JP2003324318A - 圧電発振器、その圧電発振器を用いた受信装置および圧電発振器を用いた受信装置の衛星捕捉制御方法 - Google Patents
圧電発振器、その圧電発振器を用いた受信装置および圧電発振器を用いた受信装置の衛星捕捉制御方法Info
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- JP2003324318A JP2003324318A JP2002130159A JP2002130159A JP2003324318A JP 2003324318 A JP2003324318 A JP 2003324318A JP 2002130159 A JP2002130159 A JP 2002130159A JP 2002130159 A JP2002130159 A JP 2002130159A JP 2003324318 A JP2003324318 A JP 2003324318A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度補償回路を内蔵しない圧電発振器を用い
て、ＧＰＳ衛星の測位信号の捕捉時間を短縮化させるこ
とができる圧電発振器、その圧電発振器を用いた受信装
置および圧電発振器を用いた受信装置の衛星捕捉制御方
法を提供する。 【解決手段】 圧電発振器用ＩＣ２と圧電振動子４を同
一パッケージに組み立てて圧電発振器１を構成すると、
温度センサ７は精度よく圧電振動子４の温度を検出でき
る。圧電発振器１を恒温槽に入れて、温度Ｔと出力周波
数ｆoutの周波数の関係を取得する。得られた周波数−
温度特性より、温度係数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）とオフセッ
ト係数（Ｅ）を算出してメモリ１０に書き込む。この圧
電発振器１を受信装置に組み込んだときにメモリ１０か
ら温度係数とオフセット係数を抽出して近似曲線計算式
から圧電発振器１の周波数偏差を求め、周波数偏差分だ
け、衛星からの探索範囲をオフセットさせて、ＧＰＳ衛
星の周波数を捕捉する。
て、ＧＰＳ衛星の測位信号の捕捉時間を短縮化させるこ
とができる圧電発振器、その圧電発振器を用いた受信装
置および圧電発振器を用いた受信装置の衛星捕捉制御方
法を提供する。 【解決手段】 圧電発振器用ＩＣ２と圧電振動子４を同
一パッケージに組み立てて圧電発振器１を構成すると、
温度センサ７は精度よく圧電振動子４の温度を検出でき
る。圧電発振器１を恒温槽に入れて、温度Ｔと出力周波
数ｆoutの周波数の関係を取得する。得られた周波数−
温度特性より、温度係数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）とオフセッ
ト係数（Ｅ）を算出してメモリ１０に書き込む。この圧
電発振器１を受信装置に組み込んだときにメモリ１０か
ら温度係数とオフセット係数を抽出して近似曲線計算式
から圧電発振器１の周波数偏差を求め、周波数偏差分だ
け、衛星からの探索範囲をオフセットさせて、ＧＰＳ衛
星の周波数を捕捉する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＧＰＳ(Global Po
sitioning System)衛星からの測位信号に基づいて位置
計測を行うために用いる圧電発振器、この圧電発振器を
用いた受信装置およびこの圧電発振器を用いた受信装置
の衛星捕捉制御方法に関するものであり、より詳細に
は、ＧＰＳ測位信号の受信機能を搭載した携帯端末等の
受信装置における圧電発振器、この圧電発振器を用いた
受信装置およびこの圧電発振器を用いた受信装置の衛星
捕捉制御方法に関するものである。
sitioning System)衛星からの測位信号に基づいて位置
計測を行うために用いる圧電発振器、この圧電発振器を
用いた受信装置およびこの圧電発振器を用いた受信装置
の衛星捕捉制御方法に関するものであり、より詳細に
は、ＧＰＳ測位信号の受信機能を搭載した携帯端末等の
受信装置における圧電発振器、この圧電発振器を用いた
受信装置およびこの圧電発振器を用いた受信装置の衛星
捕捉制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＧＰＳ機能を備えた携帯電話機等の受信
装置及びGPS受信機能を備えた携帯電話器等は、複数のG
PS衛星から送信される測位信号を復調・解析して現在位
置を測定するものである。これらの受信装置に使用され
る基準発振器としては、温度による周波数変化の小さい
温度補償型圧電発振器TCXO（Temperature Compensated
Crystal Oscillator）が、広く使用されている。その理
由は、受信装置に内蔵された発振器の周波数精度が高い
ほど、ＧＰＳ衛星から送信される測位信号を捕捉するた
めのサーチ範囲を狭めることができ、結果的に、サーチ
時間を短縮して、すなわちＧＰＳ衛星の測位信号を捕捉
する時間を短縮して、短時間で測位を行うことができる
ためである。
装置及びGPS受信機能を備えた携帯電話器等は、複数のG
PS衛星から送信される測位信号を復調・解析して現在位
置を測定するものである。これらの受信装置に使用され
る基準発振器としては、温度による周波数変化の小さい
温度補償型圧電発振器TCXO（Temperature Compensated
Crystal Oscillator）が、広く使用されている。その理
由は、受信装置に内蔵された発振器の周波数精度が高い
ほど、ＧＰＳ衛星から送信される測位信号を捕捉するた
めのサーチ範囲を狭めることができ、結果的に、サーチ
時間を短縮して、すなわちＧＰＳ衛星の測位信号を捕捉
する時間を短縮して、短時間で測位を行うことができる
ためである。
【０００３】温度補償回路が内臓されていない圧電発振
器ＳＰＸＯ（Simple Packaged Crystal Oscillator）を
基準発振器として使用した場合は温度による周波数偏差
が大きく、測位信号を補足するまでの時間が長くなって
しまう欠点がある。図２５は温度補償型圧電発振器ＴＣ
ＸＯと圧電発振器ＳＰＸＯの周波数温度特性を示した図
である。図２５において縦軸は温度補償型圧電発振器Ｔ
ＣＸＯおよび圧電発振器ＳＰＸＯの周波数偏差Δｆ/ｆ
であり、横軸は周囲温度を示している。ここで、ｆは温
度補償型圧電発振器ＴＣＸＯおよび圧電発振器ＳＰＸＯ
の周囲温度２５℃における周波数を、またΔｆは温度補
償型圧電発振器ＴＣＸＯおよび圧電発振器ＳＰＸＯそれ
ぞれの各温度における発振周波数である。−４０〜＋８
５℃の温度範囲における温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯ
および圧電発振器ＳＰＸＯの周波数偏差は、温度補償型
圧電発振器ＴＣＸＯが±２．５ｐｐｍ以内であるのに対
し、圧電発振器ＳＰＸＯは約±１０ｐｐｍと大きい。そ
の結果、圧電発振器ＳＰＸＯをＧＰＳ受信装置の基準発
振器とした場合ＧＰＳの捕捉時間は温度補償型圧電発振
器ＴＣＸＯの数倍以上となり実用上好ましくない。その
ため現状ではＧＰＳ受信装置の基準発振器として温度補
償型圧電発振器ＴＣＸＯが主に用いられている。図２６
は、従来の温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯ４１の内部構
成を示すブロック図である。温度補償型圧電発振器ＴＣ
ＸＯ４１は、定電圧回路５、温度センサ７、温度補償回
路４３、発振回路６、制御回路９およびメモリ１０から
なるＴＣＸＯ用ＩＣ４２と、水晶振動子である圧電振動
子４とによって構成されている。つまり、温度補償型圧
電発振器ＴＣＸＯ４１には温度センサ７および温度補償
回路４３が内蔵されており、温度の変動に関わらず安定
した周波数の出力周波数ｆoutが取り出せるようになっ
ている。外部から供給される電源電圧の変動による周波
数変動を防止するため、温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯ
の電源電圧Vccは、定電圧回路５によって定電圧化され
て、温度補償回路４３および発振回路６に供給される。
このとき、メモリ１０には発振回路６の温度特性を補償
するための温度補償データが記憶されている。温度補償
回路４３は温度センサ７で検出された温度情報と、メモ
リ１０からの温度補償データを基に発振回路６に印加す
る温度補償電圧を出力する。この結果、圧電振動子４の
発振周波数は温度補償回路４３によって温度補償される
ので、温度変化に殆ど依存されない安定周波数の出力周
波数ｆoutが発振回路６から出力される。
器ＳＰＸＯ（Simple Packaged Crystal Oscillator）を
基準発振器として使用した場合は温度による周波数偏差
が大きく、測位信号を補足するまでの時間が長くなって
しまう欠点がある。図２５は温度補償型圧電発振器ＴＣ
ＸＯと圧電発振器ＳＰＸＯの周波数温度特性を示した図
である。図２５において縦軸は温度補償型圧電発振器Ｔ
ＣＸＯおよび圧電発振器ＳＰＸＯの周波数偏差Δｆ/ｆ
であり、横軸は周囲温度を示している。ここで、ｆは温
度補償型圧電発振器ＴＣＸＯおよび圧電発振器ＳＰＸＯ
の周囲温度２５℃における周波数を、またΔｆは温度補
償型圧電発振器ＴＣＸＯおよび圧電発振器ＳＰＸＯそれ
ぞれの各温度における発振周波数である。−４０〜＋８
５℃の温度範囲における温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯ
および圧電発振器ＳＰＸＯの周波数偏差は、温度補償型
圧電発振器ＴＣＸＯが±２．５ｐｐｍ以内であるのに対
し、圧電発振器ＳＰＸＯは約±１０ｐｐｍと大きい。そ
の結果、圧電発振器ＳＰＸＯをＧＰＳ受信装置の基準発
振器とした場合ＧＰＳの捕捉時間は温度補償型圧電発振
器ＴＣＸＯの数倍以上となり実用上好ましくない。その
ため現状ではＧＰＳ受信装置の基準発振器として温度補
償型圧電発振器ＴＣＸＯが主に用いられている。図２６
は、従来の温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯ４１の内部構
成を示すブロック図である。温度補償型圧電発振器ＴＣ
ＸＯ４１は、定電圧回路５、温度センサ７、温度補償回
路４３、発振回路６、制御回路９およびメモリ１０から
なるＴＣＸＯ用ＩＣ４２と、水晶振動子である圧電振動
子４とによって構成されている。つまり、温度補償型圧
電発振器ＴＣＸＯ４１には温度センサ７および温度補償
回路４３が内蔵されており、温度の変動に関わらず安定
した周波数の出力周波数ｆoutが取り出せるようになっ
ている。外部から供給される電源電圧の変動による周波
数変動を防止するため、温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯ
の電源電圧Vccは、定電圧回路５によって定電圧化され
て、温度補償回路４３および発振回路６に供給される。
このとき、メモリ１０には発振回路６の温度特性を補償
するための温度補償データが記憶されている。温度補償
回路４３は温度センサ７で検出された温度情報と、メモ
リ１０からの温度補償データを基に発振回路６に印加す
る温度補償電圧を出力する。この結果、圧電振動子４の
発振周波数は温度補償回路４３によって温度補償される
ので、温度変化に殆ど依存されない安定周波数の出力周
波数ｆoutが発振回路６から出力される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、ＧＰＳ機能を備
えた携帯電話機等の受信装置は小型でハンディタイプの
ものが普及してきているので、利便性の面から受信装置
の電源を投入してから測位データを出力するまでの測位
信号の捕捉時間の短縮化が望まれている。捕捉時間を所
望の値、たとえば電源を投入してから１０秒程度にまで
短縮するためには、基準発振器の周波数精度を±０．１
×１０-6（±０．１ｐｐｍ）程度にすることが要求され
る。しかし、図２６に示すような温度補償型圧電発振器
ＴＣＸＯの周波数精度は、図２５に示すように一般的に
は±１〜±２.５ｐｐｍ程度であって要求を満足する周
波数精度には至っていない。
えた携帯電話機等の受信装置は小型でハンディタイプの
ものが普及してきているので、利便性の面から受信装置
の電源を投入してから測位データを出力するまでの測位
信号の捕捉時間の短縮化が望まれている。捕捉時間を所
望の値、たとえば電源を投入してから１０秒程度にまで
短縮するためには、基準発振器の周波数精度を±０．１
×１０-6（±０．１ｐｐｍ）程度にすることが要求され
る。しかし、図２６に示すような温度補償型圧電発振器
ＴＣＸＯの周波数精度は、図２５に示すように一般的に
は±１〜±２.５ｐｐｍ程度であって要求を満足する周
波数精度には至っていない。
【０００５】また、温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯは、
製造する際に補償データをメモリに書き込む必要があ
り、さらに内蔵する温度補償回路やメモリ回路により、
圧電発振器ＳＰＸＯに比べて回路規模が大きくなるた
め、サイズが大きくまた製造コストが高くなる欠点があ
る。さらに温度補償制度が±０．１ｐｐｍレベルの温度
補償型圧電発振器ＴＣＸＯの製造は技術的にも困難であ
り、仮に製造できてもサイズや消費電力が大きくコスト
が極めて高いものとなるなどの問題もある。また、製造
時における温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯの調整以後は
メモリの内容を変更することができないため、圧電振動
子等に起因する周波数の経時変化が生じた場合には、た
とえ温度補償しても捕捉時間が経時的に変化するなどの
不具合がある。なお、ＧＰＳ受信装置の基準発振器に関
しては、温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯの外部に設置し
た温度センサの値から温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯの
オフセットを推定し、衛星からの信号を探索する中心周
波数をスライドさせる技術が、特許第２９２１４３５号
に記載されている。しかしながら、この技術は温度補償
型圧電発振器ＴＣＸＯのオフセットを考慮しているにす
ぎず、温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯの温度特性に応じ
て適切に探索範囲を制御しているわけではない。また、
基準発振器としての温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯでは
なく圧電発振器ＳＰＸＯを用いる技術が、特開２００１
-２８１３２２号公報に記載されている。しかしなが
ら、この技術は温度変化に対する周波数変化すなわち周
波数温度特性を複数の区間に分割し、この分割された各
分割区間それぞれについて、探索すべき周波数変化範囲
を制御したり、周波数温度特性の変化率に応じて周波数
範囲を変化させて探索を行う等の補正処理を行うもので
あり、使用する圧電発振器ＳＰＸＯに応じて探索範囲を
変化させるなどの煩雑なソフトウェア処理が必要であり
実用的ではない。
製造する際に補償データをメモリに書き込む必要があ
り、さらに内蔵する温度補償回路やメモリ回路により、
圧電発振器ＳＰＸＯに比べて回路規模が大きくなるた
め、サイズが大きくまた製造コストが高くなる欠点があ
る。さらに温度補償制度が±０．１ｐｐｍレベルの温度
補償型圧電発振器ＴＣＸＯの製造は技術的にも困難であ
り、仮に製造できてもサイズや消費電力が大きくコスト
が極めて高いものとなるなどの問題もある。また、製造
時における温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯの調整以後は
メモリの内容を変更することができないため、圧電振動
子等に起因する周波数の経時変化が生じた場合には、た
とえ温度補償しても捕捉時間が経時的に変化するなどの
不具合がある。なお、ＧＰＳ受信装置の基準発振器に関
しては、温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯの外部に設置し
た温度センサの値から温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯの
オフセットを推定し、衛星からの信号を探索する中心周
波数をスライドさせる技術が、特許第２９２１４３５号
