JP2011147107A - 瞬時に同期を確立しかつ保持できる同期発振器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも、セットもしくはリセット付きカウンタ22と同期検出手段24とから構成され、前記同期検出手段24において、同期入力信号の立上り点、立下り点、もしくはゼロ交差点のタイミングを検出し、前記タイミングにおいて、前記カウンタ22をセットしあるいはリセットすることで、同期入力信号と瞬時に同期を確立し、前記同期入力信号が休止しあるいは停止した場合、あるいは取去られた後にも、比較的に長時間、同期状態を高精度で保持することができる。
【選択図】図1
Description
数値制御発振器12はデジタル位相比較器11から出力される制御信号に応じて発振周波数が変化し、その同期出力信号が分周器13によってN分周され、位相比較器11の一方の端子に入力される。
また、請求項7に示すように、前記同期発振器10に入力される同期入力信号、前記同期発振器10から出力される同期出力信号、あるいはこれらの両方を、伝達位相誤差、中心周波数偏差、群遅延歪み、もしくはこれらの組合せが少ないかあるいは少なく微調整が可能な帯域通過フイルタに通し、前記同期出力信号に含まれるジッタ雑音を軽減する。
また、請求項9に示すように、前記基準発振器の出力信号を、位相同期発振器もしくは逓倍器を用いて、前記同期入力信号の10倍以上の周波数に変換し、前記クロック信号、サンプリング信号、もしくはこれらの両方として用いる。
図1は本発明の第1の実施の形態による同期発振器の構成図である。図1において、1は同期入力信号発生装置、2は基準発振器、3は同期入力信号生成手段、4は送信機、5、6はアンテナ又は送受波器、7は受信機、10は同期発振器、14は同期入力端子、15は同期出力端子、21は基準発振器、22はセットもしくはリセット付きのカウンタ、23は位相同期発振器、24は同期検出手段、25は帯域通過フイルタ、26はゼロ交差検出器もしくはコンパレータである。
なお、前記セットもしくはリセット付きカウンタ22は、前記基準発振器21の出力信号を、直接、あるいは位相同期発振器もしくは逓倍器23を用いて高い周波数に変換してクロック信号とし、前記クロック信号によって駆動されているものとする。
また、前記同期入力信号の周波数が1MHzの場合、セットもしくはリセットを3回継続することで、3マイクロ秒以内に、確実に同期を確立させることができる。
前記セットもしくはリセット信号34a、34bは数ビットが割付けられるので、同期確立に要する時間は前記ビット数に比例することとなる。
また、前記同期入力信号が、間欠発信でなく連続して発信される場合でも、同期入力信号に、直接もしくは間接に、同期確立誤差関数を付与することによって、瞬断もしくは多重伝搬が発生する有線回線もしくは無線回線にも、安価なコストで適用できる。
図6は、本発明の第2の実施の形態による同期発振器の構成図である。図6において、22はセットもしくはリセット付きの数値制御発振器、81は加算器、82はルックアップテーブル、83はデジタルアナログ変換器、84は帯域通過フイルタ、85はゼロ交差検出器、74はクロック信号の入力端子、76はセットもしくはリセット端子、75は出力端子である。
同期確立誤差関数生成手段27は、少なくとも、移相相手段51と、切替タッブ52a〜52nと、切替制御手段53とから構成される。
なお、前記同期確立誤差関数生成手段27は、ある種のシステムに適用する場合には、前記同期入力信号生成手段3の出力端子、あるいは前記ゼロ交差検出器26の出力端子に接続しても同様な効果が得られる。
複数のアンテナ又は送受波器6aと6bとはお互いに4分1波長以上離れて設置されており、両者をアンテナ切替器61を用いて順次にあるいは周期的に切替えながら無線信号を受信し、受信機25によって同期入力信号を復調すると、無線区間で生じる伝搬経路長の差もしくは多重伝搬等の影響で、両者の間で復調した同期入力信号の位相が異なり、両者間の相関性も小さいことが分かっている。
なお、前記アンテナ又は送受波器の数は、2基以上であれば多いほど、無線区間で生じる多重伝搬による同期誤差関数の付与効果が大きくなる。
カウンタもしくは数値制御発振器22のセットもしくはリセット信号の入力端子74には、前記同期入力信号がバースト信号として受信される間、前記同期検出手段24によって、同期入力信号の立ち上り、立下り、もしくはゼロ交差点のタイミングが検出されて、タイミング信号として入力される。
また、前記切替制御手段73もしくはアンテナ切替器61の切替えは、順序を決めて順番に行なうか、周期的に行なうか、ランダムに行なうか、あるいは任意の方法かのいずれかを選択する。
また、前記同期入力信号には、有線回線で伝送された信号、無線信号を復調した信号、連続的な信号、あるいは単一周波数であるいかなる種類の同期入力信号をも含めることができる。
また、前記同期発振器の用途によっては、同期入力信号を生成する側に、前記移相手段を設け、複数組の位相シフトを付与することでも同様な効果が得られる。
また、無線信号として、超音波信号、高周波信号、もしくは光信号が用いられ、超音波信号と光信号とは、送受波器を用いて発受信されるものとする。
