JP2006157302A - Oscillation method and apparatus - Google Patents

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Hiroaki Toyoizumi
裕章 豊泉
Masahiro Genda
正弘 源田
Katsuo Yui
勝男 由井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oscillation method and an oscillating apparatus for oscillating a signal with a stable frequency. <P>SOLUTION: An antenna 10 receives signals from a plurality of GPS satellites. A satellite signal reception section 14 generates a plurality of timing signals from reception timings of a plurality of navigation messages, and works out an elevation angle of a satellite corresponding to an acquired and received signal. A statistic processing section 16 applies statistic processing to time components among a plurality of the timing signals and provides an output of the result as a reference signal. In the statistic processing, weighting by the elevating angle of the satellite is carried out. A PLL 18 oscillates to provide a signal on the basis of the reference signal. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、発振技術に関し、特に所定の周波数の信号を発振する発振方法および発振装置に関する。   The present invention relates to an oscillation technique, and more particularly to an oscillation method and an oscillation device that oscillate a signal having a predetermined frequency.

無線通信装置等は、その内部において、所定の周波数を有した信号を発振し、当該信号を通信のために使用する。使用の一例は、タイミング制御や周波数変換である。その際、信号の周波数は所定の値に設定されるべきであり、周波数の設定には、PLL(Phase Locked Loop)が使用される。このような信号を発振する発振器は一般的に温度の影響を受け、その結果、発振される信号の周波数が変化する。そのため、従来は、信号の受信後、所定の期間を経過した定常状態において、通常通り、PLLによって周波数を設定する。一方、信号の受信後、所定の期間を経過するまで、発振器周辺の温度にもとづいて周波数を設定する。すなわち、そのような期間では、発振器の温度が安定しないので、PLLによる周波数の制御でなく、温度にもとづいた周波数の制御がなされる(例えば、特許文献1参照。)。
特開2000−36739号公報
A wireless communication device or the like internally oscillates a signal having a predetermined frequency and uses the signal for communication. An example of use is timing control and frequency conversion. At that time, the frequency of the signal should be set to a predetermined value, and a PLL (Phase Locked Loop) is used for setting the frequency. An oscillator that oscillates such a signal is generally affected by temperature, and as a result, the frequency of the oscillated signal changes. Therefore, conventionally, the frequency is set by the PLL as usual in a steady state after a predetermined period of time has elapsed after receiving the signal. On the other hand, the frequency is set based on the temperature around the oscillator until a predetermined period elapses after the signal is received. That is, in such a period, the temperature of the oscillator is not stabilized, so that the frequency is controlled based on the temperature, not the frequency controlled by the PLL (see, for example, Patent Document 1).
JP 2000-36739 A

地球上の位置を測定するシステムとして、全地球測位システム(以下、「GPS(Global Positioning System)」という)が実用化されている。GPSは、主として、複数のGPS衛星と、地球上におけるGPS受信装置によって構成される。また、GPS受信装置は、複数のGPSからの信号を受信し、それらの信号の伝搬遅延を利用することによって、位置を測定する。このようなGPSにおいて、GPS衛星に備えられる発振器の周波数安定性は、GPS受信装置に備えられる発振器の周波数安定性よりも高い。そのため、GPS受信装置における周波数安定性の向上は、GPS衛星における周波数との同期によって、実現される。すなわち、GPS受信装置は、GPS衛星からの信号を受信し、さらに受信した信号に含まれるタイミングや周波数成分を基準にして、PLLを動作させて、周波数安定度の高い信号を発振する。なお、受信した信号に含まれるタイミング信号のひとつは、1秒の周期を有したパルス信号(以下、「1PPS」という)である。   A global positioning system (hereinafter referred to as “GPS (Global Positioning System)”) has been put to practical use as a system for measuring a position on the earth. The GPS is mainly composed of a plurality of GPS satellites and a GPS receiver on the earth. The GPS receiver receives signals from a plurality of GPS and measures the position by using the propagation delay of these signals. In such GPS, the frequency stability of the oscillator provided in the GPS satellite is higher than the frequency stability of the oscillator provided in the GPS receiver. Therefore, the improvement in frequency stability in the GPS receiver is realized by synchronization with the frequency in the GPS satellite. That is, the GPS receiving device receives a signal from a GPS satellite, further operates a PLL based on timing and frequency components included in the received signal, and oscillates a signal with high frequency stability. One of the timing signals included in the received signal is a pulse signal (hereinafter referred to as “1PPS”) having a period of 1 second.

本発明者はこうした状況下、以下の課題を認識するに至った。GPS受信装置が複数のGPS衛星からの信号を受信したとき、GPS受信装置は、すべての受信信号からひとつのタイミング信号を形成していた。そのため、GPS衛星の少なくともひとつとGPS受信装置との位置の関係によって、当該GPS衛星からの信号の到来時間に対する誤差が大きくなると、タイミング信号の発生周期における誤差も大きくなる。その結果、タイミング信号を基準としながらPLLによって発振される信号の周波数の精度が、悪化する。なお、信号の到来時間に対する誤差を大きくする要因には、電離層の影響やマルチパスがある。   Under such circumstances, the present inventor has come to recognize the following problems. When the GPS receiver receives signals from a plurality of GPS satellites, the GPS receiver forms one timing signal from all the received signals. For this reason, if the error with respect to the arrival time of the signal from the GPS satellite increases due to the positional relationship between at least one of the GPS satellites and the GPS receiver, the error in the timing signal generation period also increases. As a result, the accuracy of the frequency of the signal oscillated by the PLL with the timing signal as a reference deteriorates. Factors that increase the error with respect to the arrival time of the signal include the influence of the ionosphere and multipath.

一方、先行技術によれば、信号の受信後、所定の期間を経過するまで、発振器周辺の温度にもとづいて周波数を設定すれば、当該期間において、発振器における温度の影響が低減される。しかしながら、当該期間の経過後において、通常のPLLによって信号の周波数が制御されると、発振器周辺に急激な温度変化が生じた場合に、発振器によって発振される信号の周波数が変化してしまう。さらに、タイミング信号自体の短期変動の影響を低減するために、PLLの時定数が長い時定数に設定されていれば、周波数の変化への追従が困難になる。その結果、発振器周辺に急激な温度変化が生じた場合に、発振される信号の周波数が一時的に大きく外れてしまう。   On the other hand, according to the prior art, if the frequency is set based on the temperature around the oscillator until a predetermined period elapses after reception of the signal, the influence of the temperature in the oscillator is reduced during the period. However, if the frequency of the signal is controlled by a normal PLL after the period has elapsed, the frequency of the signal oscillated by the oscillator changes when a sudden temperature change occurs around the oscillator. Furthermore, if the PLL time constant is set to a long time constant in order to reduce the influence of short-term fluctuations in the timing signal itself, it becomes difficult to follow the change in frequency. As a result, when a sudden temperature change occurs around the oscillator, the frequency of the oscillated signal temporarily deviates greatly.

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、安定性の高い信号を発振する発振技術を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an oscillation technique for oscillating a highly stable signal.

上記課題を解決するために、本発明のある態様の発振装置は、複数の送信装置からの信号をそれぞれ受信し、受信した信号のそれぞれに対応したタイミング信号と、受信した信号のそれぞれに対応したタイミング信号の信頼性に関する情報によって当該タイミング信号の時間成分に重み付けを行ってから受信した信号とを導出する衛星信号受信部と、タイミング信号に対応した信頼性に関する情報した信号のそれぞれに対応したタイミング信号間において、タイミング信号の時間成分を統計処理する統計処理部と、統計処理されたタイミング信号を基準にして、信号を発振させる発振部と、を備える。   In order to solve the above-described problem, an oscillation device according to an aspect of the present invention receives signals from a plurality of transmission devices, and corresponds to each of the received signals and a timing signal corresponding to each of the received signals. A satellite signal receiving unit for deriving a signal received after weighting a time component of the timing signal according to information related to the reliability of the timing signal, and a timing corresponding to each of the information signal related to the reliability corresponding to the timing signal Between the signals, a statistical processing unit that statistically processes a time component of the timing signal and an oscillation unit that oscillates the signal based on the statistically processed timing signal are provided.

この態様によると、複数のタイミング信号を統計処理する際に、信頼性に関する情報を使用することによって、統計処理後のタイミング信号を高精度にできるので、当該タイミング信号を基準にした発振信号の安定性を高くできる。   According to this aspect, when statistical processing is performed on a plurality of timing signals, the timing signal after statistical processing can be made highly accurate by using information related to reliability. Therefore, it is possible to stabilize the oscillation signal based on the timing signal. Can increase the sex.

衛星信号受信部は、信頼性に関する情報として、受信した信号のそれぞれに対応した信号強度や、受信した信号のそれぞれに対応した衛星の仰角を導出してもよい。この場合、タイミング信号に影響を及ぼすと想定される原因を使用できる。   The satellite signal receiving unit may derive the signal intensity corresponding to each received signal and the elevation angle of the satellite corresponding to each received signal as information on reliability. In this case, a cause that is assumed to affect the timing signal can be used.

統計処理部は、信号強度や衛星の仰角をパラメータとして、受信した信号のそれぞれに対応したタイミング信号間において、タイミング信号の時間成分を統計処理してもよい。この場合、統計処理する際に、信号強度や衛星の仰角をパラメータとするので、タイミング信号の誤差を及ぼすと想定される原因を考慮できる。   The statistical processing unit may statistically process the time component of the timing signal between timing signals corresponding to each of the received signals, using the signal strength and the elevation angle of the satellite as parameters. In this case, since the signal strength and the elevation angle of the satellite are used as parameters when performing statistical processing, it is possible to consider the cause that is assumed to cause an error in the timing signal.

統計処理部は、タイミング信号に対応した信頼性に関する情報によって、当該タイミング信号の時間成分に重み付けを行ってから、受信した信号のそれぞれに対応したタイミング信号間において、タイミング信号の時間成分を統計処理してもよい。この場合、複数のタイミング信号を統計処理する際に、信頼に関する情報により重み付けを行うことによって、統計処理後のタイミング信号を高精度にできるので、当該タイミング信号を基準にした発振信号の安定性を高くできる。   The statistical processing unit weights the time component of the timing signal according to the reliability information corresponding to the timing signal, and then statistically processes the time component of the timing signal between the timing signals corresponding to the received signals. May be. In this case, when statistical processing is performed on a plurality of timing signals, the timing signal after statistical processing can be made highly accurate by weighting with information related to reliability, so that the stability of the oscillation signal based on the timing signal is improved. Can be high.

衛星信号受信部は、信頼性に関する情報として、受信した信号のそれぞれに対応した信号強度を導出し、統計処理部は、信号強度によって、タイミング信号の時間成分に重み付けを行う。この場合、信号強度の低い信号に対して、重み付けを小さくするので、タイミング誤差の影響を小さくできる。   The satellite signal receiving unit derives signal strengths corresponding to the received signals as information relating to reliability, and the statistical processing unit weights the time components of the timing signal based on the signal strengths. In this case, since the weighting is reduced for a signal with low signal strength, the influence of the timing error can be reduced.

複数の送信装置は、複数の衛星であり、衛星信号受信部は、信頼性に関する情報として、受信した信号のそれぞれに対応した衛星の仰角を導出し、統計処理部は、衛星の仰角によって、タイミング信号の時間成分に重み付けを行う。この場合、仰角の低い信号に対して、重み付けを小さくするので、タイミング誤差の影響を小さくできる。   The plurality of transmission devices are a plurality of satellites, the satellite signal receiving unit derives the elevation angle of the satellite corresponding to each of the received signals as information on reliability, and the statistical processing unit performs timing according to the elevation angle of the satellite. Weights the time component of the signal. In this case, since the weighting is reduced for a signal having a low elevation angle, the influence of the timing error can be reduced.