に記載されている。しかしながら、この技術は温度補償
型圧電発振器ＴＣＸＯのオフセットを考慮しているにす
ぎず、温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯの温度特性に応じ
て適切に探索範囲を制御しているわけではない。また、
基準発振器としての温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯでは
なく圧電発振器ＳＰＸＯを用いる技術が、特開２００１
-２８１３２２号公報に記載されている。しかしなが
ら、この技術は温度変化に対する周波数変化すなわち周
波数温度特性を複数の区間に分割し、この分割された各
分割区間それぞれについて、探索すべき周波数変化範囲
を制御したり、周波数温度特性の変化率に応じて周波数
範囲を変化させて探索を行う等の補正処理を行うもので
あり、使用する圧電発振器ＳＰＸＯに応じて探索範囲を
変化させるなどの煩雑なソフトウェア処理が必要であり
実用的ではない。
【０００６】本発明は、上述の課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、温度補償回路を内蔵し
ていない安価な圧電発振器を用いて、温度変化による周
波数精度を向上させなくてもＧＰＳ衛星からの測位信号
の捕捉時間を短縮化させることができる圧電発振器、お
よびこの圧電発振器を用いた受信装置を提供することに
ある。
ので、その目的とするところは、温度補償回路を内蔵し
ていない安価な圧電発振器を用いて、温度変化による周
波数精度を向上させなくてもＧＰＳ衛星からの測位信号
の捕捉時間を短縮化させることができる圧電発振器、お
よびこの圧電発振器を用いた受信装置を提供することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、圧電振動子を用いて所望の発振周波数の
信号を出力する、温度補償回路を内蔵しない圧電発振器
において、圧電振動子の近傍の温度情報を検出する温度
検出手段と、基準周波数に対する圧電振動子の周波数の
偏位（Δｆ）を示す周波数偏位（Δｆ/ｆ）の温度変化
を表わす近似曲線を表現するための近似曲線係数を記憶
する記憶手段と、温度検出手段からの温度情報および記
憶手段からの近似曲線係数を出力する制御手段とを備え
ることを特徴とする。
め、本発明は、圧電振動子を用いて所望の発振周波数の
信号を出力する、温度補償回路を内蔵しない圧電発振器
において、圧電振動子の近傍の温度情報を検出する温度
検出手段と、基準周波数に対する圧電振動子の周波数の
偏位（Δｆ）を示す周波数偏位（Δｆ/ｆ）の温度変化
を表わす近似曲線を表現するための近似曲線係数を記憶
する記憶手段と、温度検出手段からの温度情報および記
憶手段からの近似曲線係数を出力する制御手段とを備え
ることを特徴とする。
【０００８】また、本発明の圧電発振器の近似曲線係数
は、周波数偏差の曲線を決定する温度係数Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄと、周波数偏差曲線のオフセットを決定するオフセッ
ト係数Ｅとを含み、周波数偏差をΔｆ/ｆ、基準温度を
Ｔ０、現在温度をＴ、温度係数をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、オフ
セット係数をＥとすると、温度係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとオ
フセット係数Ｅは、 Δｆ/ｆ=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E （１） の式において、現在温度Ｔを種々変化させることによっ
て算出されることを特徴とする。
は、周波数偏差の曲線を決定する温度係数Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄと、周波数偏差曲線のオフセットを決定するオフセッ
ト係数Ｅとを含み、周波数偏差をΔｆ/ｆ、基準温度を
Ｔ０、現在温度をＴ、温度係数をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、オフ
セット係数をＥとすると、温度係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとオ
フセット係数Ｅは、 Δｆ/ｆ=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E （１） の式において、現在温度Ｔを種々変化させることによっ
て算出されることを特徴とする。
【０００９】また、本発明の圧電発振器において、圧電
発振器の周波数特性の経時変化によりオフセット係数Ｅ
がＥ’（＝Ｅ±ΔＥ）に変化したとき、経時変化後の周
波数偏差Δｆ/ｆ'は、 Δｆ/ｆ'=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E' （２） の式で計算されることを特徴とする。
発振器の周波数特性の経時変化によりオフセット係数Ｅ
がＥ’（＝Ｅ±ΔＥ）に変化したとき、経時変化後の周
波数偏差Δｆ/ｆ'は、 Δｆ/ｆ'=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E' （２） の式で計算されることを特徴とする。
【００１０】また、本発明の圧電発振器においては、さ
らに、製造時における周波数偏差のオフセット値を補正
するオフセット手段を備え、そのオフセット調整手段
は、温度検出手段からの温度情報に基づいて、圧電振動
子のオフセット値を補正することを特徴とする。
らに、製造時における周波数偏差のオフセット値を補正
するオフセット手段を備え、そのオフセット調整手段
は、温度検出手段からの温度情報に基づいて、圧電振動
子のオフセット値を補正することを特徴とする。
【００１１】また、本発明の圧電発振器においては、オ
フセット調整手段は、圧電振動子を含む発振回路の発振
コンデンサの容量を可変する可変回路によって構成され
ることを特徴とする。
フセット調整手段は、圧電振動子を含む発振回路の発振
コンデンサの容量を可変する可変回路によって構成され
ることを特徴とする。
【００１２】また、本発明は、圧電振動子を用いて所望
の発振周波数の信号を出力する、温度補償回路を内蔵し
ない圧電発振器と、圧電発振器の周波数をＧＰＳ衛星か
ら測位信号の周波数にマッチングさせる衛星捕捉手段と
を備えた受信装置において、上記の圧電発振器は、圧電
振動子の近傍の温度情報を検出する温度検出手段と、基
準周波数（ｆ）に対する圧電振動子の周波数の偏位（Δ
ｆ）を示す周波数偏位（Δｆ/ｆ）の温度変化を表わす
近似曲線を表現するための近似曲線係数を記憶する記憶
手段と、温度検出手段からの温度情報および記憶手段か
らの近似曲線係数を出力する制御手段とを備え、上記の
衛星捕捉手段は、温度検出手段からの温度情報と記憶手
段からの近似曲線係数とを取得する手段と、現在温度に
おける周波数偏差Δｆ/ｆを計算する手段と、該周波数
偏差に対応してＧＰＳ衛星からの測位信号を探索する周
波数範囲をオフセットさせて衛星の捕捉を行う捕捉手段
とを備えたことを特徴とする。
の発振周波数の信号を出力する、温度補償回路を内蔵し
ない圧電発振器と、圧電発振器の周波数をＧＰＳ衛星か
ら測位信号の周波数にマッチングさせる衛星捕捉手段と
を備えた受信装置において、上記の圧電発振器は、圧電
振動子の近傍の温度情報を検出する温度検出手段と、基
準周波数（ｆ）に対する圧電振動子の周波数の偏位（Δ
ｆ）を示す周波数偏位（Δｆ/ｆ）の温度変化を表わす
近似曲線を表現するための近似曲線係数を記憶する記憶
手段と、温度検出手段からの温度情報および記憶手段か
らの近似曲線係数を出力する制御手段とを備え、上記の
衛星捕捉手段は、温度検出手段からの温度情報と記憶手
段からの近似曲線係数とを取得する手段と、現在温度に
おける周波数偏差Δｆ/ｆを計算する手段と、該周波数
偏差に対応してＧＰＳ衛星からの測位信号を探索する周
波数範囲をオフセットさせて衛星の捕捉を行う捕捉手段
とを備えたことを特徴とする。
【００１３】また、本発明の受信装置で用いられる圧電
発振器の近似曲線係数は、周波数偏差の曲線を決定する
温度係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、周波数偏差曲線のオフセッ
トを決定するオフセット係数Ｅとを含み、周波数偏差を
Δｆ/ｆ、基準温度をＴ０、現在温度をＴ、温度係数を
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、オフセット係数をＥとすると、温度係
数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとオフセット係数Ｅは、 Δｆ/ｆ=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E （１） の式において、現在温度をＴを種々変化させることによ
って算出されることを特徴とする。
発振器の近似曲線係数は、周波数偏差の曲線を決定する
温度係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、周波数偏差曲線のオフセッ
トを決定するオフセット係数Ｅとを含み、周波数偏差を
Δｆ/ｆ、基準温度をＴ０、現在温度をＴ、温度係数を
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、オフセット係数をＥとすると、温度係
数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとオフセット係数Ｅは、 Δｆ/ｆ=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E （１） の式において、現在温度をＴを種々変化させることによ
って算出されることを特徴とする。
【００１４】また、本発明の受信装置で用いられる圧電
発振器において、圧電発振器の周波数特性の経時変化に
よりオフセット係数ＥがＥ’（＝Ｅ±ΔＥ）に変化した
とき、経時変化後の周波数偏差Δｆ/ｆ'は、 Δｆ/ｆ'=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E' （２） の式で計算されることを特徴とする。
発振器において、圧電発振器の周波数特性の経時変化に
よりオフセット係数ＥがＥ’（＝Ｅ±ΔＥ）に変化した
とき、経時変化後の周波数偏差Δｆ/ｆ'は、 Δｆ/ｆ'=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E' （２） の式で計算されることを特徴とする。
【００１５】また、本発明の受信装置で用いられる圧電
発振器において、さらに、製造時における周波数偏差の
オフセット値を補正するオフセット調整手段を備え、そ
のオフセット調整手段は、温度検出手段からの温度情報
に基づいて、圧電振動子のオフセット値を補正すること
を特徴とする。
発振器において、さらに、製造時における周波数偏差の
オフセット値を補正するオフセット調整手段を備え、そ
のオフセット調整手段は、温度検出手段からの温度情報
に基づいて、圧電振動子のオフセット値を補正すること
を特徴とする。
【００１６】また、本発明の受信装置に用いられる圧電
発振器のオフセット調整手段は、圧電振動子を含む発振
回路の発振コンデンサの容量を可変する可変回路によっ
て構成されることを特徴とする。
発振器のオフセット調整手段は、圧電振動子を含む発振
回路の発振コンデンサの容量を可変する可変回路によっ
て構成されることを特徴とする。
【００１７】さらに、本発明は、圧電振動子を用いて所
望の発振周波数の信号を出力する、温度補償回路を内蔵
しない圧電発振器と、圧電発振器の周波数偏差に合わ
せ、ＧＰＳ衛星からの測位信号を探索する周波数範囲を
オフセットさせる衛星捕捉手段とを備えた受信装置の衛
星捕捉を制御する衛星捕捉制御方法において、圧電発振
器は、圧電振動子の近傍の温度情報を検出する温度検出
ステップと、基準周波数（ｆ）に対する圧電振動子の周
波数の偏位（Δｆ）を示す発振周波数偏位（Δｆ/ｆ）
の温度変化を表わす近似曲線を表現するための近似曲線
係数を記憶する記憶ステップと、温度検出手段からの温
度情報および記憶手段からの近似曲線係数を出力する制
御ステップとを備え、衛星捕捉手段は、温度検出手段か
らの温度情報と記憶手段からの近似曲線係数とを取得す
るステップと、現在温度における周波数偏差Δｆ/ｆを
計算するステップと、該周波数偏差Δｆ/ｆに対応して
圧電発振器のＧＰＳ衛星からの測位信号を探索する周波
数範囲をオフセットさせて衛星の捕捉を行うステップと
を備えたことを特徴とする。
望の発振周波数の信号を出力する、温度補償回路を内蔵
しない圧電発振器と、圧電発振器の周波数偏差に合わ
せ、ＧＰＳ衛星からの測位信号を探索する周波数範囲を
オフセットさせる衛星捕捉手段とを備えた受信装置の衛
星捕捉を制御する衛星捕捉制御方法において、圧電発振
器は、圧電振動子の近傍の温度情報を検出する温度検出
ステップと、基準周波数（ｆ）に対する圧電振動子の周
波数の偏位（Δｆ）を示す発振周波数偏位（Δｆ/ｆ）
の温度変化を表わす近似曲線を表現するための近似曲線
係数を記憶する記憶ステップと、温度検出手段からの温
度情報および記憶手段からの近似曲線係数を出力する制
御ステップとを備え、衛星捕捉手段は、温度検出手段か
らの温度情報と記憶手段からの近似曲線係数とを取得す
るステップと、現在温度における周波数偏差Δｆ/ｆを
計算するステップと、該周波数偏差Δｆ/ｆに対応して
圧電発振器のＧＰＳ衛星からの測位信号を探索する周波
数範囲をオフセットさせて衛星の捕捉を行うステップと
を備えたことを特徴とする。
【００１８】さらに、本発明の衛星捕捉制御方法で用い
られる圧電発振器の近似曲線係数は、周波数偏差の曲線
を決定する温度係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、周波数偏差曲線
のオフセットを決定するオフセット係数Ｅとを含み、こ
れらの温度係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとオフセット係数Ｅは、
周波数偏差をΔｆ/ｆ、基準温度をＴ０、現在温度を
Ｔ、温度係数をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、オフセット係数をＥと
すると、 Δｆ/ｆ=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E （１） の式において、現在温度をＴを種々変化させることによ
って算出するステップによって計算されることを特徴と
する。
られる圧電発振器の近似曲線係数は、周波数偏差の曲線
を決定する温度係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、周波数偏差曲線
のオフセットを決定するオフセット係数Ｅとを含み、こ
れらの温度係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとオフセット係数Ｅは、
周波数偏差をΔｆ/ｆ、基準温度をＴ０、現在温度を
Ｔ、温度係数をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、オフセット係数をＥと
すると、 Δｆ/ｆ=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E （１） の式において、現在温度をＴを種々変化させることによ
って算出するステップによって計算されることを特徴と
する。
【００１９】さらに、本発明の衛星捕捉制御方法で用い
られる圧電発振器の周波数特性の経時変化によりオフセ
ット係数ＥがＥ’（＝Ｅ±ΔＥ）に変化したとき、衛星
捕捉手段は、新たなオフセット係数Ｅ’に基づいて、経
時変化後の周波数偏差Δｆ/ｆ'を、 Δｆ/ｆ'=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E' （２） の式で計算するステップと、該周波数偏差Δｆ/ｆ'に対
応してＧＰＳ衛星からの測位信号を探索する周波数範囲
をオフセットさせて衛星の捕捉を行うステップとを備え
たことを特徴とする。
られる圧電発振器の周波数特性の経時変化によりオフセ
ット係数ＥがＥ’（＝Ｅ±ΔＥ）に変化したとき、衛星
