、１時間を越えていれば、今度は、Ｄ／Ａコンバー
タ１８に現在供給している制御データが、予め設定され
た上限値以上（本実施形態では８９１２８８）であるか
否かを判断し（Ｓ２２０）、上限値以上であれば、更に
この上限値以上の設定が、予め設定された制限回数Ｎ１
（本実施形態では１０回）以上続けて検出された否かを
判断する（Ｓ２３０）。

【００２９】そして、現在設定されている制御データが
上限値以上であり、且つその状態が制限回数Ｎ１以上続
けて検出された場合（Ｓ２３０−ＹＥＳ）、或いは電源
投入後１時間以内である場合（Ｓ２１０−ＹＥＳ）に
は、当該装置１０は不安定な動作状態にあるものとし
て、動作モードを引込み制御モードに設定して（Ｓ３０
０）本処理を終了する。

【００３０】一方、現在設定されている制御データが上
限値より小さい（Ｓ２２０−ＮＯ）か、或いは上限値よ
り大きくても、その状態の検出回数が未だ制限回数Ｎ１
に達していない（Ｓ２３０−ＮＯ）場合には、当該装置
１０は安定した動作状態にあるものとして、今度は、Ｇ
ＰＳ受信機１２からの状態信号（１秒毎に得られる）に
基づき、衛星信号を受信しているか否かを判断し（Ｓ２
４０）、受信していなければ、その受信していない状態
が、予め設定された制限回数Ｎ２（本実施形態では１０
回，即ち１０秒）以上続けて検出されたか否かを判断す
る（Ｓ２５０）。

【００３１】そして、衛星信号を受信しているか（Ｓ２
４０−ＹＥＳ）、或いは受信していなくても、その状態
の検出回数が未だ制限回数Ｎ２に達していない場合（Ｓ
２５０−ＮＯ）には、更にＧＰＳ受信機１２が出力する
１ｐｐｓ信号が有効であるか否かを判断し（Ｓ２６
０）、有効でなければその状態が、予め設定された制限
回数Ｎ３（本実施形態では１０回，即ち１０秒）以上続
けて検出されたか否かを判断する（Ｓ２７０）。

【００３２】その結果、１ｐｐｓ信号が有効であるか
（Ｓ２６０−ＹＥＳ）、或いは無効であっても、その状
態の検出回数が未だ制限回数Ｎ３に達していない場合
（Ｓ２７０−ＮＯ）には、検出された誤差データＥに基
づいて高精度な周波数制御を行うことが可能であるもの
として、動作モードを精密制御モードに設定して（Ｓ２
８０）本処理を終了する。なお、１ｐｐｓ信号が有効で
あるか否かの判定は、例えば、ＧＰＳ受信機１２が出力
するシリアルデータの内容を解読し、データに含まれる
情報から判断できる。

【００３３】一方、衛星信号を受信できない状態が、制
限回数Ｎ２以上続けて検出された場合（Ｓ２５０−ＹＥ
Ｓ）、又は１ｐｐｓ信号が無効である状態が、制限回数
Ｎ３以上続けて検出された場合（Ｓ２７０−ＹＥＳ）に
は、検出された誤差データＥの信頼性が低く、これに基
づいて、高精度な周波数制御を行うことができないもの
として、動作モードをホールドオーバモードに設定して
（Ｓ２９０）本処理を終了する。

【００３４】次に、動作モードがホールドオーバモード
ではない場合に実行される引込み／精密制御処理（Ｓ１
８０）の詳細を、図４に示すフローチャートに沿って説
明する。本処理が起動されると、まず動作モードが引込
み制御モードであるか否かを判断し（Ｓ３１０）、引込
み制御モードであれば、ノイズ判定しきい値ＴＨとし
て、予め用意された一定値Ｃ（本実施形態では１１６
２）を設定する（Ｓ３２０）。なお、一定値Ｃは、引込
み制御モードに入った理由（Ｓ２１０−ＹＥＳ／Ｓ２３
０−ＹＥＳ）に応じて異なる値を用いてもよい。

【００３５】一方、動作モードが引込み制御モードでは
ない場合、即ち精密制御モードである場合には、今回の
処理で先のＳ１５０にて検出された誤差データをＥ
（ｎ）とし、過去に検出された新しい方からｍ個の誤差
データＥ（ｎ−１）〜Ｅ（ｎ−ｍ−１）に基づき、その
絶対値の平均値ＡＶを算出する（Ｓ３３０）。

【００３６】そして、算出された平均値ＡＶが非零であ
るか否かを判断し（Ｓ３４０）、非零であれば、算出さ
れた平均値ＡＶに、係数Ｋ（≧１）を乗じたものを、ノ
イズ判定しきい値ＴＨとして設定する（Ｓ３５０）。ま
た、算出された平均値ＡＶが零である場合には、過去に
Ｓ３５０にてノイズ判定しきい値が設定されたことがあ
れば、Ｓ３５０にて最後に設定されたノイズ判定しきい
値を、また、過去にＳ３５０にてノイズ判定しきい値が
設定されたことがなければ、予め用意された初期値を、
ノイズ判定しきい値ＴＨ１として設定する（Ｓ３６
０）。