本発明の別の態様もまた、発振装置である。この装置は、制御電圧によって発振周波数を調節しつつ、調節した発振周波数の信号を出力する発振部と、発振部から出力される信号と、基準にされるべき信号との位相差を導出する位相比較部と、位相比較部において導出された位相差を平滑化し、平滑化した位相差を制御電圧として発振部にフィードバックするループフィルタと、発振部周辺の温度変化にもとづいて、ループフィルタの時定数を制御する制御部と、を備える。   Another embodiment of the present invention is also an oscillation device. This device adjusts the oscillation frequency with a control voltage, and outputs a phase difference between an oscillation unit that outputs a signal of the adjusted oscillation frequency, a signal output from the oscillation unit, and a signal to be used as a reference. A comparison unit, a loop filter that smoothes the phase difference derived in the phase comparison unit, feeds back the smoothed phase difference to the oscillation unit as a control voltage, and a time constant of the loop filter based on a temperature change around the oscillation unit And a control unit for controlling.

この態様によると、温度変化に応じてループフィルタの時定数を制御するので、急激な温度変化による発振周波数の変化が生じた場合であっても、変化に追従するように制御できる。   According to this aspect, since the time constant of the loop filter is controlled according to the temperature change, it is possible to control to follow the change even when the oscillation frequency changes due to a rapid temperature change.

制御部は、温度変化が所定のしきい値よりも大きくなれば、前記ループフィルタの時定数を小さくしてもよい。複数の送信装置からの信号をそれぞれ受信し、受信した信号のそれぞれに対して、タイミング信号を導出する衛星信号受信部と、受信した信号のそれぞれに対応したタイミング信号間において、タイミング信号の時間成分を統計処理し、統計処理されたタイミング信号を基準にされるべき信号として、位相比較部に出力する統計処理部とをさらに備え、衛星信号受信部は、受信した信号のそれぞれに対して、タイミング信号の信頼性に関する情報も導出し、統計処理部は、タイミング信号に対応した信頼性に関する情報によって、当該タイミング信号の時間成分に重み付けを行ってから、統計処理を行ってもよい。この場合、複数のタイミング信号を統計処理する際に、信頼性に関する情報により重み付けを行うことによって、統計処理後のタイミング信号を高精度にできるので、当該タイミング信号を基準にした発振信号の安定性を高くできつつ、温度変化に応じてループフィルタの時定数を制御するので、急激な温度変化による発振周波数の変化が生じた場合であっても、変化に追従するように制御できる。   The control unit may decrease the time constant of the loop filter if the temperature change becomes larger than a predetermined threshold value. The time component of the timing signal between the satellite signal receiving unit that receives signals from a plurality of transmission devices and derives a timing signal for each of the received signals and the timing signal corresponding to each of the received signals And a statistical processing unit that outputs to the phase comparison unit as a signal to be referenced based on the statistically processed timing signal, and the satellite signal receiving unit performs timing with respect to each of the received signals. Information regarding the reliability of the signal may also be derived, and the statistical processing unit may perform the statistical processing after weighting the time component of the timing signal with the information regarding the reliability corresponding to the timing signal. In this case, when statistical processing is performed on a plurality of timing signals, the timing signal after statistical processing can be made highly accurate by weighting with reliability information, so that the stability of the oscillation signal based on the timing signal is improved. Since the time constant of the loop filter is controlled in accordance with the temperature change, even when the oscillation frequency changes due to a sudden temperature change, it can be controlled to follow the change.

本発明のさらに別の態様もまた、発振装置である。この装置は、制御電圧によって発振周波数を調節しつつ、調節した発振周波数の信号を出力する発振部と、発振部から出力される信号と、基準にされるべき信号との位相差を導出する位相比較部と、位相比較部において導出された位相差を平滑化するループフィルタと、平滑化した位相差に対して、発振部周辺の温度変化に対応した補正値にもとづく補正を行い、補正した位相差を制御電圧として発振部にフィードバックする補正部と、補正部において補正された位相差と、位相比較部において導出された位相差との差異に対して、発振部周辺の温度変化を反映させながら、補正値を更新し、更新した補正値を補正部に出力する更新部と、を備える。   Yet another embodiment of the present invention is also an oscillation device. This device adjusts the oscillation frequency with a control voltage, and outputs a phase difference between an oscillation unit that outputs a signal of the adjusted oscillation frequency, a signal output from the oscillation unit, and a signal to be used as a reference. The correction unit, a loop filter for smoothing the phase difference derived by the phase comparison unit, and the smoothed phase difference are corrected based on a correction value corresponding to a temperature change around the oscillation unit, and the corrected level is obtained. A correction unit that feeds back the phase difference as a control voltage to the oscillation unit, a difference between the phase difference corrected by the correction unit and the phase difference derived by the phase comparison unit while reflecting a temperature change around the oscillation unit An update unit that updates the correction value and outputs the updated correction value to the correction unit.

この態様によると、補正部において補正された位相差と、位相比較部において導出された位相差との差異に対して、発振部周辺の温度変化を反映させながら、補正値を更新するので、温度変化による発振周波数の変化を低減するような制御電圧を導出できる。   According to this aspect, the correction value is updated while reflecting the temperature change around the oscillation unit for the difference between the phase difference corrected by the correction unit and the phase difference derived by the phase comparison unit. A control voltage that reduces the change in the oscillation frequency due to the change can be derived.

更新部は、発振部周辺の温度変化を取得する温度検知部と、複数の差異と、複数の温度変化から、補正値の温度変化に対する変化量を導出する変化量導出部と、温度検知部において取得された温度変化と、変化量導出部において導出された変化量とによって、補正値を更新し、更新した補正値を補正部に出力する補正値導出部と、を備えてもよい。この場合、複数の差異や温度変化を考慮することによって、精度の高い変化量を導出でき、これに温度変化を加味することによって、精度が高く、変化にも追従できる補正値を導出できる。   The update unit includes a temperature detection unit that obtains a temperature change around the oscillation unit, a plurality of differences, a change amount deriving unit that derives a change amount with respect to the temperature change of the correction value from the plurality of temperature changes, and a temperature detection unit A correction value deriving unit that updates the correction value based on the acquired temperature change and the change amount derived by the change amount deriving unit and outputs the updated correction value to the correction unit may be provided. In this case, it is possible to derive a highly accurate change amount by considering a plurality of differences and temperature changes, and by adding a temperature change to this, a correction value that is highly accurate and can follow the change can be derived.

変化量導出部は、補正部において補正された位相差と、位相比較部において導出された位相差との差異を導出する手段と、導出された差異と取得された温度変化を用いることによって、変化量を含んだ方程式を導出する手段と、変化量を含んだ複数の方程式を統計処理することによって、変化量を導出する手段とを含んでもよい。この場合、所定のタイミングでの方程式と、複数回にわたって導出された所定のタイミングでの方程式を統計処理することによって、変化量を導出するので、変化量の精度を高くできる。   The change amount deriving unit uses the means for deriving a difference between the phase difference corrected by the correcting unit and the phase difference derived by the phase comparing unit, and the change is derived by using the derived difference and the acquired temperature change. Means for deriving an equation including a quantity, and means for deriving a change amount by statistically processing a plurality of equations including the change amount may be included. In this case, since the amount of change is derived by statistically processing the equation at the predetermined timing and the equation at the predetermined timing derived a plurality of times, the accuracy of the amount of change can be increased.

複数の送信装置からの信号をそれぞれ受信し、受信した信号のそれぞれに対して、タイミング信号を導出する衛星信号受信部と、受信した信号のそれぞれに対応したタイミング信号間において、タイミング信号の時間成分を統計処理し、統計処理されたタイミング信号を基準にされるべき信号として、位相比較部に出力する統計処理部とをさらに備え、衛星信号受信部は、受信した信号のそれぞれに対して、タイミング信号の信頼性に関する情報も導出し、統計処理部は、タイミング信号に対応した信頼性に関する情報によって、当該タイミング信号の時間成分に重み付けを行ってから、統計処理を行ってもよい。   The time component of the timing signal between the satellite signal receiving unit that receives signals from a plurality of transmission devices and derives a timing signal for each of the received signals and the timing signal corresponding to each of the received signals And a statistical processing unit that outputs to the phase comparison unit as a signal to be referenced based on the statistically processed timing signal, and the satellite signal receiving unit performs timing with respect to each of the received signals. Information regarding the reliability of the signal may also be derived, and the statistical processing unit may perform the statistical processing after weighting the time component of the timing signal with the information regarding the reliability corresponding to the timing signal.

この場合、複数のタイミング信号を統計処理する際に、信頼性に関する情報により重み付けを行うことによって、統計処理後のタイミング信号を高精度にできるので、当該タイミング信号を基準にした発振信号の安定性を高くできつつ、補正部において補正された位相差と、位相比較部において導出された位相差との差異に対して、発振部周辺の温度変化を反映させながら、補正値を更新するので、温度変化による発振周波数の変化を低減するような制御電圧を導出できる。   In this case, when statistical processing is performed on a plurality of timing signals, the timing signal after statistical processing can be made highly accurate by weighting with reliability information, so that the stability of the oscillation signal based on the timing signal is improved. The correction value is updated while reflecting the temperature change around the oscillation unit for the difference between the phase difference corrected by the correction unit and the phase difference derived by the phase comparison unit. A control voltage that reduces the change in the oscillation frequency due to the change can be derived.

本発明のさらに別の態様は、発振方法である。この方法は、複数の送信装置からの受信信号のそれぞれに対応して導出されたタイミング信号間において、タイミング信号の時間成分を統計処理し、統計処理されたタイミング信号を基準にして、信号を発振させる発振方法であって、受信信号のそれぞれに対応したタイミング信号の信頼性に関する情報も導出し、タイミング信号に対応した信頼性に関する情報によって、当該タイミング信号の時間成分に重み付けを行ってから、統計処理を行う。   Yet another embodiment of the present invention is an oscillation method. This method statistically processes the time component of the timing signal between timing signals derived corresponding to each of the received signals from a plurality of transmission devices, and oscillates the signal based on the statistically processed timing signal Information relating to the reliability of the timing signal corresponding to each of the received signals is derived, the time component of the timing signal is weighted by the information relating to the reliability corresponding to the timing signal, and then the statistics Process.

本発明のさらに別の態様もまた、発振方法である。この方法は、発振器において、制御電圧によって発振周波数を調節しつつ、調節した発振周波数の信号を出力するステップと、発振器から出力される信号と、基準にされるべき信号との位相差をループフィルタによって平滑化し、平滑化した位相差を制御電圧として発振器にフィードバックするステップと、発振器周辺の温度変化にもとづいて、ループフィルタの時定数を制御するステップと、を備える。   Yet another embodiment of the present invention is also an oscillation method. In this method, in the oscillator, a step of outputting a signal of the adjusted oscillation frequency while adjusting the oscillation frequency by a control voltage, a phase difference between the signal output from the oscillator and the signal to be used as a reference is loop-filtered. And a step of feeding back the smoothed phase difference to the oscillator as a control voltage and a step of controlling a time constant of the loop filter based on a temperature change around the oscillator.