捕捉手段は、新たなオフセット係数Ｅ’に基づいて、経
時変化後の周波数偏差Δｆ/ｆ'を、 Δｆ/ｆ'=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E' （２） の式で計算するステップと、該周波数偏差Δｆ/ｆ'に対
応してＧＰＳ衛星からの測位信号を探索する周波数範囲
をオフセットさせて衛星の捕捉を行うステップとを備え
たことを特徴とする。
【００２０】さらに、本発明の衛星捕捉制御方法で用い
られる圧電発振器は製造時における周波数偏差のオフセ
ット値を補正するオフセット調整ステップを備え、オフ
セット調整ステップは、圧電振動子のオフセット値を補
正し、補正されたオフセット値で得られる圧電発振器の
発振周波数に基づいて、衛星捕捉ステップが衛星の捕捉
を行うことを特徴とする。
られる圧電発振器は製造時における周波数偏差のオフセ
ット値を補正するオフセット調整ステップを備え、オフ
セット調整ステップは、圧電振動子のオフセット値を補
正し、補正されたオフセット値で得られる圧電発振器の
発振周波数に基づいて、衛星捕捉ステップが衛星の捕捉
を行うことを特徴とする。
【００２１】さらに、本発明の衛星捕捉制御方法で用い
られるオフセット調整手段は、圧電振動子を含む発振回
路の発振コンデンサの容量を可変するステップを備えた
ことを特徴とする。
られるオフセット調整手段は、圧電振動子を含む発振回
路の発振コンデンサの容量を可変するステップを備えた
ことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明における圧電発振器
およびこの圧電発振器を用いた受信装置の実施の形態の
幾つかを詳細に説明する。本発明は、温度補償回路を内
蔵しない圧電発振器ＳＰＸＯによって周波数特性の改善
を行い、ＧＰＳ衛星からの測位信号の捕捉時間を短縮化
させる圧電発振器を実現させるものである。以下の説明
では、温度補償回路を内蔵しない圧電発振器を単に、圧
電発振器と呼ぶことにする。
およびこの圧電発振器を用いた受信装置の実施の形態の
幾つかを詳細に説明する。本発明は、温度補償回路を内
蔵しない圧電発振器ＳＰＸＯによって周波数特性の改善
を行い、ＧＰＳ衛星からの測位信号の捕捉時間を短縮化
させる圧電発振器を実現させるものである。以下の説明
では、温度補償回路を内蔵しない圧電発振器を単に、圧
電発振器と呼ぶことにする。
【００２３】本発明は、あらかじめ、圧電発振器を製造
する時に圧電発振器の温度特性情報および所定温度にお
ける発振周波数の周波数偏差を示すオフセット係数
（Ｅ）としてオフセット情報を圧電発振器内部のメモリ
に記憶させておく。そして、この圧電発振器を内蔵した
受信装置がＧＰＳ衛星の測位信号を捕捉する際に、メモ
リに記憶されている温度特性情報およびオフセット情報
を読み出して圧電発振器の正確な周波数偏差を計算す
る。さらに、この計算結果に基づいて、衛星からの信号
の探索範囲をオフセットさせる。これによって、基準発
振器となる圧電発振器の周波数精度が向上したのと同じ
効果が得られ、圧電発振器の周波数とＧＰＳ衛星の測位
信号の周波数との差を少なくすることができるので、測
位信号の捕捉時間を短縮化することができる。
する時に圧電発振器の温度特性情報および所定温度にお
ける発振周波数の周波数偏差を示すオフセット係数
（Ｅ）としてオフセット情報を圧電発振器内部のメモリ
に記憶させておく。そして、この圧電発振器を内蔵した
受信装置がＧＰＳ衛星の測位信号を捕捉する際に、メモ
リに記憶されている温度特性情報およびオフセット情報
を読み出して圧電発振器の正確な周波数偏差を計算す
る。さらに、この計算結果に基づいて、衛星からの信号
の探索範囲をオフセットさせる。これによって、基準発
振器となる圧電発振器の周波数精度が向上したのと同じ
効果が得られ、圧電発振器の周波数とＧＰＳ衛星の測位
信号の周波数との差を少なくすることができるので、測
位信号の捕捉時間を短縮化することができる。
【００２４】第1の実施の形態
図１は、本発明の第1の実施の形態における圧電発振器
の内部構成を示すブロック図である。圧電発振器１は、
定電圧回路５、発振回路６、温度センサ７、Ａ/Ｄ変換
器８、制御回路９およびメモリ１０からなる圧電発振器
用ＩＣ２と、水晶振動子である圧電振動子４とによって
構成されて、一つのパッケージ内に含まれる。
の内部構成を示すブロック図である。圧電発振器１は、
定電圧回路５、発振回路６、温度センサ７、Ａ/Ｄ変換
器８、制御回路９およびメモリ１０からなる圧電発振器
用ＩＣ２と、水晶振動子である圧電振動子４とによって
構成されて、一つのパッケージ内に含まれる。
【００２５】定電圧回路５は、外部から供給される電源
減圧Ｖccの変動による周波数変動を防止するため、電源
電圧Ｖccが変動しても、一定の電圧Ｖregを維持して発
振回路６に供給する機能を備えている。また、温度セン
サ７は同一パッケージ内の発振部３（特に圧電振動子４
の近傍）の温度を検出して外部に出力しているが、この
検出信号によって発振部３の温度制御を行うことはな
い。温度センサ７としてはＩＣ化温度センサ等を使用す
ることができる。ＩＣ化温度センサは、ＩＣチップ中に
作られており、ＩＣチップ内の温度特性を出力するもの
である。
減圧Ｖccの変動による周波数変動を防止するため、電源
電圧Ｖccが変動しても、一定の電圧Ｖregを維持して発
振回路６に供給する機能を備えている。また、温度セン
サ７は同一パッケージ内の発振部３（特に圧電振動子４
の近傍）の温度を検出して外部に出力しているが、この
検出信号によって発振部３の温度制御を行うことはな
い。温度センサ７としてはＩＣ化温度センサ等を使用す
ることができる。ＩＣ化温度センサは、ＩＣチップ中に
作られており、ＩＣチップ内の温度特性を出力するもの
である。
【００２６】メモリ１０は、電気的に消去可能なＥ−Ｐ
ＲＯＭで構成されており、圧電発振器１を製造する時に
取得した圧電振動子４の温度係数データ(Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ)と基準周波数に対する圧電振動子４の所定温度（基
準温度Ｔ０：２５℃）における発振周波数の周波数偏差
Δｆ/ｆを示すオフセットデータ（Ｅ）とを予め記憶し
ている。また、Ａ/Ｄ変換器８は、温度センサ７から出
力されるアナログ電圧または電流の出力データをディジ
タル値に変換する機能を有し、制御回路９は、メモリ１
０内のデータの読み出し書き込み制御およびＡ／Ｄ変換
器８からの温度データの読出し制御を行う機能を有して
いる。
ＲＯＭで構成されており、圧電発振器１を製造する時に
取得した圧電振動子４の温度係数データ(Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ)と基準周波数に対する圧電振動子４の所定温度（基
準温度Ｔ０：２５℃）における発振周波数の周波数偏差
Δｆ/ｆを示すオフセットデータ（Ｅ）とを予め記憶し
ている。また、Ａ/Ｄ変換器８は、温度センサ７から出
力されるアナログ電圧または電流の出力データをディジ
タル値に変換する機能を有し、制御回路９は、メモリ１
０内のデータの読み出し書き込み制御およびＡ／Ｄ変換
器８からの温度データの読出し制御を行う機能を有して
いる。
【００２７】外部端子としては、電源電圧Ｖccを供給す
る電源端子１４と、ＧＰＳ衛星の測位信号の周波数を追
尾するための出力周波数ｆoutを送出する出力端子１５
と、外部装置へ温度センサ７からの温度データを読み出
したり、メモリ１０からの読み出しおよび書き込みを制
御する制御端子１６と、メモリ１０のデータを読み出し
または書き込みし、または温度センサ７の温度データを
読み出すＩ/Ｏ端子１７とを備えている。尚、図１に示
す構成部分は、圧電振動子４を除いて圧電発振器用ＩＣ
２としてワンチップＩＣ化されているが、ディスクリー
ト部品で構成することもできる。
る電源端子１４と、ＧＰＳ衛星の測位信号の周波数を追
尾するための出力周波数ｆoutを送出する出力端子１５
と、外部装置へ温度センサ７からの温度データを読み出
したり、メモリ１０からの読み出しおよび書き込みを制
御する制御端子１６と、メモリ１０のデータを読み出し
または書き込みし、または温度センサ７の温度データを
読み出すＩ/Ｏ端子１７とを備えている。尚、図１に示
す構成部分は、圧電振動子４を除いて圧電発振器用ＩＣ
２としてワンチップＩＣ化されているが、ディスクリー
ト部品で構成することもできる。
【００２８】温度係数データ(Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ)とオフセ
ットデータ（Ｅ）の２つのデータは、圧電発振器１を調
整する際に、温度センサ７が出力する温度と圧電発振器
１が出力する出力周波数ｆoutの関係が温度係数として
生成されてメモリ１０に記憶され、それぞれの圧電発振
器ごとに固有のデータとなる。したがって、従来のよう
に、ＧＰＳ受信装置を組み立てた後にＧＰＳ受信装置の
周囲温度を変化させて、補正データを受信機に記憶させ
たり、補正テーブルを作成させるといった工程が不要で
ある。結果的に、ＧＰＳ衛星の測位信号を捕捉するため
の周波数精度を向上させることができる。
ットデータ（Ｅ）の２つのデータは、圧電発振器１を調
整する際に、温度センサ７が出力する温度と圧電発振器
１が出力する出力周波数ｆoutの関係が温度係数として
生成されてメモリ１０に記憶され、それぞれの圧電発振
器ごとに固有のデータとなる。したがって、従来のよう
に、ＧＰＳ受信装置を組み立てた後にＧＰＳ受信装置の
周囲温度を変化させて、補正データを受信機に記憶させ
たり、補正テーブルを作成させるといった工程が不要で
ある。結果的に、ＧＰＳ衛星の測位信号を捕捉するため
の周波数精度を向上させることができる。
【００２９】図２は、図１に示す第１の実施の形態の圧
電発振器の製造工程を示すフローチャートである。ま
た、図３は、図２のフローチャートにおいて圧電発振器
の調整工程を実施するための、圧電発振器と温度可変装
置との間のデータの流れを示す概念図である。つまり、
図３は、圧電発振器の調整工程において、温度可変装置
（以下、恒温槽という）の温度を変化させて恒温槽内の
圧電発振器の温度特性データを取得するときのデータの
流れを示しており、符号と矢印がそれぞれのデータの種
類とその流れを示している。また、図２のフローチャー
トには、図３の恒温槽内の圧電発振器と制御コンピュー
タとの間で入出力され、または圧電発振器のメモリに書
き込まれるデータの種類も示されている。以下に、図２
と図３を用いて圧電発振器の製造工程におけるデータ処
理の流れを説明する。
電発振器の製造工程を示すフローチャートである。ま
た、図３は、図２のフローチャートにおいて圧電発振器
の調整工程を実施するための、圧電発振器と温度可変装
置との間のデータの流れを示す概念図である。つまり、
図３は、圧電発振器の調整工程において、温度可変装置
（以下、恒温槽という）の温度を変化させて恒温槽内の
圧電発振器の温度特性データを取得するときのデータの
流れを示しており、符号と矢印がそれぞれのデータの種
類とその流れを示している。また、図２のフローチャー
トには、図３の恒温槽内の圧電発振器と制御コンピュー
タとの間で入出力され、または圧電発振器のメモリに書
き込まれるデータの種類も示されている。以下に、図２
と図３を用いて圧電発振器の製造工程におけるデータ処
理の流れを説明する。
【００３０】先ず、組立工程において、圧電発振器用Ｉ
Ｃ２、圧電振動子４および各種端子をパッケージに実装
して封止を行い、図１に示す構成の圧電発振器を組み立
てる（ステップＳ１）。ここで、圧電発振器の組立構成
について説明する。
Ｃ２、圧電振動子４および各種端子をパッケージに実装
して封止を行い、図１に示す構成の圧電発振器を組み立
てる（ステップＳ１）。ここで、圧電発振器の組立構成
について説明する。
【００３１】図４は、図１に示す圧電発振器のパッケー
ジを分解して内部構造を示した斜視図である。つまり、
図１に示す圧電発振器１が図４に示すパッケージ３０内
に収納されて組み立てられている。セラミック製のパッ
ケージ筐体３１の中には、圧電振動子４を除く構成要素
を集積化した圧電発振器用ＩＣ２が収納されている。さ
らに、上面から圧電振動子４の端子部４０は導電性接着
剤により、パッケージ側端子部３２と接着される。そし
て、金属製の蓋であるリッド３３がかぶせられて圧電発
振器１を構成している。なお、図中のワイヤボンディン
グ３４は、圧電発振器用ＩＣ２の端子を端子部３２に接
続すると共に、図示されていない外部端子に接続するた
めに用いられている。
ジを分解して内部構造を示した斜視図である。つまり、
図１に示す圧電発振器１が図４に示すパッケージ３０内
に収納されて組み立てられている。セラミック製のパッ
ケージ筐体３１の中には、圧電振動子４を除く構成要素
を集積化した圧電発振器用ＩＣ２が収納されている。さ
らに、上面から圧電振動子４の端子部４０は導電性接着
剤により、パッケージ側端子部３２と接着される。そし
て、金属製の蓋であるリッド３３がかぶせられて圧電発
振器１を構成している。なお、図中のワイヤボンディン
グ３４は、圧電発振器用ＩＣ２の端子を端子部３２に接
続すると共に、図示されていない外部端子に接続するた
めに用いられている。
【００３２】従来のＧＰＳ受信装置では、温度センサ部
は圧電発振器ＳＰＸＯや温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯ
が実装される基板の近傍に配置されていたため、圧電振
動子と温度センサの間に温度オフセットが生じ、温度検
出誤差を生じやすい欠点があった。しかし、図４に示す
構造の本発明の圧電発振器によれば、図１に示す温度セ
ンサ７も圧電発振器用ＩＣ２の構成要素として同一パッ
ケージ内に収められているため、圧電振動子４と温度セ
ンサ７との物理的距離を極力短くすることができる。し
たがって、圧電振動子４と温度センサ７との間の温度差
を極力小さくすることができ、ほぼ正確な温度検出を行
うことができる。なお、パッケージ筐体３１はセラミッ
ク製に限ることはなく、プラスチック製であっても同様
の効果が得られる。
は圧電発振器ＳＰＸＯや温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯ
が実装される基板の近傍に配置されていたため、圧電振
動子と温度センサの間に温度オフセットが生じ、温度検
出誤差を生じやすい欠点があった。しかし、図４に示す
構造の本発明の圧電発振器によれば、図１に示す温度セ
ンサ７も圧電発振器用ＩＣ２の構成要素として同一パッ
ケージ内に収められているため、圧電振動子４と温度セ
ンサ７との物理的距離を極力短くすることができる。し
たがって、圧電振動子４と温度センサ７との間の温度差
を極力小さくすることができ、ほぼ正確な温度検出を行
うことができる。なお、パッケージ筐体３１はセラミッ
ク製に限ることはなく、プラスチック製であっても同様
の効果が得られる。
【００３３】さて、図２、図３に戻り、ステップＳ１の
組立工程で複数個の圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａの組立
が完了すると、圧電発振器の調整工程に入る。調整工程
では、先ず、複数個の圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａを恒
温槽１２に入れた状態で、制御コンピュータ１３で恒温
槽１２の槽内温度を基準温度（Ｔ０）に設定する（ステ
ップＳ２）。さらに、調整工程において、制御コンピュ
ータ１３で恒温槽１２の温度制御を行って槽内温度を変
化させる。制御コンピュータ１３は、複数個の圧電発振
器１ａ、２ａ…ｎａのそれぞれについて発振部３の出力
周波数ｆoutの周波数と温度との関係を示す特性データ
を取得する（ステップＳ３）。つまり、図３に示すよう
に、制御コンピュータ１３が恒温槽１２の温度を変化さ
せて、圧電発振器１ａより温度データＤ３1と周波数ｆo
ut1を取得し、圧電発振器２ａより温度データＤ３２と
周波数ｆout2を取得し、圧電発振器ｎａより温度データ
Ｄ３nと周波数ｆoutnを取得するというように、各圧電
発振器１ａ、２ａ…ｎａの温度データＤ３と周波数ｆou
tを取得する。
組立工程で複数個の圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａの組立
が完了すると、圧電発振器の調整工程に入る。調整工程