また、複数の無線装置の間でアドホックネットワークを瞬時に構成する必要がある場合に、相互間の距離を瞬時に測定するために用いることができる。
2 基準発振器
3 同期入力信号生成手段
4 送信機
5、6、6a、6b アンテナ又は送受波器
7 受信機
10 同期発振器
21 基準発振器
22 セットもしくはリセット付きカウンタ
23 位相同期発振器
24 位相同期検出手段
25 帯域通過フイルタ
26 ゼロ交差検出器もしくはコンパレータ
27 同期確立誤差関数生成手段
Claims (9)
- 無線回線もしくは有線回線を通じて伝送される同期入力信号と瞬時に同期を確立し、かつ比較的に長時間同期を保持するための同期発振器において、前記同期発振器が、少なくとも、発振周波数が高安定である基準発振器と、前記基準発振器の出力信号を直接もしくは周波数を変換してサンプリング信号とし、同期入力信号の立上り点、立下り点、もしくはゼロ交差点のタイミングを検出するための同期検出手段と、前記基準発振器の出力信号を直接もしくは周波数を変換してクロック信号とし、前記クロック信号によって駆動されるセットもしくはリセット付きのカウンタもしくは数値制御発振器とから構成され、
前記同期検出手段が、前記検出したタイミングにおいて、前記カウンタもしくは数値制御発振器をセットしあるいはリセットして瞬時に同期を確立し、前記セットもしくはリセット付きのカウンタもしくは数値制御発振器が、前記同期入力信号が休止しあるいは停止している間も、高精度で比較的に長時間同期を保持しあるいは維持できる
ことを特徴とする瞬時に同期を確立しかつ保持できる同期発振器。
- 前記同期入力信号に同期確立誤差関数を付与するために、前記同期入力信号の立上り点、立下り点、もしくはゼロ交差点のタイミングを検出するために用いるサンプリング信号の位相を、複数組の移相手段を設けて異なった位相にシフトさせ、前記位相をシフトさせた複数組のサンプリング信号を、切替制御手段によって、順次にあるいは周期的に切替えることを特徴とする請求項第1項に記載の瞬時に同期を確立しかつ保持できる同期発振器。
- 前記同期入力信号に同期確立誤差関数を付与するために、前記同期入力信号の位相を、複数組の移相手段を設けて異なった位相にシフトさせ、前記位相をシフトさせた複数組の同期入力信号を、切替制御手段によって、順次にあるいは周期的に切替えることを特徴とする請求項第1項に記載の瞬時に同期を確立しかつ保持できる同期発振器。
- 前記同期入力信号に同期確立誤差関数を付与するために、同期入力信号発生装置側と同期発振器側とを無線回線で接続し、前記同期入力信号発生装置側、同期発振器側、もしくはこれらの両方に、複数のアンテナを設け、アンテナ切替器によって、順次にあるいは周期的に切替えることを特徴とする請求項第1項に記載の瞬時に同期を確立しかつ保持できる同期発振器。
- 前記同期確立誤差関数を付与するのに対応して、複数組のセットもしくはリセット付きのカウンタもしくは数値制御発振器を設け、前記同期入力信号が入力される間は、前記同期確立誤差関数を付与する側の切替制御手段もしくはアンテナ切替器を切替えるタイミングに合わせて、前記複数組のカウンタもしくは数値制御発振器を切替え、前記複数組のカウンタもしくは数値制御発振器を、順次にあるいは周期的に、セットしもしくはリセットして瞬時に同期を確立し、前記同期入力信号が休止しあるいは停止している間は、前記複数組のカウンタの動作を継続して同期を比較的に長時間保持しあるいは維持し、前記複数組のカウンタもしくは数値制御発振器の出力信号を順次にあるいは周期的に切替えて出力することを特徴とする請求項第2項から第4項までの何れかに該当する瞬時に同期を確立しかつ保持できる同期発振器。
- 前記位相シフトの合計が、前記サンプリング信号の1周期の長さ以上であることを特徴とする請求項第2項もしくは第3項に記載の瞬時に同期を確立しかつ保持できる同期発振器。
- 前記同期発振器に入力される同期入力信号、前記同期発振器から出力される同期出力信号、あるいはこれらの両方を、伝達位相誤差、中心周波数偏差、遅延歪み、もしくはこれらの組合せが少ないかあるいは少なく微調整が可能な帯域通過フイルタに通し、前記同期出力信号に含まれる雑音を軽減し、必要に応じてゼロ交差検出器によってデジタル信号に変換することを特徴とする請求項第5項に記載の瞬時に同期を確立しかつ保持できる同期発振器。
- 前記同期入力信号が間欠発信でなく連続して発信される場合でも、同期入力信号に、直接もしくは間接に、同期確立誤差関数を付与することによって、瞬断もしくは多重伝搬が発生する有線回線もしくは無線回線にも適用できることを特徴とする請求項第1項から第7項のいずれかに該当する瞬時に同期を確立しかつ保持できる同期発振器。
- 前記基準発振器の出力信号を、位相同期発振器もしくは逓倍器を用いて、前記同期入力信号の10倍以上の周波数に変換し、前記クロック信号、サンプリング信号、もしくはこれらの両方として用いることを特徴とする請求項第1項に記載の瞬時に同期を確立しかつ保持できる同期発振器。
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