本発明のさらに別の態様もまた、発振方法である。この方法は、発振器において、制御電圧によって発振周波数を調節しつつ、調節した発振周波数の信号を出力するステップと、発振器から出力される信号と、基準にされるべき信号との位相差をループフィルタによって平滑化するステップと、平滑化した位相差に対して、発振器周辺の温度変化に対応した補正値にもとづく補正を行い、補正した位相差を制御電圧として発振器にフィードバックするステップと、補正された位相差と、ループフィルタに入力される位相差との差異に対して、発振器周辺の温度変化を反映させながら、補正値を更新し、更新した補正値をフィードバックするステップに出力するステップと、を備える。   Yet another embodiment of the present invention is also an oscillation method. In this method, in the oscillator, a step of outputting a signal of the adjusted oscillation frequency while adjusting the oscillation frequency by a control voltage, a phase difference between the signal output from the oscillator and the signal to be used as a reference is loop-filtered. And a step of correcting the smoothed phase difference based on a correction value corresponding to a temperature change around the oscillator, and feeding back the corrected phase difference to the oscillator as a control voltage. The step of updating the correction value while reflecting the temperature change around the oscillator with respect to the difference between the phase difference and the phase difference input to the loop filter, and outputting the updated correction value to the feedback step. Prepare.

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。   It should be noted that any combination of the above-described constituent elements and a conversion of the expression of the present invention between a method, an apparatus, a system, a recording medium, a computer program, etc. are also effective as an aspect of the present invention.

本発明によれば、安定性の高い信号を発振できる。   According to the present invention, a highly stable signal can be oscillated.

(実施例1)
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例1は、複数のGPS衛星からの信号を受信する受信装置に関する。実施例に係る受信装置は、複数のGPS衛星からの信号にもとづいて、現在の位置を測位する。さらに、受信装置は、複数のGPS衛星からの信号にもとづき生成したタイミング信号にもとづいて、PLLを使用しつつ、所定の発振周波数の信号を生成する。その際、実施例に係る受信装置では、複数のGPS衛星のいずれかからの信号にもとづき生成したタイミング信号が、大きなタイミング誤差を含んでいても、タイミング誤差の小さい信号を発振するために、以下の処理を実行する。なお、タイミング信号は、前述の1PPSに相当する。
Example 1
Before describing the present invention in detail, an outline will be described. Embodiment 1 of the present invention relates to a receiving apparatus that receives signals from a plurality of GPS satellites. The receiving apparatus according to the embodiment measures the current position based on signals from a plurality of GPS satellites. Furthermore, the receiving device generates a signal having a predetermined oscillation frequency using a PLL based on a timing signal generated based on signals from a plurality of GPS satellites. At that time, in the receiving apparatus according to the embodiment, in order to oscillate a signal having a small timing error even if the timing signal generated based on the signal from any of the plurality of GPS satellites includes a large timing error, Execute the process. The timing signal corresponds to the aforementioned 1PPS.

受信装置は、複数のGPS衛星のそれぞれに対する仰角も導出し、仰角によって、複数のGPSのそれぞれに対応したタイミング信号の時間成分を重み付けしながら、タイミング信号の平均を計算する(以下、平均したタイミング信号を「基準信号」という)。さらに、受信装置は、基準信号をPLLの基準としながら、信号を発振する。ここで、仰角の低い衛星からの信号は、仰角の高い衛星からの信号よりも、電離層の通過距離が長くなるので、電離層の影響を多く受けている。その結果、仰角の低い衛星からの信号では、一般的に、タイミング誤差が大きくなる。本実施例に係る受信装置は、基準信号を導出する際に、このような信号の重み付けを小さくするので、タイミング誤差の大きい信号が含まれていても、基準信号におけるタイミング誤差を小さくできる。   The receiving device also derives the elevation angle for each of the plurality of GPS satellites, and calculates the average of the timing signals while weighting the time component of the timing signal corresponding to each of the plurality of GPS by the elevation angle (hereinafter referred to as the averaged timing). The signal is called the “reference signal”). Further, the receiving apparatus oscillates the signal while using the reference signal as a reference of the PLL. Here, a signal from a satellite with a low elevation angle is more affected by the ionosphere because the passage distance of the ionosphere is longer than a signal from a satellite with a high elevation angle. As a result, a signal from a satellite having a low elevation angle generally has a large timing error. Since the receiving apparatus according to the present embodiment reduces the weighting of such a signal when deriving the reference signal, the timing error in the reference signal can be reduced even if a signal having a large timing error is included.

図1は、本発明の実施例1に係る受信装置100の構成を示す。受信装置100は、アンテナ10、衛星信号受信部14、統計処理部16、PLL18を含む。また、PLL18は、位相比較部28、ループフィルタ30、発振部32、分周部34を含む。   FIG. 1 shows a configuration of a receiving apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention. The receiving apparatus 100 includes an antenna 10, a satellite signal receiving unit 14, a statistical processing unit 16, and a PLL 18. The PLL 18 includes a phase comparison unit 28, a loop filter 30, an oscillation unit 32, and a frequency division unit 34.

アンテナ10は、図示しない複数のGPS衛星からの信号を受信する。衛星信号受信部14は、受信した信号のそれぞれに対応した航法メッセージを受けつける。また、衛星信号受信部14は、受信した各衛星の航法メッセージにもとづき計算した各衛星の衛星時刻であるタイミング信号を統計処理部16に出力する。さらに、衛星信号受信部14は、信頼性に関する情報として、航法メッセージにもとづいて、受信した信号のそれぞれに対応した衛星の仰角を導出する。すなわち、複数のGPS衛星に対応した複数の仰角を導出する。衛星の仰角の導出方法は、周知であるので、説明を省略する。衛星信号受信部14は、複数の仰角を統計処理部16に出力する。   The antenna 10 receives signals from a plurality of GPS satellites (not shown). The satellite signal receiving unit 14 receives navigation messages corresponding to the received signals. In addition, the satellite signal receiving unit 14 outputs a timing signal, which is the satellite time of each satellite calculated based on the received navigation message of each satellite, to the statistical processing unit 16. Furthermore, the satellite signal receiving unit 14 derives the elevation angle of the satellite corresponding to each of the received signals based on the navigation message as information on reliability. That is, a plurality of elevation angles corresponding to a plurality of GPS satellites are derived. Since the method for deriving the elevation angle of the satellite is well known, a description thereof will be omitted. The satellite signal receiving unit 14 outputs a plurality of elevation angles to the statistical processing unit 16.

統計処理部16は、複数のタイミング信号間において、タイミング信号の時間成分を統計処理する。ここでは、統計処理として、平均を実行する。時間成分の平均とは、「1秒」と「1.2秒」とに対して、「1.1秒」を導出する処理に対応する。なお、平均を実行する際に、統計処理部16は、タイミング信号に対応した衛星の仰角をパラメータとして、当該タイミング信号の時間成分に重み付けを行う。ここで、重み付けについて説明する前に、タイミング誤差について説明する。図2(a)−(e)は、統計処理部16において処理されるべき信号のタイミングを示す。図2(a)は、基準となる時刻を示す。これは、GPS衛星における時刻に相当する。図2(b)は、GPS衛星におけるタイミング信号trealを示し、これは、図2(a)に対応したタイミングを有する。 The statistical processing unit 16 statistically processes the time component of the timing signal between the plurality of timing signals. Here, averaging is performed as statistical processing. The average of time components corresponds to a process of deriving “1.1 seconds” for “1 second” and “1.2 seconds”. When executing the averaging, the statistical processing unit 16 weights the time component of the timing signal using the elevation angle of the satellite corresponding to the timing signal as a parameter. Here, the timing error will be described before weighting. 2A to 2E show the timing of signals to be processed in the statistical processing unit 16. FIG. FIG. 2A shows a reference time. This corresponds to the time in the GPS satellite. FIG. 2B shows a timing signal t real in the GPS satellite, which has a timing corresponding to FIG.

図2(c)は、第1のGPS衛星から受信した信号にもとづくタイミング信号tSV1を示す。なお、タイミング信号は、各衛星の衛星時刻に相当しており、GPS衛星から受信装置100への伝搬時間の影響は除外されているものとする。図示のごとく、tSV1は、タイミング信号trealに対して、Δt1、Δt1’だけのタイミング誤差を有している。なお、タイミング誤差は、マルチパスや電離層の影響にもとづくものである。図2(d)および(e)は、第2のGPS衛星および第NのGPS衛星から受信した信号におけるタイミング信号tSV2、tSVnを示す。図示のごとく、tSV2、tSVnは、Δt2、Δt2’、およびΔtn、Δtn’だけのタイミング誤差を有している。第1のGPSから第NのGPSとの間の伝搬環境は異なっているので、タイミング信号tSV1、tSV2、tSVnに対して、マルチパスや電離層の影響が異なっている。その結果、それぞれに対するタイミング誤差も異なっている。 FIG. 2C shows a timing signal t SV1 based on the signal received from the first GPS satellite. Note that the timing signal corresponds to the satellite time of each satellite, and the influence of the propagation time from the GPS satellite to the receiving device 100 is excluded. As shown in the figure, t SV1 has a timing error of Δt 1 and Δt 1 ′ with respect to the timing signal t real . The timing error is based on the influence of multipath and ionosphere. 2D and 2E show timing signals t SV2 and t SVn in signals received from the second GPS satellite and the N-th GPS satellite. As shown in the figure, t SV2 and t SVn have timing errors of Δt 2 and Δt 2 ′ and Δtn and Δtn ′. Since the propagation environment between the first GPS and the Nth GPS is different, the influence of the multipath and the ionosphere is different on the timing signals t SV1 , t SV2 , t SVn . As a result, the timing error for each is also different.

以下、重み付けについて説明する。複数のタイミング信号のそれぞれをtSVi 、対応する衛星の仰角をELViとすると、衛星の仰角により重み付けを行ったタイミング信号tSVWiは、次のように示される。
(数1)
tSVWi = tSVi × ELVi /90°
ここで、複数のタイミング信号の数、すなわち、受信対象のGPS衛星の数をNとすれば、基準信号toutは、次のように示される。
(数2)
tout = ΣtSVWi / N
統計処理部16は、基準信号toutを図1のPLL18に出力する。
Hereinafter, weighting will be described. Assuming that each of the plurality of timing signals is t SVi and the elevation angle of the corresponding satellite is ELVi, the timing signal t SVWi weighted by the elevation angle of the satellite is expressed as follows.
(Equation 1)
t SVWi = t SVi × ELVi / 90 °
Here, if the number of a plurality of timing signals, that is, the number of GPS satellites to be received is N, the reference signal t out is expressed as follows.
(Equation 2)
t out = Σt SVWi / N
The statistical processing unit 16 outputs the reference signal t out to the PLL 18 in FIG.

さらに、重み付けについて、具体的に説明する。図3は、統計処理部16における処理の一例を示す。図は、第1のGPS衛星「SV1」から第6のGPS衛星「SV6」に対する仰角、重み付け前のタイミング信号「tSVi 」、重み付け後のタイミング信号「tSVWi」を示す。なお、GPS衛星におけるタイミング信号trealは、「0ns」であるとする。仰角は、10°、30°、40°、65°、70°、90°とそれぞれ示されている。また、重み付け前のタイミング信号は、80ns、65ns、60ns、50ns、29ns、15nsとそれぞれ示されている。数1にもとづいて、仰角とタイミング信号から、重み付け後のタイミング信号を導出すると、9ns、22ns、27ns、36ns、23ns、15nsになる。したがって、数2によると、基準信号は、13nsとなる。一方、重み付けを行わず、重み付け前のタイミング信号の平均値を導出すれば、50nsとなる。その結果、重み付けによってタイミング誤差が小さくなる。これは、GPS衛星の仰角が低くなると、タイミング誤差が大きくなるが、そのようなGPS衛星に対するタイミング信号の重み付けを小さくしているからである。 Further, the weighting will be specifically described. FIG. 3 shows an example of processing in the statistical processing unit 16. The figure shows the elevation angle from the first GPS satellite “SV1” to the sixth GPS satellite “SV6”, the timing signal “t SVi ” before weighting, and the timing signal “t SVW i” after weighting. It is assumed that the timing signal t real in the GPS satellite is “0 ns”. The elevation angles are shown as 10 °, 30 °, 40 °, 65 °, 70 ° and 90 °, respectively. The timing signals before weighting are indicated as 80 ns, 65 ns, 60 ns, 50 ns, 29 ns, and 15 ns, respectively. When the weighted timing signal is derived from the elevation angle and the timing signal based on Equation 1, 9 ns, 22 ns, 27 ns, 36 ns, 23 ns, and 15 ns are obtained. Therefore, according to Equation 2, the reference signal is 13 ns. On the other hand, if weighting is not performed and an average value of timing signals before weighting is derived, 50 ns is obtained. As a result, timing errors are reduced by weighting. This is because the timing error increases as the elevation angle of the GPS satellites decreases, but the weighting of timing signals for such GPS satellites is reduced.