では、先ず、複数個の圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａを恒
温槽１２に入れた状態で、制御コンピュータ１３で恒温
槽１２の槽内温度を基準温度（Ｔ０）に設定する（ステ
ップＳ２）。さらに、調整工程において、制御コンピュ
ータ１３で恒温槽１２の温度制御を行って槽内温度を変
化させる。制御コンピュータ１３は、複数個の圧電発振
器１ａ、２ａ…ｎａのそれぞれについて発振部３の出力
周波数ｆoutの周波数と温度との関係を示す特性データ
を取得する（ステップＳ３）。つまり、図３に示すよう
に、制御コンピュータ１３が恒温槽１２の温度を変化さ
せて、圧電発振器１ａより温度データＤ３1と周波数ｆo
ut1を取得し、圧電発振器２ａより温度データＤ３２と
周波数ｆout2を取得し、圧電発振器ｎａより温度データ
Ｄ３nと周波数ｆoutnを取得するというように、各圧電
発振器１ａ、２ａ…ｎａの温度データＤ３と周波数ｆou
tを取得する。
【００３４】次に、制御コンピュータ１３が、恒温槽１
２の温度を変化させながら、各圧電発振器１ａ、２ａ…
ｎａより取得した温度データＤ３と周波数ｆoutとの特
性に基づいて、周波数温度特性における近似曲線を計算
するための温度係数データ(Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ)とオフセッ
トデータ（Ｅ）を算出する（ステップＳ４）。このと
き、温度の測定ポイントは近似計算で必要となる最低の
データ数（たとえば５ポイントのデータ）以上であれば
よい。
２の温度を変化させながら、各圧電発振器１ａ、２ａ…
ｎａより取得した温度データＤ３と周波数ｆoutとの特
性に基づいて、周波数温度特性における近似曲線を計算
するための温度係数データ(Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ)とオフセッ
トデータ（Ｅ）を算出する（ステップＳ４）。このと
き、温度の測定ポイントは近似計算で必要となる最低の
データ数（たとえば５ポイントのデータ）以上であれば
よい。
【００３５】ここで、基準温度をＴ０、測定温度をＴ、
温度変化による周波数偏差をΔｆ/ｆとすると、最小二
乗法による曲線のあてはめにより、温度係数データ
(Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ)とオフセットデータ（Ｅ）は、次の近
似式（１）に示す係数として算出される。 Δｆ/ｆ=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E （１）
温度変化による周波数偏差をΔｆ/ｆとすると、最小二
乗法による曲線のあてはめにより、温度係数データ
(Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ)とオフセットデータ（Ｅ）は、次の近
似式（１）に示す係数として算出される。 Δｆ/ｆ=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E （１）
【００３６】つまり、図３に示すように、制御コンピュ
ータ１３が、取得した温度データＤ３と周波数ｆoutと
に基づいて、最小二乗法により温度係数データＤ１
（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）およびオフセットデータＤ２（Ｅ）
を算出して各圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａに出力する。
図３によってさらに詳しく述べれば、最小二乗法による
係数の算出結果に基づいて、圧電発振器１ａには温度係
数データＤ１１とオフセットデータＤ２１が入力され、
圧電発振器２ａには温度係数データＤ１２とオフセット
データＤ２２が入力され、圧電発振器nａには温度係数
データＤ１ｎとオフセットデータＤ２ｎが入力されると
いうように、各圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａには温度係
数データＤ１とオフセットデータＤ２が入力される。そ
して、各圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａに入力された温度
係数データＤ１とオフセットデータＤ２は、各圧電発振
器内の各メモリ１０に温度係数データ（Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ）およびオフセットデータ（Ｅ）として書き込まれる
（ステップＳ５）。
ータ１３が、取得した温度データＤ３と周波数ｆoutと
に基づいて、最小二乗法により温度係数データＤ１
（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）およびオフセットデータＤ２（Ｅ）
を算出して各圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａに出力する。
図３によってさらに詳しく述べれば、最小二乗法による
係数の算出結果に基づいて、圧電発振器１ａには温度係
数データＤ１１とオフセットデータＤ２１が入力され、
圧電発振器２ａには温度係数データＤ１２とオフセット
データＤ２２が入力され、圧電発振器nａには温度係数
データＤ１ｎとオフセットデータＤ２ｎが入力されると
いうように、各圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａには温度係
数データＤ１とオフセットデータＤ２が入力される。そ
して、各圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａに入力された温度
係数データＤ１とオフセットデータＤ２は、各圧電発振
器内の各メモリ１０に温度係数データ（Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ）およびオフセットデータ（Ｅ）として書き込まれる
（ステップＳ５）。
【００３７】図５は、図３に示すデータ処理によって各
圧電発振器のメモリに書き込まれるデータの一例を示す
図である。たとえば、制御コンピュータ１３が、圧電発
振器１ａについて、測定ポイントとして、基準温度Ｔ０
の２５℃と、−４５℃、−１０℃、＋５０℃、＋８５℃
の各温度における温度データＤ３と周波数データｆを取
得し、圧電発振器２ａ…ｎａについても同じ測定ポイン
トで温度データＤ３と周波数データｆを取得する。そし
て、制御コンピュータ１３が、最小二乗法により圧電発
振器１ａの温度係数データＤ１１とオフセットデータＤ
２1を算出して圧電発振器１ａのメモリ１０へ書き込
む。同様にして、圧電発振器２ａ…ｎａについても、そ
れぞれの温度係数データとオフセットデータを算出して
各メモリ１０へ書き込む。
圧電発振器のメモリに書き込まれるデータの一例を示す
図である。たとえば、制御コンピュータ１３が、圧電発
振器１ａについて、測定ポイントとして、基準温度Ｔ０
の２５℃と、−４５℃、−１０℃、＋５０℃、＋８５℃
の各温度における温度データＤ３と周波数データｆを取
得し、圧電発振器２ａ…ｎａについても同じ測定ポイン
トで温度データＤ３と周波数データｆを取得する。そし
て、制御コンピュータ１３が、最小二乗法により圧電発
振器１ａの温度係数データＤ１１とオフセットデータＤ
２1を算出して圧電発振器１ａのメモリ１０へ書き込
む。同様にして、圧電発振器２ａ…ｎａについても、そ
れぞれの温度係数データとオフセットデータを算出して
各メモリ１０へ書き込む。
【００３８】図６は、圧電発振器のメモリ内に格納され
た温度係数データとオフセットデータの模式図である。
図５で得られた温度係数データＤ１とオフセットデータ
Ｄ２は、各圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａのメモリ１０へ
温度係数データＤ１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）およびオフセッ
トデータＤ２（Ｅ）として書き込まれて格納される。こ
れらのデータは各圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａごとに個
別のデータとなる。
た温度係数データとオフセットデータの模式図である。
図５で得られた温度係数データＤ１とオフセットデータ
Ｄ２は、各圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａのメモリ１０へ
温度係数データＤ１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）およびオフセッ
トデータＤ２（Ｅ）として書き込まれて格納される。こ
れらのデータは各圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａごとに個
別のデータとなる。
【００３９】図７は、図１に示す圧電発振器１における
制御回路９の動作を詳細に説明する図である。制御回路
９は、測定された温度データＤ３、算出された温度係数
データＤ１およびオフセットデータＤ２を処理するコン
トローラ９１と、外部機器との間でデータの授受を行う
シリアルインターフェース９２とによって構成されてい
る。
制御回路９の動作を詳細に説明する図である。制御回路
９は、測定された温度データＤ３、算出された温度係数
データＤ１およびオフセットデータＤ２を処理するコン
トローラ９１と、外部機器との間でデータの授受を行う
シリアルインターフェース９２とによって構成されてい
る。
【００４０】また、シリアルインターフェース９２のＭ
０、Ｍ１端子は入出力モードを決定する端子であり、Ｍ
０、Ｍ１端子に入力された動作モード情報によってデー
タの入出力モードの変更を行う。ＷＲ端子は、メモリ１
０へ温度係数データＤ１やオフセットデータＤ２を書き
込み、またはメモリ１０から温度係数データＤ１やオフ
セットデータＤ２を読み出すときに使用する端子であ
る。また、ＣＬＫ端子は各種データを入出力するときの
タイミングを決定するクロック信号の入力端子であり、
ＤＡＴＡ端子は各種データを入出力する入出力端子であ
る。これらの端子を介して、圧電発振器の製造時には、
図３に示す制御コンピュータ１３と圧電発振器１との間
で各種データの授受が行われ、圧電発振器の使用時に
は、後述する受信装置のＣＰＵと圧電発振器１との間で
各種データの授受が行われる。
０、Ｍ１端子は入出力モードを決定する端子であり、Ｍ
０、Ｍ１端子に入力された動作モード情報によってデー
タの入出力モードの変更を行う。ＷＲ端子は、メモリ１
０へ温度係数データＤ１やオフセットデータＤ２を書き
込み、またはメモリ１０から温度係数データＤ１やオフ
セットデータＤ２を読み出すときに使用する端子であ
る。また、ＣＬＫ端子は各種データを入出力するときの
タイミングを決定するクロック信号の入力端子であり、
ＤＡＴＡ端子は各種データを入出力する入出力端子であ
る。これらの端子を介して、圧電発振器の製造時には、
図３に示す制御コンピュータ１３と圧電発振器１との間
で各種データの授受が行われ、圧電発振器の使用時に
は、後述する受信装置のＣＰＵと圧電発振器１との間で
各種データの授受が行われる。
【００４１】図８は、図７に示す制御回路における動作
モード設定の一例を示す図である。デフォルト状態で
は、Ｍ０、Ｍ１端子の入力信号を共に“０”にして動作
モードは「データ入出力禁止モード」になっている。ま
ず、圧電発振器の製造時においては、制御コンピュータ
１３は、Ｍ０、Ｍ１端子の入力信号を共に“１”にして
動作モードを「温度データ読出モード」にする。一方、制
御コンピュータ１３は、温度センサ７，Ａ/Ｄ変換器８
および制御回路９を経由した温度データＤ３を読み出す
と共に、周波数ｆoutを測定する。次に、制御コンピュ
ータ１３は、最小二乗法により近似計算を行って温度係
数データ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）とオフセットデータ（Ｅ）
を決定する。次に、Ｍ０端子の入力信号を"０"、Ｍ１端
子の入力信号を"１"にして動作モードを「メモリ書込モ
ード」にする。そして、制御コンピュータ１３は決定さ
れた温度係数データＤ１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）とオフセッ
トデータＤ２（Ｅ）をメモリ１０へ書き込む。
モード設定の一例を示す図である。デフォルト状態で
は、Ｍ０、Ｍ１端子の入力信号を共に“０”にして動作
モードは「データ入出力禁止モード」になっている。ま
ず、圧電発振器の製造時においては、制御コンピュータ
１３は、Ｍ０、Ｍ１端子の入力信号を共に“１”にして
動作モードを「温度データ読出モード」にする。一方、制
御コンピュータ１３は、温度センサ７，Ａ/Ｄ変換器８
および制御回路９を経由した温度データＤ３を読み出す
と共に、周波数ｆoutを測定する。次に、制御コンピュ
ータ１３は、最小二乗法により近似計算を行って温度係
数データ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）とオフセットデータ（Ｅ）
を決定する。次に、Ｍ０端子の入力信号を"０"、Ｍ１端
子の入力信号を"１"にして動作モードを「メモリ書込モ
ード」にする。そして、制御コンピュータ１３は決定さ
れた温度係数データＤ１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）とオフセッ
トデータＤ２（Ｅ）をメモリ１０へ書き込む。
【００４２】つぎに、受信装置に搭載された圧電発振器
を使用する時には、電源投入時にＭ０端子の入力信号を
“１”、Ｍ１端子の入力信号を“０”にして動作モード
を「メモリ読出モード」にする。すると、メモリ１０に記
録されている温度係数データＤ１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）と
オフセットデータＤ２（Ｅ）が制御回路９によって読み
出されて、Ｉ／Ｏ端子１７を介して受信装置のＣＰＵへ
転送される。さらに、Ｍ０端子の入力信号を“１”、Ｍ
１端子の入力信号を“１”にして動作モードを「温度デ
ータ読出モード」にする。これによって、圧電発振器を
使用しているときの温度データ（Ｄ３）が温度センサ７
によって検出され、Ａ/Ｄ変換器８、制御回路９、Ｉ／
Ｏ端子１７を介して受信装置のＣＰＵへ送信される。
を使用する時には、電源投入時にＭ０端子の入力信号を
“１”、Ｍ１端子の入力信号を“０”にして動作モード
を「メモリ読出モード」にする。すると、メモリ１０に記
録されている温度係数データＤ１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）と
オフセットデータＤ２（Ｅ）が制御回路９によって読み
出されて、Ｉ／Ｏ端子１７を介して受信装置のＣＰＵへ
転送される。さらに、Ｍ０端子の入力信号を“１”、Ｍ
１端子の入力信号を“１”にして動作モードを「温度デ
ータ読出モード」にする。これによって、圧電発振器を
使用しているときの温度データ（Ｄ３）が温度センサ７
によって検出され、Ａ/Ｄ変換器８、制御回路９、Ｉ／
Ｏ端子１７を介して受信装置のＣＰＵへ送信される。
【００４３】これによって、受信装置のＣＰＵは、温度
係数データＤ１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）とオフセットデータ
Ｄ２（Ｅ）と温度データ（Ｄ３）とを用いて、式（１）
に示す近似計算式によって圧電発振器から出力される出
力周波数ｆoutの基準値からの周波数偏差を計算し、そ
の周波数偏差の分だけ衛星からの信号の探索範囲をオフ
セットさせる。これにより、ＧＰＳ衛星をサーチする周
波数範囲を狭めることができる。
係数データＤ１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）とオフセットデータ
Ｄ２（Ｅ）と温度データ（Ｄ３）とを用いて、式（１）
に示す近似計算式によって圧電発振器から出力される出
力周波数ｆoutの基準値からの周波数偏差を計算し、そ
の周波数偏差の分だけ衛星からの信号の探索範囲をオフ
セットさせる。これにより、ＧＰＳ衛星をサーチする周
波数範囲を狭めることができる。
【００４４】なお、圧電発振器１の使用時に、Ｍ０端子