【００３７】このようにしてノイズ判定しきい値ＴＨ１
が設定（Ｓ３２０又はＳ３５０又はＳ３６０）される
と、次に、誤差データＥ（ｎ）の絶対値が、設定された
ノイズ判定しきい値ＴＨ１より小さいか否かを判断し
（Ｓ３７０）、ノイズ判定しきい値ＴＨ１以上であれ
ば、この誤差データＥ（ｎ）が、制御データの算出や、
次回以降のノイズ判定しきい値ＴＨ１の算出にて使用さ
れることのないように排除して本処理を終了する。

【００３８】一方、誤差データＥ（ｎ）の絶対値がノイ
ズ判定しきい値ＴＨ１より小さければ、今度は誤差デー
タＥ（ｎ）の絶対値が予め設定された安定度判定しきい
値ＴＨ２（＜ＴＨ１）より小さいか否かを判断する（Ｓ
３８０）。安定度判定しきい値ＴＨ２より小さければ、
先のＳ１５０にて算出された温度データの変化率ΔＴが
予め設定された上限値Ｔthより小さいか否かを判断し
（Ｓ３９０）、上限値Ｔthより小さければ、ＶＣＯ１３
の発振周波数の制御状態は、十分に安定しているものと
して、後のＳ４２０，４３０にて使用するパラメータ
ｐ，Ｋを狭帯域設定となるｐ１（本実施形態ではｐ１＝
２５６），Ｋ１（本実施形態ではＫ１＝０．０１）にそ
れぞれ設定する（Ｓ４００）。

【００３９】一方、誤差データＥ（ｎ）の絶対値が安定
度判定しきい値ＴＨ２以上であるか（Ｓ３８０−ＮＯ）
或いは温度データの変化率ΔＴが上限値Ｔth以上である
（Ｓ３９０−ＮＯ）場合には、ＶＣＯ１３の発振周波数
の制御状態は、不安定であるか又は不安定になりつつあ
るものとして、パラメータｐ，Ｋを広帯域設定となるｐ
２（＜ｐ１，本実施形態ではｐ２＝４），Ｋ２（Ｋ１＜
Ｋ２＜１，本実施形態ではＫ２＝０．５）にそれぞれ設
定する（Ｓ４１０）。

【００４０】次に、これらＳ４００，Ｓ４１０にて設定
されたパラメータｐ，Ｋを使用し、今回検出された誤差
データを含む過去ｐ個の誤差データＥ（ｎ）〜Ｅ（ｎ−
ｐ）に基づき、その平均値Ｅavを算出し（Ｓ４２０）、
更にこの平均値Ｅavに、係数Ｋを乗じることにより制御
データＤを生成し（Ｓ４３０）、この制御データＤをＤ
／Ａコンバータ１８に出力して（Ｓ４４０）本処理を終
了する。

【００４１】つまり、Ｓ４２０及びＳ４３０では、ｐ個
の誤差データの移動平均を算出して、係数Ｋを乗じるこ
とにより、ローパスフィルタとしての機能を実現するよ
うにされている。しかも、パラメータｐ，Ｋを変化させ
ることで、フィルタの特性（通過帯域幅，ゲイン）を変
化させており、具体的には、図５に示すように、狭帯域
設定では、通過帯域幅が狭く且つゲインが小さくなり
（図中点線を参照）、また、広帯域設定では、通過帯域
が広く且つゲインが大きくなる（図中実線を参照）よう
にされている。

【００４２】なお、本実施形態において、ＧＰＳ受信機
１２が受信手段、ＶＣＯ１３が発振手段、温度センサ１
６が温度検出手段、分周部１４，カウント部１５，Ｓ１
４０，Ｓ１５０が誤差検出手段、Ｓ４２０，Ｓ４３０が
制御手段、Ｓ３８０〜Ｓ４１０が特性可変手段に相当す
る。

【００４３】以上説明したように、本実施形態の基準周
波数発生装置１０では、周波数誤差を表す誤差データＥ
から制御データＤを生成する際に演算処理部１７が実現
するローパスフィルタの特性を、誤差データＥの絶対値
が小さい時には狭帯域な設定にして、外乱の影響を除去
する能力に優れたものとなるようにしているので、出力
信号の周波数安定性を向上させることができる。