PLL18は、基準信号を基準にして、信号を発振させる。位相比較部28は、分周部34からの信号と、基準信号との位相差を導出する。ここで、分周部34からの信号は、発振部32から出力される信号に対応する。位相比較部28は、導出した位相差をループフィルタ30に出力する。ここで、位相差は、時間軸上において、パルス信号を形成する。ループフィルタ30は、位相比較部28において導出された位相差を平滑化し、平滑化した位相差を制御電圧として発振部32に出力する。すなわち、ループフィルタ30は、パルス信号の交流成分をカットし、パルス信号を直流化する。そのため、ループフィルタ30は、積分回路や低域通過フィルタによって構成される。   The PLL 18 oscillates a signal based on the reference signal. The phase comparator 28 derives a phase difference between the signal from the frequency divider 34 and the reference signal. Here, the signal from the frequency divider 34 corresponds to the signal output from the oscillator 32. The phase comparison unit 28 outputs the derived phase difference to the loop filter 30. Here, the phase difference forms a pulse signal on the time axis. The loop filter 30 smoothes the phase difference derived by the phase comparison unit 28 and outputs the smoothed phase difference to the oscillation unit 32 as a control voltage. That is, the loop filter 30 cuts the AC component of the pulse signal and converts the pulse signal to DC. Therefore, the loop filter 30 is configured by an integration circuit and a low-pass filter.

発振部32は、ループフィルタ30からの制御電圧によって発振周波数を調節しつつ、調節した発振周波数の信号を出力する。すなわち、発振部32は所定の自走周波数を有しており、制御電圧を印加することによって、発振周波数の調整を行なう。この調整は、基準信号との調相動作に相当する。一般的に、発振部32の信号における信号位相が進んでいれば発振周波数を下げて位相を遅らせ、信号位相が遅れていれば発振周波数を上げて位相を進める。その結果、発振部32は、基準信号との位相差が零となるように発振すべき信号の位相を制御する。分周部34は、発振部32において発振された信号を分周し、分周した信号を位相比較部28に出力する。   The oscillating unit 32 adjusts the oscillation frequency by the control voltage from the loop filter 30 and outputs a signal having the adjusted oscillation frequency. That is, the oscillation unit 32 has a predetermined free-running frequency, and adjusts the oscillation frequency by applying a control voltage. This adjustment corresponds to the phase adjustment operation with the reference signal. Generally, if the signal phase in the signal of the oscillating unit 32 is advanced, the oscillation frequency is lowered to delay the phase, and if the signal phase is delayed, the oscillation frequency is increased to advance the phase. As a result, the oscillating unit 32 controls the phase of the signal to be oscillated so that the phase difference from the reference signal becomes zero. The frequency divider 34 divides the signal oscillated by the oscillator 32 and outputs the frequency-divided signal to the phase comparator 28.

この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのCPU、メモリ、その他のLSIで実現でき、ソフトウエア的にはメモリのロードされた予約管理機能のあるプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。   This configuration can be realized in terms of hardware by a CPU, memory, or other LSI of an arbitrary computer, and in terms of software, it is realized by a program having a reservation management function loaded in memory. The functional block realized by those cooperation is drawn. Accordingly, those skilled in the art will understand that these functional blocks can be realized in various forms by hardware only, software only, or a combination thereof.

以上の構成による受信装置100の動作を説明する。衛星信号受信部14は、複数のGPS衛星からの信号を受信し、受信した信号にもとづき、複数のタイミング信号と、それらに対応した信頼性情報である仰角を導出する。統計処理部16は、仰角によって、タイミング信号の時間成分を重み付けしてから、それらの平均を計算することによって、基準信号を導出する。位相比較部28は、基準信号と分周部34からの信号の位相差を計算し、ループフィルタ30は、位相差を平滑化する。発振部32は、ループフィルタ30から出力される制御電圧にもとづいて、発振周波数を調節しながら、信号を発振する。発振された信号は、分周部34を介して、位相比較部28に入力される。   The operation of the receiving apparatus 100 having the above configuration will be described. The satellite signal receiving unit 14 receives signals from a plurality of GPS satellites, and derives a plurality of timing signals and elevation angles, which are reliability information corresponding to them, based on the received signals. The statistical processing unit 16 derives the reference signal by weighting the time components of the timing signal by the elevation angle and then calculating the average of them. The phase comparator 28 calculates the phase difference between the reference signal and the signal from the frequency divider 34, and the loop filter 30 smoothes the phase difference. The oscillating unit 32 oscillates a signal while adjusting the oscillation frequency based on the control voltage output from the loop filter 30. The oscillated signal is input to the phase comparator 28 via the frequency divider 34.

本発明の実施例によれば、複数のタイミング信号を平均する際に、仰角により重み付けを行うことによって、基準信号を高精度にできるので、基準信号を基準にした発振信号の安定性を高くできる。また、受信可能なGPS衛星の数が少ない場合であっても、低い仰角に対応したタイミング信号を平均の対象から除外しないので、平均の対象となるタイミング信号の数を削減せず、基準信号の精度の低下を低減できる。また、仰角は、航法メッセージから導出できるので、処理を簡易にできる。また、仰角を重み付けの基準にするので、電離層の影響やマルチパスの影響を反映できる。また、仰角の低い信号では信頼性が低いので、重み付けを小さくすることによって、タイミング誤差の影響を小さくできる。また、タイミング誤差の影響を小さくできるので、正確な基準信号を導出できる。また、正確な基準信号を導出できるので、発振される信号の発振周波数を安定化できる。また、PLLの構成は従来のものでよいので、新たな設計を不要にできる。また、PLLの構成は従来のものでよいので、製造コストを低減できる。   According to the embodiment of the present invention, when averaging a plurality of timing signals, the reference signal can be made highly accurate by performing weighting by the elevation angle, so that the stability of the oscillation signal based on the reference signal can be increased. . Even if the number of receivable GPS satellites is small, timing signals corresponding to low elevation angles are not excluded from the average target, so the number of timing signals targeted for averaging is not reduced, and the reference signal Reduction in accuracy can be reduced. Further, since the elevation angle can be derived from the navigation message, the processing can be simplified. Further, since the elevation angle is used as a reference for weighting, the influence of the ionosphere and the influence of multipath can be reflected. In addition, since a signal with a low elevation angle has low reliability, the influence of the timing error can be reduced by reducing the weighting. In addition, since the influence of the timing error can be reduced, an accurate reference signal can be derived. In addition, since an accurate reference signal can be derived, the oscillation frequency of the oscillated signal can be stabilized. Further, since the PLL configuration may be a conventional one, a new design can be eliminated. Further, since the conventional PLL configuration may be used, the manufacturing cost can be reduced.

(実施例2)
本発明の実施例2は、実施例1と同様に、複数のGPS衛星からの信号を受信する受信装置に関する。また、実施例2に係る受信装置は、実施例1と同様に、複数のGPS衛星のいずれかに対する仰角が小さくても、当該GPS衛星からの信号に含まれたタイミング信号に対して、重み付けを小さくしながら、タイミング信号の平均を計算する。さらに、実施例2に係る受信装置は、発振部周辺において、急激な温度変化が生じても、信号の周波数安定性を維持するために、以下の処理を実行する。受信装置は、発振部周辺の温度変化を取得する。さらに、温度変化が所定のしきい値よりも大きければ、受信装置は、ループフィルタの時定数を小さくして、急激な温度変化に信号の周波数を追従させる。その結果、ループフィルタの時定数が大きい場合よりも、迅速に信号の周波数が変化する。
(Example 2)
The second embodiment of the present invention relates to a receiving device that receives signals from a plurality of GPS satellites, as in the first embodiment. Similarly to the first embodiment, the receiving apparatus according to the second embodiment weights the timing signal included in the signal from the GPS satellite even if the elevation angle with respect to any of the plurality of GPS satellites is small. Calculate the average of the timing signal while decreasing. Furthermore, the receiving apparatus according to the second embodiment executes the following process in order to maintain the frequency stability of the signal even when a sudden temperature change occurs around the oscillation unit. The receiving device acquires a temperature change around the oscillation unit. Further, if the temperature change is larger than a predetermined threshold, the receiving apparatus decreases the time constant of the loop filter so that the frequency of the signal follows the rapid temperature change. As a result, the frequency of the signal changes more rapidly than when the time constant of the loop filter is large.

図4は、本発明の実施例2に係る受信装置100の構成を示す。図4は、図1の受信装置100に対して、制御部36、温度検知部38が付加されている。ループフィルタ30は、前述のごとく、位相比較部28において導出された位相差を平滑化し、平滑化した位相差を制御電圧として発振部32に出力する。ループフィルタ30において、平滑化を行う期間は、設定された時定数により決定される。なお、時定数は、短期変動の影響を低減するために、一般的にある程度大きい値に設定されてる。発振部32の周辺に急激な温度変化が生じた場合に、温度変化によって、発振部32の発振周波数25が大きく変化する。その際に、時定数が大きければ、この変化に追従できなくなる。   FIG. 4 shows the configuration of the receiving apparatus 100 according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 4, a control unit 36 and a temperature detection unit 38 are added to the receiving apparatus 100 of FIG. 1. As described above, the loop filter 30 smoothes the phase difference derived by the phase comparison unit 28 and outputs the smoothed phase difference to the oscillation unit 32 as a control voltage. In the loop filter 30, the smoothing period is determined by a set time constant. The time constant is generally set to a large value to some extent in order to reduce the influence of short-term fluctuations. When a sudden temperature change occurs around the oscillating unit 32, the oscillation frequency 25 of the oscillating unit 32 changes greatly due to the temperature change. At this time, if the time constant is large, the change cannot be followed.

例えば、基準信号と、分周部34からの信号との位相比較を1秒間隔で行っており、ループフィルタ30の時定数が100秒であるとする。ループフィルタ30は、位相差を入力値として、時定数の時間、すなわち100秒間平滑化を行い、制御電圧を導出する。ここで、発振部32における発振周波数が変動すれば、ループフィルタ30に入力される位相差が、極端に大きな値となる。ループフィルタ30がその後の100秒間において出力すべき制御電圧には、大きな値の影響が残る。その結果、制御電圧が定常状態になるまで、ある程度の期間を要するので、発振周波数が変動する。   For example, it is assumed that the phase comparison between the reference signal and the signal from the frequency divider 34 is performed at 1 second intervals, and the time constant of the loop filter 30 is 100 seconds. The loop filter 30 uses the phase difference as an input value, performs smoothing for a time of a time constant, that is, 100 seconds, and derives a control voltage. Here, if the oscillation frequency in the oscillating unit 32 varies, the phase difference input to the loop filter 30 becomes an extremely large value. The control voltage to be output by the loop filter 30 in the subsequent 100 seconds remains affected by a large value. As a result, a certain period is required until the control voltage reaches a steady state, so that the oscillation frequency varies.