の入力信号を“０”、Ｍ１端子の入力信号を“１”にし
て動作モードを「メモリ書込モード」にすることにより、
受信装置のＣＰＵが、圧電発振器の経年変化によって生
じたオフセットデータＤ２’（Ｅ’）を圧電発振器１の
メモリ１０に書き込み、製造時のオフセットデータＤ２
（Ｅ）をＤ２’（Ｅ’）に更新することができる。
の入力信号を“０”、Ｍ１端子の入力信号を“１”にし
て動作モードを「メモリ書込モード」にすることにより、
受信装置のＣＰＵが、圧電発振器の経年変化によって生
じたオフセットデータＤ２’（Ｅ’）を圧電発振器１の
メモリ１０に書き込み、製造時のオフセットデータＤ２
（Ｅ）をＤ２’（Ｅ’）に更新することができる。
【００４５】図９は、本発明の第１の実施の形態におけ
る圧電発振器を用いた受信装置のブロック構成図であ
る。この受信装置は、ＧＰＳ衛星からの測位信号を受信
するためのアンテナ２１と、受信した測位信号の周波数
の変換および増幅するＲＦ（Radio Frequency）回路２
２と、ＲＦ回路からの信号を復調して所定の信号処理を
行う信号処理回路２３と、本発明の第１の実施の形態の
圧電発振器２４と、信号処理回路２３の動作制御と圧電
発振器２４のデータ処理を行うＣＰＵ２５と、ＣＰＵ２
５からのデータに基づいて測位データや測位結果などを
表示する表示部２６とによって構成されている。
る圧電発振器を用いた受信装置のブロック構成図であ
る。この受信装置は、ＧＰＳ衛星からの測位信号を受信
するためのアンテナ２１と、受信した測位信号の周波数
の変換および増幅するＲＦ（Radio Frequency）回路２
２と、ＲＦ回路からの信号を復調して所定の信号処理を
行う信号処理回路２３と、本発明の第１の実施の形態の
圧電発振器２４と、信号処理回路２３の動作制御と圧電
発振器２４のデータ処理を行うＣＰＵ２５と、ＣＰＵ２
５からのデータに基づいて測位データや測位結果などを
表示する表示部２６とによって構成されている。
【００４６】ＲＦ回路２２は、ＰＬＬと混合器および増
幅器を有し、ＧＰＳ衛星からの測位信号と圧電発振器２
４からの出力周波数ｆoutに基づいて、測位信号の周波
数をＲＦからＩＦ（Intermediate Frequency）に変換し
て信号処理回路２３へ入力する。信号処理回路２３は、
ＩＦ周波数に変換された測位信号と圧電発振器２４から
出力された出力周波数ｆoutに基づいて、ＧＰＳ衛星か
らの測位信号を復調してＣＰＵ２５に入力する。
幅器を有し、ＧＰＳ衛星からの測位信号と圧電発振器２
４からの出力周波数ｆoutに基づいて、測位信号の周波
数をＲＦからＩＦ（Intermediate Frequency）に変換し
て信号処理回路２３へ入力する。信号処理回路２３は、
ＩＦ周波数に変換された測位信号と圧電発振器２４から
出力された出力周波数ｆoutに基づいて、ＧＰＳ衛星か
らの測位信号を復調してＣＰＵ２５に入力する。
【００４７】信号処理回路２３は、ＣＰＵ２５からの情
報に基づいて、ＧＰＳ衛星からの測位信号を捕捉する周
波数範囲、すなわちサーチ範囲を変更する。このサーチ
範囲は、圧電発振器のメモリ１０内に記録された温度係
数データＤ１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）とオフセットデータＤ
２（Ｅ）に基づいて、ＣＰＵ２５が式（1）に示す近似
計算式で計算して得られた周波数偏差情報によって決定
される。つまり、本発明の特徴であるＧＰＳ衛星の測位
信号周波数と圧電発振器の発振周波数をマッチングさせ
る衛星捕捉手段は、ＲＦ回路２２と信号処理回路２３と
ＣＰＵ２５とによって構成されている。
報に基づいて、ＧＰＳ衛星からの測位信号を捕捉する周
波数範囲、すなわちサーチ範囲を変更する。このサーチ
範囲は、圧電発振器のメモリ１０内に記録された温度係
数データＤ１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）とオフセットデータＤ
２（Ｅ）に基づいて、ＣＰＵ２５が式（1）に示す近似
計算式で計算して得られた周波数偏差情報によって決定
される。つまり、本発明の特徴であるＧＰＳ衛星の測位
信号周波数と圧電発振器の発振周波数をマッチングさせ
る衛星捕捉手段は、ＲＦ回路２２と信号処理回路２３と
ＣＰＵ２５とによって構成されている。
【００４８】図１０は、図９に示す受信装置が測位信号
のサーチ周波数を決定する処理の流れを示すフローチャ
ートである。図９の受信装置に示す各データの流れを参
照しながら図１０のフローチャートを説明する。先ず、
受信装置の電源を投入すると（ステップＳ１１）、ＣＰ
Ｕ２５が、圧電発振器２４のメモリから温度係数データ
Ｄ１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）とオフセットデータＤ２（Ｅ）
の読み出しを行う（ステップＳ１２）。さらに、ＣＰＵ
２５は、圧電発振器２４の温度センサから温度データＤ
３の読み出しを行い、現在の温度Ｔを求める（ステップ
Ｓ１３）。そして、ＣＰＵ２５は、温度係数データＤ１
（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）、オフセットデータＤ２（Ｅ）、現
在の温度Ｔおよび基準温度Ｔ０を前述の式（１）に代入
し、圧電発振器２４の現在の温度Ｔにおける周波数偏差
（Δｆ/ｆ）の計算を行う（ステップＳ１４）。
のサーチ周波数を決定する処理の流れを示すフローチャ
ートである。図９の受信装置に示す各データの流れを参
照しながら図１０のフローチャートを説明する。先ず、
受信装置の電源を投入すると（ステップＳ１１）、ＣＰ
Ｕ２５が、圧電発振器２４のメモリから温度係数データ
Ｄ１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）とオフセットデータＤ２（Ｅ）
の読み出しを行う（ステップＳ１２）。さらに、ＣＰＵ
２５は、圧電発振器２４の温度センサから温度データＤ
３の読み出しを行い、現在の温度Ｔを求める（ステップ
Ｓ１３）。そして、ＣＰＵ２５は、温度係数データＤ１
（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）、オフセットデータＤ２（Ｅ）、現
在の温度Ｔおよび基準温度Ｔ０を前述の式（１）に代入
し、圧電発振器２４の現在の温度Ｔにおける周波数偏差
（Δｆ/ｆ）の計算を行う（ステップＳ１４）。
【００４９】次に、周波数偏差の計算結果に基づいて、
衛星からの信号を探索する周波数範囲をオフセットさせ
（ステップＳ１５）、その後、ＧＰＳ衛星の測位信号を
サーチする。（ステップＳ１６）。
衛星からの信号を探索する周波数範囲をオフセットさせ
（ステップＳ１５）、その後、ＧＰＳ衛星の測位信号を
サーチする。（ステップＳ１６）。
【００５０】このように、あらかじめ、圧電発振器２４
の周波数をＧＰＳ衛星の測位信号の周波数の近傍までシ
フトしてから、圧電発振器２４の周波数を掃引してＧＰ
Ｓ衛星の測位信号の周波数にマッチングさせるので、Ｇ
ＰＳ衛星をサーチする周波数範囲を狭めることができ、
その結果、捕捉する時間をかなり短縮することができ
る。つまり、温度補償回路を用いて圧電発振器の周波数
精度を向上させたのと同等の効果が得られる。図１１
は、圧電発振器の周波数偏差（Δｆ/ｆ）と捕捉時間と
の関係を示す概念図である。図１１に示すように圧電発
振器の周波数偏差と捕捉時間はほぼ比例しており、周波
数偏差を小さくすれば捕捉時間を短くすることができる
ことが分かる。
の周波数をＧＰＳ衛星の測位信号の周波数の近傍までシ
フトしてから、圧電発振器２４の周波数を掃引してＧＰ
Ｓ衛星の測位信号の周波数にマッチングさせるので、Ｇ
ＰＳ衛星をサーチする周波数範囲を狭めることができ、
その結果、捕捉する時間をかなり短縮することができ
る。つまり、温度補償回路を用いて圧電発振器の周波数
精度を向上させたのと同等の効果が得られる。図１１
は、圧電発振器の周波数偏差（Δｆ/ｆ）と捕捉時間と
の関係を示す概念図である。図１１に示すように圧電発
振器の周波数偏差と捕捉時間はほぼ比例しており、周波
数偏差を小さくすれば捕捉時間を短くすることができる
ことが分かる。
【００５１】ところで、圧電発振器は経年変化によって
発振周波数が変化する傾向がある。図１２は、圧電発振
器の周波数偏差が経年変化したときの周波数偏差と温度
との関係を示す周波数温度特性図である。図１２の周波
数温度特性図に示すように、経年変化によって圧電発振
器の発振周波数のオフセット値も時間の経過に伴って変
わってくる。つまり、式（１）の近似計算式で得られる
周波数偏差の計算値と、実際の周波数ｆｏｕｔに誤差を
生じる。その結果、衛星の捕捉時間が増大したり、衛星
が捕捉できなくなるといった問題が生じる。たとえば、
圧電発振器の製造時には、基準温度Ｔ０のときの周波数
偏差は、特性（ａ）のようにオフセットデータＥ（ここ
ではオフセット値という）はゼロである。
発振周波数が変化する傾向がある。図１２は、圧電発振
器の周波数偏差が経年変化したときの周波数偏差と温度
との関係を示す周波数温度特性図である。図１２の周波
数温度特性図に示すように、経年変化によって圧電発振
器の発振周波数のオフセット値も時間の経過に伴って変
わってくる。つまり、式（１）の近似計算式で得られる
周波数偏差の計算値と、実際の周波数ｆｏｕｔに誤差を
生じる。その結果、衛星の捕捉時間が増大したり、衛星
が捕捉できなくなるといった問題が生じる。たとえば、
圧電発振器の製造時には、基準温度Ｔ０のときの周波数
偏差は、特性（ａ）のようにオフセットデータＥ（ここ
ではオフセット値という）はゼロである。
【００５２】ところが、時間が経つにつれて、当初の特
性（ａ）は、特性（ｂ）または特性（ｃ）に変化する。
特性（ｂ）ではオフセット値はＥ＋ΔＥとなり、特性
（ｃ）ではオフセット値はＥ−ΔＥとなってしまう。こ
のため、基準温度Ｔ０のときの周波数偏差は、特性
（ｂ）の場合は＋ΔＥとなり、特性（ｃ）の場合は−Δ
Ｅとなってしまう。そこで、圧電発振器の経年変化によ
る周波数偏差の変化を補償する対策が必要となる。
性（ａ）は、特性（ｂ）または特性（ｃ）に変化する。
特性（ｂ）ではオフセット値はＥ＋ΔＥとなり、特性
（ｃ）ではオフセット値はＥ−ΔＥとなってしまう。こ
のため、基準温度Ｔ０のときの周波数偏差は、特性
（ｂ）の場合は＋ΔＥとなり、特性（ｃ）の場合は−Δ
Ｅとなってしまう。そこで、圧電発振器の経年変化によ
る周波数偏差の変化を補償する対策が必要となる。
【００５３】図１３は、圧電発振器の周波数偏差の経年
変化に対応してオフセットデータを補正する処理の流れ
を示すフローチャートである。先ず、前述の図１０のフ
ローチャートにしたがってＧＰＳ衛星の測位信号の捕捉
が完了して測位可能な状態になったら（ステップＳ２
１）、ＣＰＵ２５の演算処理は捕捉完了時の周波数オフ
セットと、式（1）の近似式で得られた周波数偏差の計
算値との差分を計算し、（ステップＳ２２）、この差分
を基に、基準温度に対するオフセット誤差（±ΔＥ）を
求める（ステップＳ２３）。その後、ＣＰＵ２５の演算
処理は、圧電発振器２４のメモリに保存されているオフ
セットデータＥに対してオフセット誤差（±ΔＥ）を加
減算し、オフセットデータＥ'（＝Ｅ±ΔＥ）を得て、
オフセットデータＥを新たなオフセットデータＥ'（＝
Ｅ±ΔＥ）で書き換えて、圧電発振器２４のメモリに格
納する（ステップＳ２４）。
変化に対応してオフセットデータを補正する処理の流れ
を示すフローチャートである。先ず、前述の図１０のフ
ローチャートにしたがってＧＰＳ衛星の測位信号の捕捉
が完了して測位可能な状態になったら（ステップＳ２
１）、ＣＰＵ２５の演算処理は捕捉完了時の周波数オフ
セットと、式（1）の近似式で得られた周波数偏差の計
算値との差分を計算し、（ステップＳ２２）、この差分
を基に、基準温度に対するオフセット誤差（±ΔＥ）を
求める（ステップＳ２３）。その後、ＣＰＵ２５の演算
処理は、圧電発振器２４のメモリに保存されているオフ
セットデータＥに対してオフセット誤差（±ΔＥ）を加
減算し、オフセットデータＥ'（＝Ｅ±ΔＥ）を得て、
オフセットデータＥを新たなオフセットデータＥ'（＝
Ｅ±ΔＥ）で書き換えて、圧電発振器２４のメモリに格
納する（ステップＳ２４）。
【００５４】これによって、オフセットデータがＥの場
合の周波数偏差（Δｆ/ｆ）は前述の式（１）で求めら
れたが、経年変化によってオフセットデータがＥ'（＝
Ｅ±ΔＥ）に変化したときは、温度係数データＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄは殆ど変化しないので、経年変化時の周波数偏差
（Δｆ/ｆ）'は、式（２）のようにＥをＥ'で置き換え
ることによって求めることができる。 （Δｆ/ｆ）'=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E' （２）
合の周波数偏差（Δｆ/ｆ）は前述の式（１）で求めら
れたが、経年変化によってオフセットデータがＥ'（＝
Ｅ±ΔＥ）に変化したときは、温度係数データＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄは殆ど変化しないので、経年変化時の周波数偏差
（Δｆ/ｆ）'は、式（２）のようにＥをＥ'で置き換え
ることによって求めることができる。 （Δｆ/ｆ）'=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E' （２）
【００５５】つまり、経年変化により、初期値のオフセ
ットデータＥに対してオフセット誤差（±ΔＥ）が生じ
たときは、このオフセット誤差（±ΔＥ）を加味した新
たなオフセットデータＥ'（＝Ｅ±ΔＥ）を計算し、Ｅ
をＥ'に更新して圧電発振器２４のメモリに書き換えれ
ば、経年変化によるオフセット変化分を補償して圧電発
振器の発振周波数をＧＰＳ衛星の測位信号の周波数にマ
ッチングさせることができる。なお、上記の実施の形態
では、式（１）および式（２）に示すように温度特性曲
線を４次式で近似させたが、３次式または５次式以上で
近似させても同様の効果が得られる。
ットデータＥに対してオフセット誤差（±ΔＥ）が生じ
たときは、このオフセット誤差（±ΔＥ）を加味した新
たなオフセットデータＥ'（＝Ｅ±ΔＥ）を計算し、Ｅ
をＥ'に更新して圧電発振器２４のメモリに書き換えれ
ば、経年変化によるオフセット変化分を補償して圧電発
振器の発振周波数をＧＰＳ衛星の測位信号の周波数にマ
ッチングさせることができる。なお、上記の実施の形態
では、式（１）および式（２）に示すように温度特性曲
線を４次式で近似させたが、３次式または５次式以上で
近似させても同様の効果が得られる。
【００５６】図１４は、Ｃ−ＭＯＳ発振回路によって構
成した圧電発振回路の一例を示す図である。つまり、図
１に示す圧電振動子４を含む発振回路６をＣ−ＭＯＳ発
振回路で実現した回路構成である。この回路は一般に用
いられている圧電発振回路であるので詳細な説明は省略
するが、抵抗、コンデンサおよびインバータＩＣによっ
てコルピッツ発振回路を構成して圧電振動子４を励振駆
動し、出力段のインバータＩＣによってアイソレーショ
ン並びに波形整形して所定周波数の出力周波数ｆoutを
取り出している。また、図１５は、バイポーラ発振回路
によって構成した圧電発振回路の一例を示す図である。
つまり、図１に示す圧電振動子４を含む発振回路６をバ
イポーラ発振回路で実現した回路構成である。この回路
も一般に用いられている圧電発振回路であるので詳細な
説明は省略するが、トランジスタＱ１，Ｑ２と抵抗、コ
ンデンサおよび圧電振動子４からなる発振回路部によっ
て圧電振動子４を励振駆動し、出力周波数ｆoutを取り
出している。
成した圧電発振回路の一例を示す図である。つまり、図
１に示す圧電振動子４を含む発振回路６をＣ−ＭＯＳ発
振回路で実現した回路構成である。この回路は一般に用
いられている圧電発振回路であるので詳細な説明は省略
するが、抵抗、コンデンサおよびインバータＩＣによっ
てコルピッツ発振回路を構成して圧電振動子４を励振駆
動し、出力段のインバータＩＣによってアイソレーショ
ン並びに波形整形して所定周波数の出力周波数ｆoutを
取り出している。また、図１５は、バイポーラ発振回路
によって構成した圧電発振回路の一例を示す図である。
つまり、図１に示す圧電振動子４を含む発振回路６をバ
イポーラ発振回路で実現した回路構成である。この回路
も一般に用いられている圧電発振回路であるので詳細な