【００４４】また、ＧＰＳ受信機１２から正常な基準信
号が得られないホールドオーバモード時からの復帰時
や、装置の制御特性に影響を与える周囲温度が急激に変
化した時に、演算処理部１７が実現するローパスフィル
タの特性を広帯域な設定にして、基準信号に対する出力
信号の追従性に優れたものとなるようにしているので、
これら理由により、基準信号に対する出力信号の周波数
誤差（誤差データＥの絶対値）が拡大したとしても、そ
の後、出力信号の位相や周波数を基準信号に一致した状
態に速やかに戻すことができる。

【００４５】つまり、本実施形態の基準周波数発生装置
１０によれば、出力信号の基準信号に対する追従性と、
周波数がロックした時の周波数安定度とをいずれも高い
レベルで実現することができる。なお、上記実施形態で
は、狭帯域設定と広帯域設定とで、ローパスフィルタの
特性を２段階に変化させているが、３段階以上変化させ
るように構成してもよい。

【００４６】また、上記実施形態では、誤差データの平
均値Ｅavに係数Ｋを乗じることで制御データＤを求めて
いる（Ｓ４３０）が、単に係数Ｋを乗じるだけでなく、
例えば、図６に示すような、増幅器２０，２１，加算器
２２，２３，遅延器２４からなる周知のデジタルフィル
タを通過させるように構成してもよい。上記実施形態
は、このデジタルフィルタを、増幅器２０での係数Ａ０
←Ｋ，増幅器２１での係数Ａ１←０として使用した場合
に相当する。また、Ｓ４３０の処理は、図６に示したデ
ジタルフィルタに限らず、ローパスフィルタの特性が得
られるものであれば、ＦＩＲ，ＩＩＲフィルタ等、どの
ような形式のものを用いてもよい。更に、このようなデ
ジタルフィルタを用いる場合には、Ｓ４２０における誤
差データの平均値Ｅavを算出する処理を省略してもよ
い。

【００４７】更に、上記実施形態では、発振器１５ｃが
生成するカウンタクロックを用いて、分周基準信号及び
分周出力信号の周期をそれぞれカウントし、そのカウン
ト値の比に基づいて誤差データＥを算出するようにされ
ているが、分周基準信号の周期を、出力信号をカウンタ
クロックとして用いてカウントし、そのカウント値に基
づいて誤差データＥを算出するように構成してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の基準周波数発生装置の構成を表す
ブロック図である。

【図２】演算処理部が実行する制御データ生成処理の
内容を表すフローチャートである。

【図３】動作モード判定処理の詳細な内容を表すフロ
ーチャートである。

【図４】引込み／精密制御処理の詳細な内容を表すフ
ローチャートである。

【図５】パラメータｐ，Ｋに従って、ローパスフィル
タの特性が変化する様子を表す説明図である。

【図６】誤差データから制御データを生成する際に用
いるフィルタの構成例を表すブロック図である。

【符号の説明】

１０…基準周波数発生装置１１…ＧＰＳアンテナ
１２…ＧＰＳ受信機１３…電圧制御発振器（ＶＣＯ）１４…分周部１
４ａ，１４ｂ…分周器１５…カウント部１５ａ，１５ｂ…カウンタ１
５ｃ…発振器１６…温度センサ１７…演算処理部１８…Ｄ／Ａコンバータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＧＰＳ衛星からの受信信号に基づいて協
定世界時に同期した基準信号を出力するＧＰＳ受信手段
と、発振周波数を制御可能な発振手段と、該発振手段が生成する出力信号の前記基準信号に対する
周波数誤差を繰り返し検出する誤差検出手段と、前記誤差検出手段での検出結果に基づき、前記周波数誤
差が減少するように前記発振手段の発振周波数を制御す
るための制御データを生成し、前記周波数誤差の急激な
変化が前記制御データに与える影響を抑制するローパス
フィルタとしての機能を有する制御手段と、を備えた基準周波数発生装置において、前記誤差検出手段での検出結果に基づき、前記周波数誤
差が小さいほど、前記フィルタの特性をより狭帯域な設
定に変化させる特性可変手段と、を設けたことを特徴とする基準周波数発生装置。
【請求項２】前記発振手段の周囲温度を測定する温度
検出手段を備え、前記特性可変手段は、前記温度検出手段にて検出される
周囲温度の変化率が予め設定された上限値より大きい時
に、前記フィルタの特性を広帯域な設定に変化させるこ
とを特徴とする請求項１記載の基準周波数発生装置。
【請求項３】前記特性可変手段は、前記ＧＰＳ受信手
段がＧＰＳ衛星からの信号を受信できない未受信状態、
或いは不安定な受信状態になった後、安定した受信状態
に復帰した時に、前記フィルタの特性を広帯域な設定に
変化させることを特徴とする請求項１又は請求項２記載
の基準周波数発生装置。
【請求項４】前記特性可変手段は、当該装置への電源
投入時には前記フィルタの特性を広帯域な設定に変化さ
せることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか
記載の基準周波数発生装置。