温度検知部38は、発振部32周辺の温度、あるいは温度変化を取得する。なお、所得の周期は、所定の間隔でよい。制御部36は、温度検知部38において取得した温度変化にもとづいて、ループフィルタ30の時定数を制御する。すなわち、制御部36は、温度変化が所定のしきい値よりも大きくなれば、ループフィルタ30の時定数を小さくする。例えば、温度変化が所定のしきい値よりも大きくなれば、ループフィルタ30の時定数を100秒から、10秒に切りかえる。すなわち、時定数の大きさを1/10にする。その結果、周波数の変動の影響を10分の1の時間に短縮できる。なお、温度変化に対するしきい値とそれに対応する時定数を複数設けておき、温度変化の大きさに応じて複数の時定数のいずれかに切りかえてもよい。また、制御部36は、温度変化の大きさがしきい値未満になったら、時定数をもとの値に戻す。   The temperature detection unit 38 acquires the temperature around the oscillation unit 32 or a temperature change. The income cycle may be a predetermined interval. The control unit 36 controls the time constant of the loop filter 30 based on the temperature change acquired by the temperature detection unit 38. That is, the control unit 36 decreases the time constant of the loop filter 30 when the temperature change becomes larger than a predetermined threshold value. For example, when the temperature change becomes larger than a predetermined threshold value, the time constant of the loop filter 30 is switched from 100 seconds to 10 seconds. That is, the magnitude of the time constant is set to 1/10. As a result, the influence of frequency fluctuation can be shortened to 1/10 time. It should be noted that a plurality of threshold values for temperature changes and corresponding time constants may be provided, and switched to any one of a plurality of time constants according to the magnitude of the temperature change. Further, when the magnitude of the temperature change becomes less than the threshold value, the control unit 36 returns the time constant to the original value.

図5は、制御部36における時定数制御の手順を示すフローチャートである。温度検知部38は、温度変化を取得する(S10)。制御部36は、取得した温度変化がしきい値より大きく(S12のY)、かつ時定数を小さい値に切りかえていなければ(S14のN)、時定数を小さい値に切りかえる(S16)。一方、時定数を小さい値に切りかえていれば(S14のY)、処理を終了する。また、制御部36は、取得した温度変化がしきい値より大きくなく(S12のN)、かつ時定数を小さい値に切りかえていれば(S18のY)、時定数を元に戻す(S20)。一方、時定数を小さい値に切りかえていなければ(S18のN)、処理を終了する。   FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of time constant control in the control unit 36. The temperature detection unit 38 acquires a temperature change (S10). If the acquired temperature change is greater than the threshold value (Y in S12) and the time constant has not been changed to a smaller value (N in S14), the control unit 36 changes the time constant to a smaller value (S16). On the other hand, if the time constant is switched to a smaller value (Y in S14), the process is terminated. If the acquired temperature change is not larger than the threshold value (N in S12) and the time constant is changed to a small value (Y in S18), the control unit 36 restores the time constant (S20). . On the other hand, if the time constant has not been changed to a small value (N in S18), the process is terminated.

以上の構成による受信装置100の動作を説明する。衛星信号受信部14は、複数のGPS衛星からの信号を受信し、受信した信号にもとづき、複数のタイミング信号と、それらに対応した信頼性情報である仰角を導出する。統計処理部16は、仰角によって、タイミング信号の時間成分を重み付けしてから、それらの平均を計算することによって、基準信号を導出する。位相比較部28は、基準信号と分周部34からの信号の位相差を計算し、ループフィルタ30は、位相差を平滑化する。発振部32は、ループフィルタ30から出力される制御電圧にもとづいて、発振周波数を調節しながら、信号を発振する。発振された信号は、分周部34を介して、位相比較部28に入力される。温度検知部38は、発振部32周辺の温度変化を取得する。制御部36は、温度変化がしきい値よりも大きくなれば、ループフィルタ30の時定数を小さくするように制御する。   The operation of the receiving apparatus 100 having the above configuration will be described. The satellite signal receiving unit 14 receives signals from a plurality of GPS satellites, and derives a plurality of timing signals and elevation angles, which are reliability information corresponding to them, based on the received signals. The statistical processing unit 16 derives the reference signal by weighting the time components of the timing signal by the elevation angle and then calculating the average of them. The phase comparator 28 calculates the phase difference between the reference signal and the signal from the frequency divider 34, and the loop filter 30 smoothes the phase difference. The oscillating unit 32 oscillates a signal while adjusting the oscillation frequency based on the control voltage output from the loop filter 30. The oscillated signal is input to the phase comparator 28 via the frequency divider 34. The temperature detection unit 38 acquires a temperature change around the oscillation unit 32. The control unit 36 performs control so that the time constant of the loop filter 30 is reduced when the temperature change becomes larger than the threshold value.

本発明の実施例によれば、温度変化に応じてループフィルタの時定数を制御するので、急激な温度変化による発振周波数の変化にも追従できる。また、ループフィルタの時定数を制御するので、処理を簡易にできる。また、急激な温度変化が生じた場合でも、その温度変化を検知し制御に使用することによって、発振周波数が一定の値に近づくように制御できる。また、温度変化が生じた場合でも、発振周波数の変動を低減できる。また、温度変化が小さくなれば、ループフィルタの値を小さい値から元の値に戻すので、発振周波数を安定にできる。また、発振周波数に対する温度変化の影響を小さくできる。また、複数のタイミング信号を平均する際に、仰角により重み付けを行うことによって、基準信号を高精度にできるので、基準信号を基準にした発振信号の安定性を高くできつつ、温度変化に応じてループフィルタの時定数を制御するので、急激な温度変化による発振周波数の変化にも追従でき、その後の温度変化がなだらかになる場合でも発振周波数の収束を迅速にできる。   According to the embodiment of the present invention, since the time constant of the loop filter is controlled according to the temperature change, it is possible to follow the change of the oscillation frequency due to the rapid temperature change. Further, since the time constant of the loop filter is controlled, the processing can be simplified. Even when a sudden temperature change occurs, the oscillation frequency can be controlled to approach a constant value by detecting the temperature change and using it for control. In addition, even when a temperature change occurs, fluctuations in the oscillation frequency can be reduced. Further, if the temperature change becomes small, the value of the loop filter is returned from the small value to the original value, so that the oscillation frequency can be stabilized. In addition, the influence of temperature change on the oscillation frequency can be reduced. In addition, when averaging a plurality of timing signals, the reference signal can be made highly accurate by weighting with the elevation angle, so that the stability of the oscillation signal based on the reference signal can be increased, and in response to temperature changes. Since the time constant of the loop filter is controlled, it is possible to follow a change in the oscillation frequency due to a rapid temperature change, and the oscillation frequency can be quickly converged even when the subsequent temperature change becomes gentle.

(実施例3)
本発明の実施例3は、実施例1と同様に、複数のGPS衛星からの信号を受信する受信装置に関する。また、実施例3に係る受信装置は、実施例1と同様に、複数のGPS衛星のいずれかに対する仰角が小さくても、当該GPS衛星からの信号に含まれたタイミング信号に対して、重み付けを小さくしながら、タイミング信号の平均を計算する。さらに、実施例3に係る受信装置は、実施例2と同様に、発振部周辺において、急激な温度変化が生じても、信号の周波数安定性を維持する。しかしながら、安定性を維持するための処理が、実施例2と異なる。
(Example 3)
The third embodiment of the present invention relates to a receiving apparatus that receives signals from a plurality of GPS satellites, as in the first embodiment. Further, similarly to the first embodiment, the receiving apparatus according to the third embodiment weights the timing signal included in the signal from the GPS satellite even if the elevation angle with respect to any of the plurality of GPS satellites is small. Calculate the average of the timing signal while decreasing. Further, as in the second embodiment, the receiving apparatus according to the third embodiment maintains the frequency stability of the signal even when a sudden temperature change occurs around the oscillation unit. However, the processing for maintaining the stability is different from that in the second embodiment.

受信装置は、ループフィルタから出力された位相差を補正値によって補正してから、制御電圧として発振部に入力する。補正値は、発振部の温度変化による周波数の変化を補正させるための値に相当する。なお、このような補正値は、温度変化の一次関数の方程式によって近似できる。このような補正値を導出するために、受信装置は、補正された位相差と、ループフィルタに入力される前の位相差との差異を導出し、差異の値をそのときの温度変化に対応づけることで、一次関数の方程式を導出する。さらに、温度変化中に複数点サンプリングした位相差の差異と、温度変化から導出した複数の方程式も含めて、最小2乗法を実行して、統計処理された一次関数の定数(以下、「変化量」という)を導出する。受信装置は、変化量と温度変化を用いて、補正値を導出する。一次関数の場合は、変化量に温度変化を乗算して、補正値を導出する。補正を実行する際の温度変化を使用して、補正値を導出するので、補正値は、急激な温度変化に追従できる。また、変化量には、統計処理が施されているので、補正値の信頼性を向上できる。   The receiving device corrects the phase difference output from the loop filter with the correction value, and then inputs the correction as a control voltage to the oscillation unit. The correction value corresponds to a value for correcting a change in frequency due to a temperature change in the oscillation unit. Such a correction value can be approximated by an equation of a linear function of temperature change. In order to derive such a correction value, the receiving device derives the difference between the corrected phase difference and the phase difference before being input to the loop filter, and the difference value corresponds to the temperature change at that time. To derive a linear function equation. In addition, the least squares method including the difference in phase difference sampled at a plurality of points during the temperature change and a plurality of equations derived from the temperature change is performed, and a statistically processed linear function constant (hereinafter referred to as “change amount”). )). The receiving device derives a correction value using the change amount and the temperature change. In the case of a linear function, the correction value is derived by multiplying the change amount by the temperature change. Since the correction value is derived using the temperature change at the time of executing the correction, the correction value can follow a rapid temperature change. In addition, since the change amount is subjected to statistical processing, the reliability of the correction value can be improved.

図6は、本発明の実施例3に係る受信装置100の構成を示す。図6は、図1の受信装置100に対して、補正部40、更新部42が付加されている。また、更新部42は、温度検知部44、変化量導出部46、補正値導出部48を含む。さらに、信号として、位相差信号200、制御電圧202、補正パラメータ204、温度信号206を含む。   FIG. 6 shows the configuration of the receiving apparatus 100 according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 6, a correction unit 40 and an update unit 42 are added to the reception device 100 of FIG. 1. The update unit 42 includes a temperature detection unit 44, a change amount deriving unit 46, and a correction value deriving unit 48. Further, the signal includes a phase difference signal 200, a control voltage 202, a correction parameter 204, and a temperature signal 206.

位相比較部28は、分周部34からの信号と、基準信号との位相差を導出し、その結果を位相差信号200として出力する。ループフィルタ30は、位相比較部28において導出された位相差を平滑化し、補正部40に出力する。補正部40は、平滑化した位相差に対して、補正部40からの補正値にもとづく補正を行い、補正した位相差を制御電圧202として発振部32に出力する。ここで、補正部40からの補正値は、発振部32周辺の温度変化に対応した補正値であり、詳細は後述する。発振部32は、制御電圧202によって発振周波数を調節しつつ、調節した発振周波数の信号を出力する。   The phase comparator 28 derives a phase difference between the signal from the frequency divider 34 and the reference signal, and outputs the result as a phase difference signal 200. The loop filter 30 smoothes the phase difference derived by the phase comparison unit 28 and outputs it to the correction unit 40. The correction unit 40 corrects the smoothed phase difference based on the correction value from the correction unit 40, and outputs the corrected phase difference as the control voltage 202 to the oscillation unit 32. Here, the correction value from the correction unit 40 is a correction value corresponding to a temperature change around the oscillation unit 32, and will be described in detail later. The oscillating unit 32 adjusts the oscillation frequency by the control voltage 202 and outputs a signal having the adjusted oscillation frequency.