説明は省略するが、トランジスタＱ１，Ｑ２と抵抗、コ
ンデンサおよび圧電振動子４からなる発振回路部によっ
て圧電振動子４を励振駆動し、出力周波数ｆoutを取り
出している。
【００５７】第２の実施の形態図１６は、本発明の第２
の実施の形態における圧電発振器の内部構成を示すブロ
ック図である。第２の実施の形態の圧電発振器が第１の
実施の形態のそれと異なるところは、オフセット調整部
１１を追加して圧電発振器１の製造初期の周波数偏差を
補正している点である。その圧電発振器用ＩＣ２は、定
電圧回路５、発振回路６、温度センサ７、Ａ/Ｄ変換器
８、制御回路９、メモリ１０および圧電発振器１の初期
の周波数偏差の補正を行うオフセット調整部１１から構
成されている。
の実施の形態における圧電発振器の内部構成を示すブロ
ック図である。第２の実施の形態の圧電発振器が第１の
実施の形態のそれと異なるところは、オフセット調整部
１１を追加して圧電発振器１の製造初期の周波数偏差を
補正している点である。その圧電発振器用ＩＣ２は、定
電圧回路５、発振回路６、温度センサ７、Ａ/Ｄ変換器
８、制御回路９、メモリ１０および圧電発振器１の初期
の周波数偏差の補正を行うオフセット調整部１１から構
成されている。
【００５８】以下、第１の実施の形態と重複する説明は
できるだけ避けて、オフセット調整部１１の動作を中心
に説明する。圧電発振器１を製造したときに、オフセッ
ト調整部１１が圧電振動子４の常温における初期の周波
数偏差の補正を行う。このとき、周波数偏差の補正に用
いたデータはオフセット補正データ（Ｆ）としてメモリ
１０に記憶され、前述の温度係数データ（Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ）およびオフセットデータ（Ｅ）と共に製造後は書き
換えを行わない固有値として格納される。そして、圧電
発振器１を受信装置に組み込んで使用するときに、オフ
セット補正データ（Ｆ）を読み出して常温におけるオフ
セットをゼロに近い値に補正すると共に、温度係数デー
タ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）およびオフセットデータ（Ｅ）を
用いて前述の式（１）における近似計算式によって、衛
星からの信号を捕捉させる周波数範囲をオフセットさせ
る。実施の形態１においては、常温におけるオフセット
周波数が約±２０ｐｐｍの範囲でばらつくが、第２の実
施の形態によれば、常温におけるオフセット周波数を±
０.２ｐｐｍ以内とすることができるため、信号処理回
路２３の設計が容易となる。
できるだけ避けて、オフセット調整部１１の動作を中心
に説明する。圧電発振器１を製造したときに、オフセッ
ト調整部１１が圧電振動子４の常温における初期の周波
数偏差の補正を行う。このとき、周波数偏差の補正に用
いたデータはオフセット補正データ（Ｆ）としてメモリ
１０に記憶され、前述の温度係数データ（Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ）およびオフセットデータ（Ｅ）と共に製造後は書き
換えを行わない固有値として格納される。そして、圧電
発振器１を受信装置に組み込んで使用するときに、オフ
セット補正データ（Ｆ）を読み出して常温におけるオフ
セットをゼロに近い値に補正すると共に、温度係数デー
タ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）およびオフセットデータ（Ｅ）を
用いて前述の式（１）における近似計算式によって、衛
星からの信号を捕捉させる周波数範囲をオフセットさせ
る。実施の形態１においては、常温におけるオフセット
周波数が約±２０ｐｐｍの範囲でばらつくが、第２の実
施の形態によれば、常温におけるオフセット周波数を±
０.２ｐｐｍ以内とすることができるため、信号処理回
路２３の設計が容易となる。
【００５９】オフセット調整部１１は、圧電振動子４の
振動回路を構成するコンデンサを並列接続してコンデン
サアレイ群を構成することによって実現することができ
る。図1７は、本発明の第２の実施の形態の圧電発振器
において、Ｃ−ＭＯＳ発振回路にオフセット調整部１１
を付加した回路の一例である。また、図１８は、本発明
の第２の実施の形態の圧電発振器において、バイポーラ
発振回路にオフセット調整部１１を付加した回路の一例
である。図１７、図１８に示すように、圧電振動子４に
接続されたコルピッツコンデンサＣ０に並列に、コンデ
ンサＣ１，Ｃ２…ＣｎとスイッチＳＷ１，ＳＷ２…ＳＷ
ｎの直列回路が接続されてコンデンサアレイ群を構成し
ている。
振動回路を構成するコンデンサを並列接続してコンデン
サアレイ群を構成することによって実現することができ
る。図1７は、本発明の第２の実施の形態の圧電発振器
において、Ｃ−ＭＯＳ発振回路にオフセット調整部１１
を付加した回路の一例である。また、図１８は、本発明
の第２の実施の形態の圧電発振器において、バイポーラ
発振回路にオフセット調整部１１を付加した回路の一例
である。図１７、図１８に示すように、圧電振動子４に
接続されたコルピッツコンデンサＣ０に並列に、コンデ
ンサＣ１，Ｃ２…ＣｎとスイッチＳＷ１，ＳＷ２…ＳＷ
ｎの直列回路が接続されてコンデンサアレイ群を構成し
ている。
【００６０】温度センサ７からの温度情報に基づいて、
制御回路９がスイッチＳＷ１，ＳＷ２…ＳＷｎを順次Ｏ
Ｎ/ＯＦＦ制御するので、温度情報に応じてコンデンサ
Ｃ１，Ｃ２…Ｃｎの並列接続数が変化する。したがっ
て、常温における周波数偏差を可変させることができる
ので、常温での衛星からの信号を探索させる周波数のオ
フセット量を小さくすることができる。このようなオフ
セット調整部１１を付加することにより、製造時の周波
数偏差を±０．２ｐｐｍ以下とすることができるため、
信号処理回路２３の設計の際に要求される周波数オフセ
ット範囲を小さくすることができ、信号処理回路の設計
が容易になる。なお、コンデンサアレイ群を構成する各
コンデンサＣ１，Ｃ２…Ｃｎは、重み付けした容量値と
することで、より少ないコンデンサ数で精度の高い周波
数調整が行える。
制御回路９がスイッチＳＷ１，ＳＷ２…ＳＷｎを順次Ｏ
Ｎ/ＯＦＦ制御するので、温度情報に応じてコンデンサ
Ｃ１，Ｃ２…Ｃｎの並列接続数が変化する。したがっ
て、常温における周波数偏差を可変させることができる
ので、常温での衛星からの信号を探索させる周波数のオ
フセット量を小さくすることができる。このようなオフ
セット調整部１１を付加することにより、製造時の周波
数偏差を±０．２ｐｐｍ以下とすることができるため、
信号処理回路２３の設計の際に要求される周波数オフセ
ット範囲を小さくすることができ、信号処理回路の設計
が容易になる。なお、コンデンサアレイ群を構成する各
コンデンサＣ１，Ｃ２…Ｃｎは、重み付けした容量値と
することで、より少ないコンデンサ数で精度の高い周波
数調整が行える。
【００６１】図１９は、図１６に示す第２の実施の形態
の圧電発振器の製造工程を示すフローチャートである。
また、図２０は、図１９のフローチャートにおいて圧電
発振器の調整を行うための、圧電発振器と制御コンピュ
ータ間のデータの流れを示す概念図である。先ず、組立
工程において、圧電発振器用ＩＣ２、圧電振動子４およ
び各種端子等をパッケージに実装して封止を行い、図１
６に示す構成の圧電発振器を組み立てる（ステップＳ３
１）。
の圧電発振器の製造工程を示すフローチャートである。
また、図２０は、図１９のフローチャートにおいて圧電
発振器の調整を行うための、圧電発振器と制御コンピュ
ータ間のデータの流れを示す概念図である。先ず、組立
工程において、圧電発振器用ＩＣ２、圧電振動子４およ
び各種端子等をパッケージに実装して封止を行い、図１
６に示す構成の圧電発振器を組み立てる（ステップＳ３
１）。
【００６２】次に、圧電発振器の調整工程に入り、複数
個の圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａを恒温槽に入れてから
槽内温度を常温（２５℃）に設定し、制御コンピュータ
１３は、それぞれの圧電発振器について常温での周波数
偏差が最も小さくなるように、オフセット調整部１１の
オフセット補正データＤ４（Ｆ）を圧電発振器に送出す
る。次に、このオフセット補正データＤ４（Ｆ）に基づ
いて、圧電振動子４は、常温での周波数調整を行う（ス
テップＳ３２）。具体的には、圧電振動子４中の制御回
路９が、オフセット補正データＤ４（Ｆ）に基づいて、
図１７または図１８のスイッチＳＷ１，ＳＷ２…ＳＷｎ
をＯＮ/ＯＦＦ制御して、コルピッツコンデンサＣ０に
接続されるコンデンサＣ１，Ｃ２…Ｃｎの並列個数を調
整することによって周波数調整が行われる。
個の圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａを恒温槽に入れてから
槽内温度を常温（２５℃）に設定し、制御コンピュータ
１３は、それぞれの圧電発振器について常温での周波数
偏差が最も小さくなるように、オフセット調整部１１の
オフセット補正データＤ４（Ｆ）を圧電発振器に送出す
る。次に、このオフセット補正データＤ４（Ｆ）に基づ
いて、圧電振動子４は、常温での周波数調整を行う（ス
テップＳ３２）。具体的には、圧電振動子４中の制御回
路９が、オフセット補正データＤ４（Ｆ）に基づいて、
図１７または図１８のスイッチＳＷ１，ＳＷ２…ＳＷｎ
をＯＮ/ＯＦＦ制御して、コルピッツコンデンサＣ０に
接続されるコンデンサＣ１，Ｃ２…Ｃｎの並列個数を調
整することによって周波数調整が行われる。
【００６３】このような調整を行った後、恒温槽１２の
温度を変化させて、各圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａの周
波数−温度特性を取得する（ステップＳ３３）。つま
り、図２０に示すように、制御コンピュータ１３が恒温
槽１２の温度を変化させて、圧電発振器１ａから温度デ
ータＤ３1と周波数ｆout1を取得し、圧電発振器２ａよ
り温度データＤ３２と周波数ｆout2を取得し、圧電発振
器ｎａより温度データＤ３nと周波数ｆoutnを取得す
る。一般的に記述すれば、制御コンピュータ１３は、各
圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａの温度データＤ３と周波数
ｆoutを取得することになる。
温度を変化させて、各圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａの周
波数−温度特性を取得する（ステップＳ３３）。つま
り、図２０に示すように、制御コンピュータ１３が恒温
槽１２の温度を変化させて、圧電発振器１ａから温度デ
ータＤ３1と周波数ｆout1を取得し、圧電発振器２ａよ
り温度データＤ３２と周波数ｆout2を取得し、圧電発振
器ｎａより温度データＤ３nと周波数ｆoutnを取得す
る。一般的に記述すれば、制御コンピュータ１３は、各
圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａの温度データＤ３と周波数
ｆoutを取得することになる。
【００６４】次に、制御コンピュータ１３が、各圧電発
振器１ａ、２ａ…ｎａより取得した温度データＤ３と周
波数ｆoutとの特性に基づいて、最小二乗法により近似
計算を行って温度係数データＤ１(Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ)とオ
フセットデータＤ２（Ｅ）を算出する（ステップＳ３
４）。
振器１ａ、２ａ…ｎａより取得した温度データＤ３と周
波数ｆoutとの特性に基づいて、最小二乗法により近似
計算を行って温度係数データＤ１(Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ)とオ
フセットデータＤ２（Ｅ）を算出する（ステップＳ３
４）。
【００６５】次に、図２０に示すように、制御コンピュ
ータ１３は、算出した温度係数データＤ１（Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ）とオフセットデータＤ２（Ｅ）と共にオフセッ
ト補正データＤ４（Ｆ）を各圧電発振器１ａ、２ａ…ｎ
ａに入力する。図２０によってさらに詳しく述べれば、
圧電発振器１ａには温度係数データＤ１１とオフセット
データＤ２１とオフセット補正データＤ４１が入力さ
れ、圧電発振器２ａには温度係数データＤ１２とオフセ
ットデータＤ２２とオフセット補正データＤ４２が入力
され、圧電発振器nａには温度係数データＤ１ｎとオフ
セットデータＤ２ｎとオフセット補正データＤ４ｎが入
力される。一般的に記述すれば、各圧電発振器１ａ、２
ａ…ｎａには温度係数データＤ１とオフセットデータＤ
２とオフセット補正データＤ４が入力されることにな
る。次に、各圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａへ入力された
温度係数データＤ１とオフセットデータＤ２とオフセッ
ト調整データＤ４は、それぞれのメモリ１０へ温度係数
データＤ１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）とオフセットデータＤ２
（Ｅ）とオフセット補正データＤ４（Ｆ）として書き込
まれる（ステップＳ３５）。
ータ１３は、算出した温度係数データＤ１（Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ）とオフセットデータＤ２（Ｅ）と共にオフセッ
ト補正データＤ４（Ｆ）を各圧電発振器１ａ、２ａ…ｎ
ａに入力する。図２０によってさらに詳しく述べれば、
圧電発振器１ａには温度係数データＤ１１とオフセット
データＤ２１とオフセット補正データＤ４１が入力さ
れ、圧電発振器２ａには温度係数データＤ１２とオフセ
ットデータＤ２２とオフセット補正データＤ４２が入力
され、圧電発振器nａには温度係数データＤ１ｎとオフ
セットデータＤ２ｎとオフセット補正データＤ４ｎが入
力される。一般的に記述すれば、各圧電発振器１ａ、２
ａ…ｎａには温度係数データＤ１とオフセットデータＤ
２とオフセット補正データＤ４が入力されることにな
る。次に、各圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａへ入力された
温度係数データＤ１とオフセットデータＤ２とオフセッ
ト調整データＤ４は、それぞれのメモリ１０へ温度係数
データＤ１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）とオフセットデータＤ２
（Ｅ）とオフセット補正データＤ４（Ｆ）として書き込
まれる（ステップＳ３５）。
【００６６】図２１は、図１９に示すデータ処理によっ
て各圧電発振器のメモリに書き込まれるデータの一例を
示す図である。たとえば、制御コンピュータ１３が、圧
電発振器１ａについて、測定ポイントとして、基準温度
Ｔ０の２５℃と、−４５℃、−１０℃、＋５０℃、＋８
５℃の各温度における温度データＤ３と周波数データf
を取得し、圧電発振器２ａ…ｎａについても同じ測定ポ
イントで温度データＤ３と周波数データfを取得する。
そして、制御コンピュータ１３が、式（１）に示す近似
計算式により圧電発振器１ａの温度係数データＤ１１と
オフセットデータＤ２1を算出して圧電発振器１ａのメ
モリ１０へ書き込むと共に、オフセット補正データＤ４
１もメモリ１０へ書き込む。同様にして、圧電発振器２
ａ…ｎａについても、それぞれの温度係数データＤ１２
・・・Ｄ１ｎとオフセットデータＤ２２・・・Ｄ２ｎとオフセ
ット補正データＤ４２・・・Ｄ４ｎを各メモリ１０へ書き
込む。
て各圧電発振器のメモリに書き込まれるデータの一例を
示す図である。たとえば、制御コンピュータ１３が、圧
電発振器１ａについて、測定ポイントとして、基準温度
Ｔ０の２５℃と、−４５℃、−１０℃、＋５０℃、＋８
５℃の各温度における温度データＤ３と周波数データf
を取得し、圧電発振器２ａ…ｎａについても同じ測定ポ
イントで温度データＤ３と周波数データfを取得する。
そして、制御コンピュータ１３が、式（１）に示す近似
計算式により圧電発振器１ａの温度係数データＤ１１と
オフセットデータＤ２1を算出して圧電発振器１ａのメ
モリ１０へ書き込むと共に、オフセット補正データＤ４
１もメモリ１０へ書き込む。同様にして、圧電発振器２
ａ…ｎａについても、それぞれの温度係数データＤ１２
・・・Ｄ１ｎとオフセットデータＤ２２・・・Ｄ２ｎとオフセ