更新部42は、制御電圧202と位相差信号200との差異に対して、発振部32周辺の温度変化を反映させながら、補正値を更新し、更新した補正値を補正部40に出力する。その詳細は、以下の通りである。温度検知部44は、発振部32周辺の温度変化を取得する。温度検知部44は、取得した温度変化を温度信号206として、変化量導出部46と補正値導出部48に出力する。   The update unit 42 updates the correction value while reflecting the temperature change around the oscillation unit 32 with respect to the difference between the control voltage 202 and the phase difference signal 200, and outputs the updated correction value to the correction unit 40. The details are as follows. The temperature detection unit 44 acquires a temperature change around the oscillation unit 32. The temperature detection unit 44 outputs the acquired temperature change as the temperature signal 206 to the change amount deriving unit 46 and the correction value deriving unit 48.

変化量導出部46は、温度変化中の複数の制御電圧202と複数の位相差信号200とによって得られる複数の差異と、複数の温度変化から、変化量、すなわち補正値の温度変化に対する変化量を導出する。すなわち、変化量導出部46は、次の3つのステップによって変化量を導出する。1つ目のステップは、制御電圧202と位相差信号200との差異を導出する。2つ目のステップは、導出された差異と、温度変化とを対応付けることによってパラメータを含む方程式を導出する。3つ目のステップは、所定タイミングでの方程式と、その後の複数のタイミングでの方程式とを統計処理することによって、変化量を導出する。このような統計処理の一例は、最小2乗法である。すなわち、変化量には、複数のサンプリング点の影響が反映される。その結果、変化量の値の精度が向上する。   The change amount deriving unit 46 calculates the change amount, that is, the change amount of the correction value with respect to the temperature change, from the plurality of differences obtained by the plurality of control voltages 202 and the plurality of phase difference signals 200 during the temperature change and the plurality of temperature changes. Is derived. That is, the change amount deriving unit 46 derives the change amount by the following three steps. The first step derives the difference between the control voltage 202 and the phase difference signal 200. The second step derives an equation including parameters by associating the derived difference with a temperature change. In the third step, the amount of change is derived by statistically processing an equation at a predetermined timing and equations at a plurality of subsequent timings. An example of such statistical processing is the least square method. That is, the change amount reflects the influence of a plurality of sampling points. As a result, the accuracy of the amount of change is improved.

変化量導出部46の処理をさらに詳しく説明する。発振部32における発振周波数は、基準信号によって制御されるべき周波数と、発振部32における温度特性を反映する周波数によって決定され、次のように示される。
(数3)
OUT(t) = f0 (t) + fOCXO(t)
ここで、fOUT(t)は発振部32における発振周波数、f0(t)は基準信号によって制御されるべき周波数、fOCXO(t)は発振部32における温度特性を反映する周波数を示す。したがって、温度変化が生じても、周波数fOCXO(t)の影響を小さくできれば、発振周波数fOUT(t)に含まれる誤差が小さくなる。そのために、数3を次のように変形する。
(数4)
fOCXO(t) = fOUT(t)−f0(t)
The process of the change amount deriving unit 46 will be described in more detail. The oscillation frequency in the oscillating unit 32 is determined by the frequency to be controlled by the reference signal and the frequency reflecting the temperature characteristics in the oscillating unit 32, and is shown as follows.
(Equation 3)
f OUT (t) = f 0 (t) + f OCXO (t)
Here, f OUT (t) represents an oscillation frequency in the oscillation unit 32, f 0 (t) represents a frequency to be controlled by the reference signal, and f OCXO (t) represents a frequency reflecting temperature characteristics in the oscillation unit 32. Therefore, even if the temperature changes, if the influence of the frequency f OCXO (t) can be reduced, the error included in the oscillation frequency f OUT (t) is reduced. Therefore, Equation 3 is transformed as follows.
(Equation 4)
f OCXO (t) = f OUT (t) −f 0 (t)

ここで、発振部32に入力すべき制御電圧に対する補正値を導出するために、fOUT(t)とf0(t)をそのまま扱わず、これらに対応した信号を使用する。ここでは、発振周波数fOUT(t)として、位相差信号200を使用する。位相差信号200は、分周部34からの信号と基準信号との位相差を示すが、発振周波数の変化に反映して変化する特性を有する。さらに、ここでは、周波数f0(t)として、制御電圧202を使用する。制御電圧202は、fOCXO(t)を補正した値であるので、f0(t)に相当する。前述のごとく、1つ目のステップにおいて、変化量導出部46は、制御電圧202と位相差信号200との差異を導出する。これは、数4の右辺を計算することに相当し、その結果、fOCXO(t)が導出される。しかしながら、所定のタイミングでの差異は、雑音等の影響を受けている。そのため、変化量導出部46は統計処理を実行するために、fOCXO(t)を次のように温度の一次関数となる方程式によって定義する。
(数5)
fOCXO(t) = A・(t− tst
Here, in order to derive a correction value for the control voltage to be input to the oscillating unit 32, f OUT (t) and f 0 (t) are not handled as they are, and signals corresponding to these are used. Here, the phase difference signal 200 is used as the oscillation frequency f OUT (t). The phase difference signal 200 indicates the phase difference between the signal from the frequency divider 34 and the reference signal, but has a characteristic that changes in response to a change in the oscillation frequency. Further, here, the control voltage 202 is used as the frequency f 0 (t). Since the control voltage 202 is a value obtained by correcting f OCXO (t), it corresponds to f 0 (t). As described above, in the first step, the change amount deriving unit 46 derives the difference between the control voltage 202 and the phase difference signal 200. This corresponds to calculating the right side of Equation 4, and as a result, f OCXO (t) is derived. However, the difference at a predetermined timing is affected by noise and the like. Therefore, the change amount deriving unit 46 defines f OCXO (t) by an equation that is a linear function of temperature as follows in order to execute statistical processing.
(Equation 5)
f OCXO (t) = A ・ (t−t st )

ここで、Aは、前述の変化量である。また、温度t、tstは温度信号206に含まれており、tが変化後の温度、tstが変化前の温度に相当する。変化量を導出するためには、制御電圧202と位相差信号200との差異とを対応付け、変化量を含んだ方程式を導出する。これが、前述の2つ目のステップに相当する。さらに、変化量導出部46は、単一の方程式だけでなく異なるサンプリング点での複数の方程式を含めて、統計処理を実行し、変化量を導出する。これが、前述の3つ目のステップに相当する。また、統計処理として、最小2乗法が使用される。変化量導出部46は、以上のように導出した変化量を補正パラメータ204として補正値導出部48に出力する。 Here, A is the amount of change described above. The temperatures t and t st are included in the temperature signal 206, where t is the temperature after the change and t st is the temperature before the change. In order to derive the amount of change, the difference between the control voltage 202 and the phase difference signal 200 is associated, and an equation including the amount of change is derived. This corresponds to the second step described above. Further, the change amount deriving unit 46 performs statistical processing including not only a single equation but also a plurality of equations at different sampling points, and derives a change amount. This corresponds to the third step described above. Further, the least square method is used as statistical processing. The change amount deriving unit 46 outputs the change amount derived as described above to the correction value deriving unit 48 as the correction parameter 204.

補正値導出部48は、温度信号206に含まれた温度変化と、補正パラメータ204とによって、補正値を更新する。更新は、数5にもとづいてなされ、このように更新された補正値は、−fOCXO(t)に対応する。その結果、このような更新は、補正パラメータ204が導出されるタイミングよりも新しいタイミングにおいて取得される温度変化を使用するといえる。すなわち、最新の温度変化にも対応可能になる。補正値導出部48は、更新した補正値を補正部40に出力する。なお、以上のような、更新は、所定のタイミングにおいてなされる。 The correction value deriving unit 48 updates the correction value based on the temperature change included in the temperature signal 206 and the correction parameter 204. The update is performed based on Equation 5, and the correction value updated in this way corresponds to −f OCXO (t). As a result, it can be said that such an update uses a temperature change acquired at a timing newer than the timing at which the correction parameter 204 is derived. That is, the latest temperature change can be dealt with. The correction value deriving unit 48 outputs the updated correction value to the correction unit 40. The above update is performed at a predetermined timing.

図7は、変化量導出部46の構成を示す。変化量導出部46は、減算部50、パラメータ方程式導出部52、処理部56を含む。減算部50は、位相差信号200から制御電圧202を減算する。すなわち、前述の1つ目のステップに対応する。また、数4の処理に相当する。ここで、減算は、位相差信号200と制御電圧202との同時刻のタイミングになされる。以下同様である。減算部50は、減算結果をパラメータ方程式導出部52に出力する。パラメータ方程式導出部52は、温度信号206から温度変化を抽出し、パラメータを含んだ方程式を導出する。これは、前述の2つ目のステップに対応する。パラメータ方程式導出部52は、パラメータすなわち前述の変化量を含む方程式を処理部56に出力する。   FIG. 7 shows the configuration of the change amount deriving unit 46. The change amount derivation unit 46 includes a subtraction unit 50, a parameter equation derivation unit 52, and a processing unit 56. The subtracting unit 50 subtracts the control voltage 202 from the phase difference signal 200. That is, it corresponds to the first step described above. Further, this corresponds to the processing of Equation 4. Here, the subtraction is performed at the same time between the phase difference signal 200 and the control voltage 202. The same applies hereinafter. The subtraction unit 50 outputs the subtraction result to the parameter equation derivation unit 52. The parameter equation deriving unit 52 extracts a temperature change from the temperature signal 206 and derives an equation including parameters. This corresponds to the second step described above. The parameter equation deriving unit 52 outputs a parameter, that is, an equation including the above-described change amount, to the processing unit 56.

処理部56は、所定タイミングでのパラメータを含む方程式に対して、最小2乗法を実行し、変化量を導出する。これは、前述の3つ目のステップに対応する。また、処理部56は、変化量を補正パラメータ204として出力する。   The processing unit 56 performs a least square method on an equation including parameters at a predetermined timing, and derives a change amount. This corresponds to the third step described above. Further, the processing unit 56 outputs the change amount as the correction parameter 204.

以上の構成による受信装置100の動作を説明する。衛星信号受信部14は、複数のGPS衛星からの信号を受信し、受信した信号にもとづき、複数のタイミング信号と、それらに対応した信頼性情報である仰角を導出する。統計処理部16は、仰角によって、タイミング信号の時間成分を重み付けしてから、それらの平均を計算することによって、基準信号を導出する。位相比較部28は、基準信号と分周部34からの信号の位相差を計算し、ループフィルタ30は、位相差を平滑化する。補正部40は、平滑化された位相差を補正値によって補正する。発振部32は、補正部40から出力される制御電圧にもとづいて、発振周波数を調節しながら、信号を発振する。発振された信号は、分周部34を介して、位相比較部28に入力される。変化量導出部46は、位相比較部28からの位相差と、補正部40からの制御信号との差異に対して、温度変化を反映させながら、変化量を導出する。補正値導出部48は、変化量と温度変化より、補正値を導出し、補正部40に出力する。   The operation of the receiving apparatus 100 having the above configuration will be described. The satellite signal receiving unit 14 receives signals from a plurality of GPS satellites, and derives a plurality of timing signals and elevation angles, which are reliability information corresponding to them, based on the received signals. The statistical processing unit 16 derives the reference signal by weighting the time components of the timing signal by the elevation angle and then calculating the average of them. The phase comparator 28 calculates the phase difference between the reference signal and the signal from the frequency divider 34, and the loop filter 30 smoothes the phase difference. The correction unit 40 corrects the smoothed phase difference with a correction value. The oscillating unit 32 oscillates a signal while adjusting the oscillation frequency based on the control voltage output from the correcting unit 40. The oscillated signal is input to the phase comparator 28 via the frequency divider 34. The change amount deriving unit 46 derives the change amount while reflecting the temperature change with respect to the difference between the phase difference from the phase comparison unit 28 and the control signal from the correction unit 40. The correction value deriving unit 48 derives a correction value from the change amount and the temperature change, and outputs the correction value to the correction unit 40.

本発明の実施例によれば、位相差信号と制御電圧との差異に対して、発振部周辺の温度変化を反映させながら、補正値を更新するので、温度変化による発振周波数の変化を低減するような制御電圧を導出できる。また、複数の差異や複数の温度変化を考慮することによって、精度の高い変化量を導出できる。また、変化量に温度変化を加味することによって、精度が高く、変化にも追従できる補正値を導出できる。また、複数の差異と複数の温度変化から、最小2乗法によって、変化量を導出するので、変化量の精度を高くできる。また、温度変化が生じても、発振部の温度特性に相当する周波数変動が補正部により補正されるので、変動を低減できる。また、制御電圧を補正できるので、発振周波数を安定にできる。また、複数のタイミング信号を平均する際に、仰角により重み付けを行うことによって、基準信号を高精度にできるので、基準信号を基準にした発振信号の安定性を高くできつつ、位相差信号と制御電圧との差異に対して、発振部周辺の温度変化を反映させながら、補正値を更新するので、温度変化による発振周波数の変化を低減するような制御電圧を導出できる。   According to the embodiment of the present invention, the correction value is updated while reflecting the temperature change around the oscillating unit with respect to the difference between the phase difference signal and the control voltage, thereby reducing the change in the oscillation frequency due to the temperature change. Such a control voltage can be derived. In addition, it is possible to derive a highly accurate change amount by considering a plurality of differences and a plurality of temperature changes. Further, by adding a temperature change to the change amount, a correction value that is highly accurate and can follow the change can be derived. Further, since the change amount is derived from the plurality of differences and the plurality of temperature changes by the least square method, the accuracy of the change amount can be increased. Even if a temperature change occurs, the frequency variation corresponding to the temperature characteristic of the oscillation unit is corrected by the correction unit, so that the variation can be reduced. Further, since the control voltage can be corrected, the oscillation frequency can be stabilized. Also, when averaging multiple timing signals, the reference signal can be made highly accurate by weighting with the elevation angle, so that the stability of the oscillation signal based on the reference signal can be increased, and the phase difference signal and control can be performed. The correction value is updated while reflecting the temperature change in the vicinity of the oscillation unit with respect to the difference from the voltage, so that a control voltage that reduces the change in the oscillation frequency due to the temperature change can be derived.

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。   In the above, this invention was demonstrated based on the Example. This embodiment is an exemplification, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to the combination of each component and each processing process, and such modifications are also within the scope of the present invention. .

本発明の実施例1から3において、衛星信号受信部14は、信頼性に関する情報として、GPS衛星の仰角を特定している。しかしながら、これに限らず例えば、衛星信号受信部14は、信頼性に関する情報として、受信した信号のそれぞれに対応した信号強度を導出してもよい。信号強度を導出するために、衛星信号受信部14は、受信した信号のRSSIを使用すればよい。その際、統計処理部16は、信号強度によって、タイミング信号の時間成分に重み付けを行う。この場合、数1の仰角の部分が、信号強度に置き換えられる。本変形例によれば、信号強度の低い信号では信頼性が低いので、重み付けを小さくすることによって、タイミング誤差の影響を小さくできる。つまり、タイミング誤差が大きくなるタイミング信号に対する重み付けを小さくできればよい。   In the first to third embodiments of the present invention, the satellite signal receiving unit 14 specifies the elevation angle of a GPS satellite as information related to reliability. However, the present invention is not limited to this, and for example, the satellite signal receiving unit 14 may derive signal strengths corresponding to the received signals as information on reliability. In order to derive the signal strength, the satellite signal receiving unit 14 may use the RSSI of the received signal. At that time, the statistical processing unit 16 weights the time component of the timing signal according to the signal strength. In this case, the elevation angle portion of Equation 1 is replaced with the signal intensity. According to this modification, since the signal with low signal strength has low reliability, the influence of the timing error can be reduced by reducing the weighting. That is, it is only necessary to reduce the weighting for the timing signal that increases the timing error.

さらに、受信装置100は、信頼性に関する情報として、GPS衛星の仰角と信号強度の両者を使用してもよい。例えば、信号強度に対してしきい値を設け、しきい値以上の大きい信号強度に対応したタイミング信号に対して、仰角による重み付けを行ってもよい。衛星の仰角により重み付けを行ったタイミング信号tSVWiTHは、しきい値以上の信号強度に対応したタイミング信号tSViTH によって、次のように示される。
(数6)
tSVWiTH = tSViTH × ELVi /90°
さらに、基準信号toutTHは、tSVWiTHによって、次のように示される。
(数7)
toutTH = Σ tSVWiTH / N
本変形例によれば、タイミング誤差の影響を低減できる。つまり、タイミング誤差が大きくなるタイミング信号に対する重み付けを小さくできればよい。
Furthermore, the receiving apparatus 100 may use both the elevation angle and the signal strength of the GPS satellite as information on reliability. For example, a threshold value may be provided for the signal strength, and the timing signal corresponding to a signal strength greater than the threshold value may be weighted by the elevation angle. The timing signal t SVWiTH weighted according to the elevation angle of the satellite is expressed as follows by the timing signal t SViTH corresponding to the signal intensity equal to or higher than the threshold value.
(Equation 6)
t SVWiTH = t SViTH × ELVi / 90 °
Further, the reference signal t outTH is indicated by t SVWiTH as follows.
(Equation 7)
t outTH = Σ t SVWiTH / N
According to this modification, the influence of the timing error can be reduced. That is, it is only necessary to reduce the weighting for the timing signal that increases the timing error.

本発明の実施例1から3において、統計処理部16は、統計処理として平均を実行している。しかしながらこれに限らず例えば、中央値などの処理を実行してもよい。その場合であっても、中央値などの処理を実行する前に、重み付けがなされればよい。本変形例によれば、さまざまな統計処理を使用できる。つまり、タイミング誤差の大きいタイミング信号の影響を小さくできればよい。   In the first to third embodiments of the present invention, the statistical processing unit 16 performs averaging as statistical processing. However, the present invention is not limited to this, and for example, processing such as median may be executed. Even in such a case, weighting may be performed before the processing such as the median is executed. According to this modification, various statistical processes can be used. That is, it is only necessary to reduce the influence of a timing signal having a large timing error.

本発明の実施例1から3において、受信装置100をGPSに適用している。しかしながらこれに限らず、受信装置100をGPS以外のシステムに適用してもよい。例えば、GLONASSやGALILEOである。本変形例によれば、さまざまなシステムに本発明を適用できる。つまり、受信装置100が衛星航法受信装置であればよい。   In the first to third embodiments of the present invention, the receiving device 100 is applied to GPS. However, the present invention is not limited to this, and the receiving device 100 may be applied to a system other than the GPS. For example, GLONASS or GALILEO. According to this modification, the present invention can be applied to various systems. That is, the receiving device 100 may be a satellite navigation receiving device.

本発明の実施例1から3において、統計処理部16は、GPS衛星の仰角によって、タイミング信号の時間成分に重み付けを行ってから、受信した信号のそれぞれに対応したタイミング信号間において、タイミング信号の時間成分を統計処理している。しかしながらこれに限らず例えば、信頼性に関する情報としてのGPS衛星の仰角を使用しながら、重み付け以外の処理によって統計処理を実行してもよい。そのひとつが、タイミング信号の選択である。すなわち、ある程度大きいGPS衛星の仰角に対応したタイミング信号を選択してから、統計処理を実行してもよい。本変形例によれば、仰角の小さい信号に対応したタイミング信号の影響を低減できる。つまり、複数のタイミング信号のうち、誤差を多く含んでいると想定されるものの影響を低減できればよい。   In the first to third embodiments of the present invention, the statistical processing unit 16 weights the time component of the timing signal according to the elevation angle of the GPS satellite, and then between the timing signals corresponding to each of the received signals, The time component is statistically processed. However, the present invention is not limited to this, and for example, statistical processing may be executed by processing other than weighting while using the elevation angle of a GPS satellite as information on reliability. One of them is timing signal selection. That is, statistical processing may be executed after selecting a timing signal corresponding to the elevation angle of a GPS satellite that is somewhat large. According to this modification, the influence of the timing signal corresponding to the signal having a small elevation angle can be reduced. That is, it is only necessary to reduce the influence of a plurality of timing signals that are assumed to contain many errors.

本発明の実施例2と3において、実施例1と同様に統計処理部16が重み付けを実行している。しかしながらこれに限らず例えば、重み付けを実行しなくてもよい。本変形例によれば、衛星信号受信部14と統計処理部16に対して、周知のGPS受信装置を使用できる。つまり、温度変化による発振周波数の変化を低減できればよい。   In the second and third embodiments of the present invention, the statistical processing unit 16 executes weighting as in the first embodiment. However, the present invention is not limited to this. For example, weighting may not be performed. According to this modification, a well-known GPS receiver can be used for the satellite signal receiver 14 and the statistical processor 16. That is, it is only necessary to reduce the change in the oscillation frequency due to the temperature change.

本発明の実施例3において、変化量導出部46は、温度変化の一次関数として変化量を導出した。しかしながらこれに限らず例えば、二次関数やそれ以上の高次関数として変化量を導出してもよい。本変形例によれば、補正値をより厳密に調節できる。つまり、発振部32における発振周波数の変化に対応した補正値を導出できればよい。   In the third embodiment of the present invention, the change amount deriving unit 46 derives the change amount as a linear function of the temperature change. However, the present invention is not limited to this. For example, the amount of change may be derived as a quadratic function or higher order function. According to this modification, the correction value can be adjusted more strictly. That is, it is only necessary to derive a correction value corresponding to a change in the oscillation frequency in the oscillation unit 32.

本発明の実施例3において、補正部40は、処理部56の後段にパラメータ記憶部を備えてもよい。パラメータ記憶部は、処理部56において以前に求めた変化量を記憶する。さらに、パラメータ記憶部は、変化量を記憶する際に、当該変化量を導出する際の温度変化の値と対応付ける。このような構成において、導出した変化量の値が毎回大きく異なる場合には、パラメータ記憶部に記憶された温度変化と変化量のテーブルを参照しつつ、温度変化から変化量を導出する。本変形例によれば、導出した変化量の値が毎回大きく異なる場合であっても、変化量を導出できる。また、変化量を対応づけるのは、絶対温度であってもよい。   In the third embodiment of the present invention, the correction unit 40 may include a parameter storage unit after the processing unit 56. The parameter storage unit stores the amount of change previously obtained by the processing unit 56. Furthermore, when storing the change amount, the parameter storage unit associates it with the value of the temperature change when deriving the change amount. In such a configuration, when the derived change value differs greatly every time, the change amount is derived from the temperature change while referring to the temperature change and change amount table stored in the parameter storage unit. According to the present modification, even when the derived change value differs greatly every time, the change amount can be derived. The change amount may be associated with an absolute temperature.

本発明の実施例1から3を任意に組み合わせた変形例も有効である。本変形例によれば、実施例1から3を組み合わせた効果を得ることができる。   A modification in which Embodiments 1 to 3 of the present invention are arbitrarily combined is also effective. According to this modification, it is possible to obtain an effect obtained by combining the first to third embodiments.