ット補正データＤ４２・・・Ｄ４ｎを各メモリ１０へ書き
込む。
【００６７】図２２は、本発明の第２の実施の形態にお
ける圧電発振器のメモリ内に格納された温度係数データ
Ｄ１、オフセットデータＤ２およびオフセット補正デー
タＤ４の模式図である。つまり、温度係数データＤ１と
オフセットデータＤ２とオフセット補正データＤ４は、
各圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａのメモリ１０へ温度係数
データＤ１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）とオフセットデータＤ２
（Ｅ）とオフセット補正データＤ４（Ｆ）として書き込
まれて格納される。これらのデータは各圧電発振器１
ａ、２ａ…ｎａごとに個別のデータとなる。
ける圧電発振器のメモリ内に格納された温度係数データ
Ｄ１、オフセットデータＤ２およびオフセット補正デー
タＤ４の模式図である。つまり、温度係数データＤ１と
オフセットデータＤ２とオフセット補正データＤ４は、
各圧電発振器１ａ、２ａ…ｎａのメモリ１０へ温度係数
データＤ１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）とオフセットデータＤ２
（Ｅ）とオフセット補正データＤ４（Ｆ）として書き込
まれて格納される。これらのデータは各圧電発振器１
ａ、２ａ…ｎａごとに個別のデータとなる。
【００６８】図２３は、図１６に示す圧電発振器におけ
る制御回路９の動作を詳細に説明する図である。制御回
路９は、測定された温度データＤ３、算出された温度係
数データＤ１、オフセットデータＤ２およびオフセット
補正データＤ４を処理するコントローラ９１と、外部機
器との間でデータの授受を行うシリアルインターフェー
ス９２とによって構成されている。
る制御回路９の動作を詳細に説明する図である。制御回
路９は、測定された温度データＤ３、算出された温度係
数データＤ１、オフセットデータＤ２およびオフセット
補正データＤ４を処理するコントローラ９１と、外部機
器との間でデータの授受を行うシリアルインターフェー
ス９２とによって構成されている。
【００６９】また、シリアルインターフェース９２のＭ
０、Ｍ１端子は入出力モードを決定する端子であり、Ｍ
０、Ｍ１端子に入力された動作モード情報によってデー
タの入出力モードの変更を行う。ＷＲ端子は、メモリ１
０に温度係数データＤ１、オフセットデータＤ２および
オフセット補正データＤ４を書き込み、またはメモリ１
０から温度係数データＤ１、オフセットデータＤ２およ
びオフセット補正データＤ４を読み出すときに使用する
端子である。また、ＣＬＫ端子は各種データを入出力す
るときのタイミングを決定するクロック信号の入力端子
であり、ＤＡＴＡ端子は各種データを入出力する入出力
端子である。これらの端子を介して、圧電発振器の製造
時には、図３に示す制御コンピュータ１３と圧電発振器
１との間で各種データの授受が行われ、圧電発振器の使
用時には、後述する受信装置のＣＰＵと圧電発振器１と
の間で各種データの授受が行われる。
０、Ｍ１端子は入出力モードを決定する端子であり、Ｍ
０、Ｍ１端子に入力された動作モード情報によってデー
タの入出力モードの変更を行う。ＷＲ端子は、メモリ１
０に温度係数データＤ１、オフセットデータＤ２および
オフセット補正データＤ４を書き込み、またはメモリ１
０から温度係数データＤ１、オフセットデータＤ２およ
びオフセット補正データＤ４を読み出すときに使用する
端子である。また、ＣＬＫ端子は各種データを入出力す
るときのタイミングを決定するクロック信号の入力端子
であり、ＤＡＴＡ端子は各種データを入出力する入出力
端子である。これらの端子を介して、圧電発振器の製造
時には、図３に示す制御コンピュータ１３と圧電発振器
１との間で各種データの授受が行われ、圧電発振器の使
用時には、後述する受信装置のＣＰＵと圧電発振器１と
の間で各種データの授受が行われる。
【００７０】図２４は、図２３に示す制御回路９におけ
る動作モード設定の一例を示す図である。デフォルト状
態では、Ｍ０、Ｍ１端子の入力信号を共に“０”にして
動作モードは「データ入出力禁止モード」になっている。
まず、圧電発振器の製造時においては、制御コンピュー
タ１３は、Ｍ０、Ｍ１端子の入力信号を共に“１”にし
て動作モードを「温度データ読出モード」にする。一方、
制御コンピュータ１３は、温度センサ７，Ａ/Ｄ変換器
８および制御回路９を経由した温度データＤ３を読み出
すと共に、周波数ｆoutを測定する。次に、制御コンピ
ュータ１３は最小二乗法により近似計算を行って温度係
数データ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）とオフセットデータ（Ｅ）
を決定する。次に、Ｍ０端子の入力信号を"０"、Ｍ１端
子の入力信号を"１"にして動作モードを「メモリ書込モ
ード」にする。そして、制御コンピュータ１３は決定さ
れた温度係数データＤ１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）、オフセッ
トデータＤ２（Ｅ）およびオフセット補正データＤ４
（Ｆ）をメモリ１０に書き込む。
る動作モード設定の一例を示す図である。デフォルト状
態では、Ｍ０、Ｍ１端子の入力信号を共に“０”にして
動作モードは「データ入出力禁止モード」になっている。
まず、圧電発振器の製造時においては、制御コンピュー
タ１３は、Ｍ０、Ｍ１端子の入力信号を共に“１”にし
て動作モードを「温度データ読出モード」にする。一方、
制御コンピュータ１３は、温度センサ７，Ａ/Ｄ変換器
８および制御回路９を経由した温度データＤ３を読み出
すと共に、周波数ｆoutを測定する。次に、制御コンピ
ュータ１３は最小二乗法により近似計算を行って温度係
数データ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）とオフセットデータ（Ｅ）
を決定する。次に、Ｍ０端子の入力信号を"０"、Ｍ１端
子の入力信号を"１"にして動作モードを「メモリ書込モ
ード」にする。そして、制御コンピュータ１３は決定さ
れた温度係数データＤ１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）、オフセッ
トデータＤ２（Ｅ）およびオフセット補正データＤ４
（Ｆ）をメモリ１０に書き込む。
【００７１】つぎに、受信装置に搭載された圧電発振器
を使用する時には、電源投入時にＭ０端子の入力信号を
“１”、Ｍ１端子の入力信号を“０”にして動作モード
を「メモリ読出モード」にする。すると、メモリ１０に記
録されている温度係数データＤ１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）、
オフセットデータＤ２（Ｅ）およびオフセット補正デー
タＤ４（Ｆ）が制御回路９によって読み出されて、Ｉ／
Ｏ端子１７を介して受信装置のＣＰＵへ転送される。さ
らに、Ｍ０端子の入力信号を“１”、Ｍ１端子の入力信
号を“１”にして動作モードを「温度データ読出モード」
にする。これによって、圧電発振器を使用しているとき
の温度データ（Ｄ３）が温度センサ７によって検出さ
れ、Ａ/Ｄ変換器８、制御回路９、Ｉ／Ｏ端子１７を介
して受信装置のＣＰＵへ送信される。
を使用する時には、電源投入時にＭ０端子の入力信号を
“１”、Ｍ１端子の入力信号を“０”にして動作モード
を「メモリ読出モード」にする。すると、メモリ１０に記
録されている温度係数データＤ１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）、
オフセットデータＤ２（Ｅ）およびオフセット補正デー
タＤ４（Ｆ）が制御回路９によって読み出されて、Ｉ／
Ｏ端子１７を介して受信装置のＣＰＵへ転送される。さ
らに、Ｍ０端子の入力信号を“１”、Ｍ１端子の入力信
号を“１”にして動作モードを「温度データ読出モード」
にする。これによって、圧電発振器を使用しているとき
の温度データ（Ｄ３）が温度センサ７によって検出さ
れ、Ａ/Ｄ変換器８、制御回路９、Ｉ／Ｏ端子１７を介
して受信装置のＣＰＵへ送信される。
【００７２】これによって、受信装置のＣＰＵは、温度
データ（Ｄ３）とオフセット補正データＤ４（Ｆ）によ
って常温における周波数偏差の補正を行うと共に、温度
係数データＤ１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）、オフセットデータ
Ｄ２（Ｅ）および温度データ（Ｄ３）とを用いて、式
（１）に示す近似計算式によって圧電発振器から出力さ
れる出力周波数ｆoutの基準値からの周波数偏差を計算
し、その周波数偏差の分だけ、衛星からの信号の探索範
囲をオフセットさせる。これにより、ＧＰＳ衛星をサー
チする周波数範囲を狭めることができる。
データ（Ｄ３）とオフセット補正データＤ４（Ｆ）によ
って常温における周波数偏差の補正を行うと共に、温度
係数データＤ１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）、オフセットデータ
Ｄ２（Ｅ）および温度データ（Ｄ３）とを用いて、式
（１）に示す近似計算式によって圧電発振器から出力さ
れる出力周波数ｆoutの基準値からの周波数偏差を計算
し、その周波数偏差の分だけ、衛星からの信号の探索範
囲をオフセットさせる。これにより、ＧＰＳ衛星をサー
チする周波数範囲を狭めることができる。
【００７３】なお、圧電発振器１の使用時に、Ｍ０端子
の入力信号を“０”、Ｍ１端子の入力信号を“１”にし
て動作モードを「メモリ書込モード」にすることにより、
受信装置のＣＰＵが、圧電発振器の経年変化によって生
じたオフセットデータＤ２’（Ｅ’）を圧電発振器１の
メモリ１０に書き込み、製造時のオフセットデータＤ２
（Ｅ）をＤ２’（Ｅ’）に更新することができるのは、
前述の第１の実施の形態の場合と同じである。
の入力信号を“０”、Ｍ１端子の入力信号を“１”にし
て動作モードを「メモリ書込モード」にすることにより、
受信装置のＣＰＵが、圧電発振器の経年変化によって生
じたオフセットデータＤ２’（Ｅ’）を圧電発振器１の
メモリ１０に書き込み、製造時のオフセットデータＤ２
（Ｅ）をＤ２’（Ｅ’）に更新することができるのは、
前述の第１の実施の形態の場合と同じである。
【００７４】このように、圧電発振器の動作時に常温に
おける周波数偏差の補正を行うことにより、周波数のオ
フセット量を小さくすることができ、ＧＰＳ受信装置の
信号処理回路の設計が容易になる。
おける周波数偏差の補正を行うことにより、周波数のオ
フセット量を小さくすることができ、ＧＰＳ受信装置の
信号処理回路の設計が容易になる。
【００７５】以上述べた実施の形態は本発明を説明する
ための一例であり、本発明は、上記の実施の形態に限定
されるものではなく、発明の要旨の範囲で種々の変形が
可能である。例えば、圧電振動子の発振回路についてＭ
ＯＳ発振回路とバイポーラ発振回路を引用したが、本発
明は、これに限ることはなくどのような発振回路を用い
ても本発明は適用されることはいうまでもない。
ための一例であり、本発明は、上記の実施の形態に限定
されるものではなく、発明の要旨の範囲で種々の変形が
可能である。例えば、圧電振動子の発振回路についてＭ
ＯＳ発振回路とバイポーラ発振回路を引用したが、本発
明は、これに限ることはなくどのような発振回路を用い
ても本発明は適用されることはいうまでもない。
【００７６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧電発振
器を用いることにより、従来の温度補償型圧電発振器Ｔ
ＣＸＯを使用した受信装置に比べて、基準発振器の周波
数をより正確に基準レベルに合わせることができる。し
たがって、ＧＰＳ衛星の測位信号を補足するための周波
数サーチ範囲を狭めることができ、測位信号の補足時間
をさらに短縮化することができる。また、経年変化など
による周波数変化に対しても周波数補正を行うことがで
きるので、長期間にわたって捕捉時間を短縮化すること
ができる。さらに、本発明の圧電発振器は温度補償を行
わないために、温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯのような
製造時の温度特性調整工程が不要となる。また、圧電振
動子を除く構成部分をＩＣ化することができると共に温
度補償回路を必要としないために小型化が可能となるの
で圧電発振器を低コスト化することができる。また、温
度補償回路がないために消費電流も小さくなるので受信
装置に内蔵する電池の寿命を延ばすことができる。
器を用いることにより、従来の温度補償型圧電発振器Ｔ
ＣＸＯを使用した受信装置に比べて、基準発振器の周波
数をより正確に基準レベルに合わせることができる。し
たがって、ＧＰＳ衛星の測位信号を補足するための周波
数サーチ範囲を狭めることができ、測位信号の補足時間
をさらに短縮化することができる。また、経年変化など
による周波数変化に対しても周波数補正を行うことがで
きるので、長期間にわたって捕捉時間を短縮化すること
ができる。さらに、本発明の圧電発振器は温度補償を行
わないために、温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯのような
製造時の温度特性調整工程が不要となる。また、圧電振
動子を除く構成部分をＩＣ化することができると共に温
度補償回路を必要としないために小型化が可能となるの
で圧電発振器を低コスト化することができる。また、温
度補償回路がないために消費電流も小さくなるので受信
装置に内蔵する電池の寿命を延ばすことができる。
【００７７】また、通常は圧電発振器の製造時の周波数
ばらつきは±２０ｐｐｍ程度であるが、本発明の圧電発
振器によれば、オフセット調整手段によって個々の圧電
発振器の周波数の初期ばらつきを補正することができ
る。これによって、圧電発振器の周波数ばらつきを±
０.２ｐｐｍ程度に抑えて出荷することが可能となる。
さらに、温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯでは、温度補償
回路から発生するノイズによって周波数短期安定度が劣
化して受信装置がＧＰＳ衛星から測位信号を受信すると
きの受信感度に悪影響を及ぼすが、本発明の圧電発振器
によれば、温度補償回路がないので極めて低雑音な発振
器となり、良好な周波数短期安定度を得ることができ
る。図２７は、圧電発振器ＳＰＸＯと温度補償型圧電発
振器ＴＣＸＯにおける周波数短期安定度を示す概略図で
ある。縦軸の周波数短期安定度は，時間領域における周
波数安定度の尺度であり、この数値が小さいほど周波数
安定度が高いことを示す。横軸の平均化時間は周波数を
測定する時間、すなわち平均測定時間を示している。図
から明らかなように、温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯよ
り圧電発振器ＳＰＸＯの方が周波数短期安定度は良好で
ある。圧電発振器の場合、平均化時間１秒のとき周波数
短期安定度は１×１０-10以下であり、この値は受信装
置のノイズレベルとしては良好な値とされている。
ばらつきは±２０ｐｐｍ程度であるが、本発明の圧電発
振器によれば、オフセット調整手段によって個々の圧電
発振器の周波数の初期ばらつきを補正することができ
る。これによって、圧電発振器の周波数ばらつきを±
０.２ｐｐｍ程度に抑えて出荷することが可能となる。
さらに、温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯでは、温度補償
回路から発生するノイズによって周波数短期安定度が劣
化して受信装置がＧＰＳ衛星から測位信号を受信すると
きの受信感度に悪影響を及ぼすが、本発明の圧電発振器
によれば、温度補償回路がないので極めて低雑音な発振
器となり、良好な周波数短期安定度を得ることができ
る。図２７は、圧電発振器ＳＰＸＯと温度補償型圧電発
振器ＴＣＸＯにおける周波数短期安定度を示す概略図で
ある。縦軸の周波数短期安定度は，時間領域における周
波数安定度の尺度であり、この数値が小さいほど周波数
安定度が高いことを示す。横軸の平均化時間は周波数を
測定する時間、すなわち平均測定時間を示している。図
から明らかなように、温度補償型圧電発振器ＴＣＸＯよ
り圧電発振器ＳＰＸＯの方が周波数短期安定度は良好で
ある。圧電発振器の場合、平均化時間１秒のとき周波数
短期安定度は１×１０-10以下であり、この値は受信装
置のノイズレベルとしては良好な値とされている。
【図１】 本発明の第1の実施の形態における圧電発振
器の内部構成を示すブロック図である。
器の内部構成を示すブロック図である。
【図２】 図１に示す第１の実施の形態の圧電発振器の
製造工程を示すフローチャートである。
製造工程を示すフローチャートである。
【図３】 図２のフローチャートにおいて圧電発振器の
調整工程を実施するための、圧電発振器と温度可変装置
（恒温槽）との間のデータの流れを示す概念図である。
調整工程を実施するための、圧電発振器と温度可変装置
（恒温槽）との間のデータの流れを示す概念図である。
【図４】 図１に示す圧電発振器のパッケージを分解し
て内部構造を示した斜視図である。
て内部構造を示した斜視図である。
【図５】 図３に示すデータ処理によって各圧電発振器
のメモリに書き込まれるデータの一例を示す図である。
のメモリに書き込まれるデータの一例を示す図である。
【図６】 第1の実施の形態における圧電発振器のメモ
リ内に格納された温度係数データとオフセットデータの
模式図である。
リ内に格納された温度係数データとオフセットデータの
模式図である。
【図７】 図１に示す圧電発振器１における制御回路９
の動作を詳細に説明する図である。
の動作を詳細に説明する図である。
【図８】 図７に示す制御回路９が行う動作モードにお
けるモード設定の一例を示す図である。
けるモード設定の一例を示す図である。
【図９】 本発明の第１の実施の形態における圧電発振
器を用いた受信装置のブロック構成図である。
器を用いた受信装置のブロック構成図である。
【図１０】 図９に示す受信装置が測位信号のサーチ周
波数を決定する処理の流れを示すフローチャートであ
る。
波数を決定する処理の流れを示すフローチャートであ
る。
【図１１】 圧電発振器の周波数偏差と捕捉時間との関
係を示す概念図である。
係を示す概念図である。
【図１２】 圧電発振器が経年変化したときの周波数偏
差と温度との関係を示す周波数−温度特性図である。
差と温度との関係を示す周波数−温度特性図である。
【図１３】 圧電発振器の周波数偏差の経年変化に対応
してオフセットデータを補正する処理の流れを示すフロ
ーチャートである。
してオフセットデータを補正する処理の流れを示すフロ
ーチャートである。
【図１４】 Ｃ−ＭＯＳ発振回路によって構成した圧電
発振回路の一例を示す図である。
発振回路の一例を示す図である。
【図１５】 バイポーラ発振回路によって構成した圧電
発振回路の一例を示す図である。
発振回路の一例を示す図である。
【図１６】 第２の実施の形態における圧電発振器の内
部構成を示すブロック図である。
部構成を示すブロック図である。
【図１７】 第２の実施の形態の圧電発振器において、
Ｃ−ＭＯＳ発振回路にオフセット調整部を付加した回路
の一例を示す図である。
Ｃ−ＭＯＳ発振回路にオフセット調整部を付加した回路
の一例を示す図である。
【図１８】 第２の実施の形態の圧電発振器において、
バイポーラ発振回路にオフセット調整部を付加した回路
の一例を示す図である。
バイポーラ発振回路にオフセット調整部を付加した回路
の一例を示す図である。
【図１９】 図１６に示す第２の実施の形態の圧電発振
器の製造工程を示すフローチャートである。
器の製造工程を示すフローチャートである。
【図２０】 図１９のフローチャートにおいて圧電発振
器の調整工程を実施するための、圧電発振器と恒温槽と
の間のデータの流れを示す概念図である。
器の調整工程を実施するための、圧電発振器と恒温槽と
の間のデータの流れを示す概念図である。
【図２１】 図１９に示すデータ処理によって各圧電発
振器のメモリに書き込まれるデータ作成図の一例を示す
図である。
振器のメモリに書き込まれるデータ作成図の一例を示す
図である。
【図２２】 第２の実施の形態における圧電発振器のメ
モリ内に格納された温度係数データとオフセットデータ
とオフセット補正データの模式図である。
モリ内に格納された温度係数データとオフセットデータ
とオフセット補正データの模式図である。
【図２３】 図１６に示す圧電発振器における制御回路
９動作を詳細に説明する図である。
９動作を詳細に説明する図である。
【図２４】 図２３に示す制御回路における動作モード
設定の一例を示す図である。
設定の一例を示す図である。
【図２５】 温度補償型圧電発振器と圧電発振器の温度
変化による周波数偏差特性である。
変化による周波数偏差特性である。
【図２６】 従来の温度補償型圧電発振器の内部構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２７】 圧電発振器と温度補償型圧電発振器におけ
る周波数短期安定度の特性図である。
る周波数短期安定度の特性図である。
１、１ａ、２ａ、ｎａ…圧電発振器、２…圧電発振器用
ＩＣ、３…発振部、４…圧電振動子、５…定電圧回路、
６…発振回路、７…温度センサ、８…Ａ/Ｄ変換器、９
…制御回路、１０…メモリ、１１…オフセット調整部、
１２…温度可変装置（恒温槽）、１３…制御コンピュー
タ、２１…アンテナ、２２…ＲＦ回路、２３…信号処理
回路、２４…圧電発振器、２５…ＣＰＵ、２６…表示
部、３０…パッケージ、３１…パッケージ筐体、３２…
端子部、３３…リッド、４０…端子部、４１…温度補償
型圧電発振器ＴＣＸＯ、４２…ＴＣＸＯ用ＩＣ、４３…
温度補償回路、９１…コントローラ、９２…シリアルイ
ンターフェース
ＩＣ、３…発振部、４…圧電振動子、５…定電圧回路、
６…発振回路、７…温度センサ、８…Ａ/Ｄ変換器、９
…制御回路、１０…メモリ、１１…オフセット調整部、
１２…温度可変装置（恒温槽）、１３…制御コンピュー
タ、２１…アンテナ、２２…ＲＦ回路、２３…信号処理
回路、２４…圧電発振器、２５…ＣＰＵ、２６…表示
部、３０…パッケージ、３１…パッケージ筐体、３２…
端子部、３３…リッド、４０…端子部、４１…温度補償
型圧電発振器ＴＣＸＯ、４２…ＴＣＸＯ用ＩＣ、４３…
温度補償回路、９１…コントローラ、９２…シリアルイ
ンターフェース
Claims (15)
- 【請求項１】 圧電振動子を用いて所望の発振周波数の
信号を出力する、温度補償回路を内蔵しない圧電発振器
において、 前記圧電振動子の近傍の温度情報を検出する温度検出手
段と、 基準周波数（ｆ）に対する前記圧電振動子の周波数の偏
位（Δｆ）を示す発振周波数偏位（Δｆ/ｆ）の温度変
化を表わす近似曲線を表現するための近似曲線係数を記
憶する記憶手段と、 前記温度検出手段からの温度情報および前記記憶手段か
らの前記近似曲線係数を出力する制御手段とを備えるこ
とを特徴とする圧電発振器。 - 【請求項２】 前記近似曲線係数は、前記周波数偏差の
曲線を決定する温度係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、前記周波数
偏差曲線のオフセットを決定するオフセット係数Ｅとを
含み、 周波数偏差をΔｆ/ｆ、基準温度をＴ０、現在温度を
Ｔ、温度係数をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、オフセット係数をＥと
すると、 前記温度係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとオフセット係数Ｅは、 Δｆ/ｆ=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E （１） の式において、現在温度をＴを種々変化させることによ
って算出されることを特徴とする請求項１に記載の圧電
発振器。 - 【請求項３】 前記圧電発振器の周波数特性の経時変化
により前記オフセット係数ＥがＥ’（＝Ｅ±ΔＥ）に変
化したとき、 経時変化後の周波数偏差Δｆ/ｆ'は、 Δｆ/ｆ'=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E' （２） の式で計算されることを特徴とする請求項２に記載の圧
電発振器。 - 【請求項４】 さらに、製造時における周波数偏差のオ
フセット値を補正するオフセット調整手段を備え、 前記オフセット調整手段は、前記温度検出手段からの温
度情報に基づいて、前記圧電振動子のオフセット値を補
正することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか
に記載の圧電発振器。 - 【請求項５】 前記オフセット調整手段は、前記圧電振
動子を含む発振回路の発振コンデンサの容量を可変する
可変回路によって構成されることを特徴とする請求項４
に記載の圧電発振器。 - 【請求項６】 圧電振動子を用いて所望の発振周波数の
信号を出力する、温度補償回路を内蔵しない圧電発振器
と、前記圧電発振器の周波数をＧＰＳ衛星から測位信号
の周波数にマッチングさせる衛星捕捉手段とを備えた受
信装置において、 前記圧電発振器は、 前記圧電振動子の近傍の温度情報を検出する温度検出手
段と、基準周波数（ｆ）に対する前記圧電振動子の周波
数の偏位（Δｆ）を示す発振周波数偏位（Δｆ/ｆ）の
温度変化を表わす近似曲線を表現するための近似曲線係
数を記憶する記憶手段と、前記温度検出手段からの温度
情報および前記記憶手段からの前記近似曲線係数を出力
する制御手段とを備え、 前記衛星捕捉手段は、 前記温度検出手段からの温度情報と前記記憶手段からの
近似曲線係数とを取得する手段と、現在温度における周
波数偏差Δｆ/ｆを計算する手段と、該周波数偏差に対
応して前記ＧＰＳ衛星からの測位信号を探索する周波数
範囲をオフセットさせて衛星の捕捉を行う捕捉手段とを
備えたことを特徴とする受信装置。 - 【請求項７】 前記受信装置で用いられる圧電発振器の
前記近似曲線係数は、前記周波数偏差の曲線を決定する
温度係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、前記周波数偏差曲線のオフ
セットを決定するオフセット係数Ｅとを含み、 周波数偏差をΔｆ/ｆ、基準温度をＴ０、現在温度を
Ｔ、温度係数をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、オフセット係数をＥと
すると、 前記温度係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとオフセット係数Ｅは、 Δｆ/ｆ=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E （１） の式において、現在温度をＴを種々変化させることによ
って算出されることを特徴とする請求項６に記載の受信
装置。 - 【請求項８】 前記受信装置で用いられる圧電発振器の
周波数特性の経時変化により前記オフセット係数Ｅが
Ｅ’（＝Ｅ±ΔＥ）に変化したとき、 前記衛星捕捉手段は、新たなオフセット係数Ｅ’に基づ
いて、 経時変化後の周波数偏差Δｆ/ｆ'を、 Δｆ/ｆ'=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E' （２） の式で計算し、 該周波数偏差Δｆ/ｆ'に対応して前記ＧＰＳ衛星からの
測位信号を探索する周波数範囲をオフセットさせて衛星
の捕捉を行うことを特徴とする請求項７に記載の受信装
置。 - 【請求項９】 さらに、前記受信装置で用いられる圧電
発振器が製造時における周波数偏差のオフセット値を補
正するオフセット調整手段を備え、 前記オフセット調整手段は、前記温度検出手段からの温
度情報に基づいて、前記圧電振動子のオフセット値を補
正し、 前記補正されたオフセット値で得られる前記圧電発振器
の発振周波数に基づいて、前記衛星捕捉手段は衛星の捕
捉を行うことを特徴とする請求項６乃至請求項８の何れ
かに記載の受信装置。 - 【請求項１０】 前記受信装置で用いられるオフセット
調整手段は、前記圧電振動子を含む発振回路の発振コン
デンサの容量を可変する可変回路によって構成されるこ
とを特徴とする請求項９に記載の受信装置。 - 【請求項１１】 圧電振動子を用いて所望の発振周波数
の信号を出力する、温度補償回路を内蔵しない圧電発振
器と、前記圧電発振器の周波数偏差に合わせ、ＧＰＳ衛
星からの測位信号を探索する周波数範囲をオフセットさ
せる衛星捕捉手段とを備えた受信装置の衛星捕捉を制御
する衛星捕捉制御方法において、 前記圧電発振器は、 前記圧電振動子の近傍の温度情報を検出する温度検出ス
テップと、 基準周波数（ｆ）に対する前記圧電振動子の発振周波数
の偏位（Δｆ）を示す発振周波数偏位（Δｆ/ｆ）の温
度変化を表わす近似曲線を表現するための近似曲線係数
を記憶する記憶ステップと、 前記温度検出手段からの温度情報および前記記憶手段か
らの前記近似曲線係数を出力する制御ステップとを備え
前記衛星捕捉手段は、 前記温度検出手段からの温度情報と前記記憶手段からの
近似曲線係数とを取得するステップと、 現在温度における周波数偏差Δｆ/ｆを計算するステッ
プと、 該周波数偏差Δｆ/ｆに対応して前記圧電発振器の前記
ＧＰＳ衛星からの測位信号を探索する周波数範囲をオフ
セットさせて衛星の捕捉を行う衛星捕捉ステップとを備
えたことを特徴とする衛星捕捉制御方法。 - 【請求項１２】 前記衛星捕捉制御方法で用いられる圧
電発振器の近似曲線係数は、前記周波数偏差の曲線を決
定する温度係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、前記周波数偏差曲線
のオフセットを決定するオフセット係数Ｅとを含み、 周波数偏差をΔｆ/ｆ、基準温度をＴ０、現在温度を
Ｔ、温度係数をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、オフセット係数をＥと
すると、 前記温度係数Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとオフセット係数Ｅは、 Δｆ/ｆ=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E （１） の式において、現在温度をＴを種々変化させることによ
って算出されることを特徴とする請求項１１に記載の衛
星捕捉制御方法。 - 【請求項１３】 前記衛星捕捉制御方法で用いられる圧
電発振器の周波数特性の経時変化により前記オフセット
係数ＥがＥ’（＝Ｅ±ΔＥ）に変化したとき、 前記衛星捕捉手段は、新たなオフセット係数Ｅ’に基づ
いて、 経時変化後の周波数偏差Δｆ/ｆ'を、 Δｆ/ｆ'=A(T-T0)4+B(T-T0)3+C(T-T0)2+D(T-T0)+E' （２） の式で計算するステップと、 該周波数偏差Δｆ/ｆ'に対応して前記ＧＰＳ衛星からの
測位信号を探索する周波数範囲をオフセットさせて衛星
の捕捉を行う衛星捕捉ステップとを備えたことを特徴と
する請求項１２に記載の衛星捕捉制御方法。 - 【請求項１４】 さらに、前記衛星捕捉制御方法で用い
られる圧電発振器は製造時における周波数偏差のオフセ
ット値を補正するオフセット調整ステップを備え、 前記オフセット調整ステップは、前記圧電振動子のオフ
セット値を補正し、 前記補正されたオフセット値で得られる前記圧電発振器
の発振周波数に基づいて、前記衛星捕捉ステップが衛星
の捕捉を行うことを特徴とする請求項１１乃至請求項１
３の何れかに記載の衛星捕捉制御方法。 - 【請求項１５】 前記衛星捕捉制御方法で用いられるオ
フセット調整手段は、前記圧電振動子を含む発振回路の
発振コンデンサの容量を可変するステップを備えたこと
を特徴とする請求項１４に記載の衛星捕捉制御方法。
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| JP2002130159A JP4449274B2 (ja) | 2002-05-01 | 2002-05-01 | 圧電発振器、およびその圧電発振器を用いた受信装置 |
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| JP2009268520A Division JP2010088124A (ja) | 2009-11-26 | 2009-11-26 | 圧電発振器を用いた受信装置の衛星捕捉制御方法 |
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|---|---|
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