本発明の実施例1に係る受信装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the receiver which concerns on Example 1 of this invention. 図2(a)−(e)は、図1の統計処理部において処理されるべき信号のタイミングを示す図である。2A to 2E are diagrams showing signal timings to be processed in the statistical processing unit of FIG. 図1の統計処理部における処理の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the process in the statistical process part of FIG. 本発明の実施例2に係る受信装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the receiver which concerns on Example 2 of this invention. 図4の制御部における時定数制御の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the time constant control in the control part of FIG. 本発明の実施例3に係る受信装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the receiver which concerns on Example 3 of this invention. 図6の変動量導出部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fluctuation amount derivation | leading-out part of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 アンテナ、 14 衛星信号受信部、 16 統計処理部、 18 PLL、 28 位相比較部、 30 ループフィルタ、 32 発振部、 34 分周部、 36 制御部、 38 温度検知部、 40 補正部、 42 更新部、 44 温度検知部、 46 変化量導出部、 48 補正値導出部、 100 受信装置。   10 antennas, 14 satellite signal reception units, 16 statistical processing units, 18 PLL, 28 phase comparison units, 30 loop filters, 32 oscillation units, 34 frequency division units, 36 control units, 38 temperature detection units, 40 correction units, 42 updates Unit, 44 temperature detection unit, 46 change amount deriving unit, 48 correction value deriving unit, 100 receiving device.

Claims (13)

複数の送信装置からの信号をそれぞれ受信し、受信した信号のそれぞれに対応したタイミング信号と、受信した信号のそれぞれに対応したタイミング信号の信頼性に関する情報とを導出する衛星信号受信部と、
タイミング信号に対応した信頼性に関する情報を使用しつつ、受信した信号のそれぞれに対応したタイミング信号間において、タイミング信号の時間成分を統計処理する統計処理部と、
統計処理されたタイミング信号を基準にして、信号を発振させる発振部と、
を備えることを特徴とする発振装置。
A satellite signal receiving unit that receives signals from a plurality of transmission devices, derives timing signals corresponding to the received signals, and information on reliability of the timing signals corresponding to the received signals;
A statistical processing unit that statistically processes the time component of the timing signal between the timing signals corresponding to each of the received signals, while using information related to the reliability corresponding to the timing signal;
An oscillation unit that oscillates a signal on the basis of a statistically processed timing signal,
An oscillation device comprising:
前記衛星信号受信部は、前記信頼性に関する情報として、受信した信号のそれぞれに対応した信号強度や、受信した信号のそれぞれに対応した衛星の仰角を導出することを特徴とする請求項1に記載の発振装置。   The satellite signal receiving unit derives, as the reliability information, a signal intensity corresponding to each received signal and an elevation angle of the satellite corresponding to each received signal. Oscillation device. 前記統計処理部は、信号強度や衛星の仰角をパラメータとして、受信した信号のそれぞれに対応したタイミング信号間において、タイミング信号の時間成分を統計処理することを特徴とする請求項2に記載の発振装置。   3. The oscillation according to claim 2, wherein the statistical processing unit statistically processes a time component of the timing signal between timing signals corresponding to each of the received signals, using the signal intensity and the elevation angle of the satellite as parameters. apparatus. 前記統計処理部は、タイミング信号に対応した信頼性に関する情報によって、当該タイミング信号の時間成分に重み付けを行ってから、受信した信号のそれぞれに対応したタイミング信号間において、タイミング信号の時間成分を統計処理することを特徴とする請求項1に記載の発振装置。   The statistical processing unit weights the time component of the timing signal based on the reliability information corresponding to the timing signal, and then statistically analyzes the time component of the timing signal between the timing signals corresponding to the received signals. The oscillation device according to claim 1, wherein the oscillation device is processed. 前記衛星信号受信部は、前記信頼性に関する情報として、受信した信号のそれぞれに対応した信号強度を導出し、
前記統計処理部は、信号強度によって、タイミング信号の時間成分に重み付けを行うことを特徴とする請求項4に記載の発振装置。
The satellite signal receiving unit derives signal strength corresponding to each of the received signals as information on the reliability,
The oscillation device according to claim 4, wherein the statistical processing unit weights the time component of the timing signal according to the signal strength.
前記複数の送信装置は、複数の衛星であり、
前記衛星信号受信部は、前記信頼性に関する情報として、受信した信号のそれぞれに対応した衛星の仰角を導出し、
前記統計処理部は、衛星の仰角によって、タイミング信号の時間成分に重み付けを行うことを特徴とする請求項4または5に記載の発振装置。
The plurality of transmission devices are a plurality of satellites,
The satellite signal receiving unit derives the elevation angle of the satellite corresponding to each of the received signals as information on the reliability,
6. The oscillation device according to claim 4, wherein the statistical processing unit weights a time component of the timing signal according to an elevation angle of the satellite.
制御電圧によって発振周波数を調節しつつ、調節した発振周波数の信号を出力する発振部と、
前記発振部から出力される信号と、基準にされるべき信号との位相差を導出する位相比較部と、
前記位相比較部において導出された位相差を平滑化し、平滑化した位相差を制御電圧として前記発振部にフィードバックするループフィルタと、
前記発振部周辺の温度変化にもとづいて、前記ループフィルタの時定数を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする発振装置。
An oscillation unit that outputs a signal of the adjusted oscillation frequency while adjusting the oscillation frequency by the control voltage;
A phase comparison unit for deriving a phase difference between a signal output from the oscillation unit and a signal to be used as a reference;
A loop filter for smoothing the phase difference derived in the phase comparison unit and feeding back the smoothed phase difference as a control voltage to the oscillation unit;
A control unit for controlling a time constant of the loop filter based on a temperature change around the oscillation unit;
An oscillation device comprising:
制御電圧によって発振周波数を調節しつつ、調節した発振周波数の信号を出力する発振部と、
前記発振部から出力される信号と、基準にされるべき信号との位相差を導出する位相比較部と、
前記位相比較部において導出された位相差を平滑化するループフィルタと、
平滑化した位相差に対して、前記発振部周辺の温度変化に対応した補正値にもとづく補正を行い、補正した位相差を制御電圧として前記発振部にフィードバックする補正部と、
前記補正部において補正された位相差と、前記位相比較部において導出された位相差との差異に対して、前記発振部周辺の温度変化を反映させながら、補正値を更新し、更新した補正値を前記補正部に出力する更新部と、
を備えることを特徴とする発振装置。
An oscillation unit that outputs a signal of the adjusted oscillation frequency while adjusting the oscillation frequency by the control voltage;
A phase comparison unit for deriving a phase difference between a signal output from the oscillation unit and a signal to be used as a reference;
A loop filter for smoothing the phase difference derived in the phase comparison unit;
A correction unit that corrects the smoothed phase difference based on a correction value corresponding to a temperature change around the oscillation unit and feeds back the corrected phase difference as a control voltage to the oscillation unit;
The correction value is updated while reflecting the temperature change around the oscillation unit for the difference between the phase difference corrected by the correction unit and the phase difference derived by the phase comparison unit, and the updated correction value An update unit for outputting to the correction unit;
An oscillation device comprising:
前記更新部は、
前記発振部周辺の温度変化を取得する温度検知部と、
複数の前記差異と、複数の前記温度変化から、補正値の温度変化に対する変化量を導出する変化量導出部と、
前記温度検知部において取得された温度変化と、前記変化量導出部において導出された変化量とによって、補正値を更新し、更新した補正値を前記補正部に出力する補正値導出部と、
を備えることを特徴とする請求項8に記載の発振装置。
The update unit
A temperature detection unit for acquiring a temperature change around the oscillation unit;
A change amount deriving unit for deriving a change amount with respect to a temperature change of the correction value from the plurality of differences and the plurality of temperature changes;
A correction value deriving unit that updates a correction value according to the temperature change acquired in the temperature detection unit and the change amount derived in the change amount deriving unit, and outputs the updated correction value to the correction unit;
The oscillation device according to claim 8, further comprising:
前記変化量導出部は、
前記補正部において補正された位相差と、前記位相比較部において導出された位相差との差異を導出する手段と、
導出された差異と取得された温度変化を用いることによって、変化量を含んだ方程式を導出する手段と、
変化量を含んだ複数の方程式を統計処理することによって、変化量を導出する手段とを含むことを特徴とする請求項9に記載の発振装置。
The change amount derivation unit includes:
Means for deriving a difference between the phase difference corrected in the correction unit and the phase difference derived in the phase comparison unit;
Means for deriving an equation including the amount of change by using the derived difference and the obtained temperature change;
10. The oscillation device according to claim 9, further comprising means for deriving a change amount by statistically processing a plurality of equations including the change amount.
複数の送信装置からの受信信号のそれぞれに対応して導出されたタイミング信号間において、タイミング信号の時間成分を統計処理し、統計処理されたタイミング信号を基準にして、信号を発振させる発振方法であって、
受信信号のそれぞれに対応したタイミング信号の信頼性に関する情報も導出し、タイミング信号に対応した信頼性に関する情報によって、当該タイミング信号の時間成分に重み付けを行ってから、統計処理を行うことを特徴とする発振方法。
An oscillation method that statistically processes time components of timing signals between timing signals derived corresponding to each of received signals from a plurality of transmission devices, and oscillates the signals based on the statistically processed timing signals. There,
It also derives information on the reliability of the timing signal corresponding to each received signal, weights the time component of the timing signal with the information on the reliability corresponding to the timing signal, and then performs statistical processing. How to oscillate.
発振器において、制御電圧によって発振周波数を調節しつつ、調節した発振周波数の信号を出力するステップと、
前記発振器から出力される信号と、基準にされるべき信号との位相差をループフィルタによって平滑化し、平滑化した位相差を制御電圧として前記発振器にフィードバックするステップと、
前記発振器周辺の温度変化にもとづいて、前記ループフィルタの時定数を制御するステップと、
を備えることを特徴とする発振方法。
In the oscillator, adjusting the oscillation frequency with the control voltage and outputting a signal of the adjusted oscillation frequency;
Smoothing a phase difference between a signal output from the oscillator and a signal to be used as a reference by a loop filter, and feeding back the smoothed phase difference to the oscillator as a control voltage;
Controlling a time constant of the loop filter based on a temperature change around the oscillator;
An oscillation method comprising:
発振器において、制御電圧によって発振周波数を調節しつつ、調節した発振周波数の信号を出力するステップと、
前記発振器から出力される信号と、基準にされるべき信号との位相差をループフィルタによって平滑化するステップと、
平滑化した位相差に対して、前記発振器周辺の温度変化に対応した補正値にもとづく補正を行い、補正した位相差を制御電圧として前記発振器にフィードバックするステップと、
補正された位相差と、ループフィルタに入力される位相差との差異に対して、発振器周辺の温度変化を反映させながら、補正値を更新し、更新した補正値を前記フィードバックするステップに出力するステップと、
を備えることを特徴とする発振方法。
In the oscillator, adjusting the oscillation frequency with the control voltage and outputting a signal of the adjusted oscillation frequency;
Smoothing a phase difference between a signal output from the oscillator and a signal to be used as a reference by a loop filter;
Correcting the smoothed phase difference based on a correction value corresponding to a temperature change around the oscillator, and feeding back the corrected phase difference to the oscillator as a control voltage;
The correction value is updated while reflecting the temperature change around the oscillator with respect to the difference between the corrected phase difference and the phase difference input to the loop filter, and the updated correction value is output to the feedback step. Steps,
An oscillation method comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016220157A (en) * 2015-05-26 2016-12-22 セイコーエプソン株式会社 Standard signal generating device
US10383078B2 (en) 2017-03-17 2019-08-13 Seiko Epson Corporation Timing signal output device and electronic device

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