JP2012050059A

JP2012050059A - 発振周波数補正方法及び発振周波数補正装置

Info

Publication number: JP2012050059A
Application number: JP2011086637A
Authority: JP
Inventors: So-Dal Chae; 蔡松達; Hwang-Hum Chang; 張煌欽; Ching-Feng Hsieh; 謝青峰
Original assignee: Askey Computer Corp
Current assignee: Askey Computer Corp
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2012-03-08
Also published as: DE102011075165A1; TW201209542A; US20120049916A1

Abstract

【課題】電子製品の発振周波数を正確に補正するために用いる発振周波数補正方法を提供する。
【解決手段】発振周波数補正方法は、発振周波数に対応するクロック信号を生成するアジャスタブル周波数生成ユニットを有する電子製品の発振周波数を補正するために用いる。発振周波数補正方法は、標準周波数報時局から発信された時間電波信号を受信する上、前記時間電波信号を対応する複数のパルス信号に変換するステップＳ１と、前記複数のパルス信号及び前記クロック信号を演算し、対応する制御信号を生成するステップＳ２と、前記制御信号を利用することにより、前記アジャスタブル周波数生成ユニットが生成する前記クロック信号を調整し、対応する前記発振周波数を補正するステップＳ３と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、発振周波数補正方法及び発振周波数補正装置に関し、特に、電子製品の発振周波数を正確な周波数に容易に補正することができる方法及び装置に関する。

クロック信号（又は発振周波数）は、電子製品が動作するときの最も基本的な時間基準であるため、非常に重要である。また、電子製品内部の処理ユニット及び他の各ユニットは、正確なクロック信号がなければ、通信伝送を正確に行うことができない。例えば、複数の装置間においてデータ伝送を行うとき、まず、クロック信号を介して装置間の同期を取らなければならない。これにより、装置間は、同期状態の下、正確なデータ伝送を行うことができる。また、電子製品と外部周辺装置との間で通信又はデータ伝送を行うとき、クロック信号の重要性は、さらに顕著である。即ち、正確なクロック信号は、電子製品にとって非常に重要である。

一般に、電子製品中のクロック信号及びクロック信号に対応する発振周波数は、クロック生成器（又は周波数生成器）中の発振器によって生成される。しかし、クロック生成器は、温度、使用時間、環境、ノイズなどの影響を受けることにより、クロック信号の出力が不安定になったり、時間（又は周波数）がドリフト又は遅延した不正確なクロック信号（又は発振周波数）を生成したりする虞がある。

そこで、従来技術においては、上述の問題を解決するために、高精度発振器が使用される。高精度発振器は、正確なクロック信号を生成するために用いられる。しかし、高精度発振器を使用することにより、クロック生成器のコストが高くなる。

また、正確なクロック信号を確実に出力するためには、高精度発振器を使用する以外に、ネットワーク上のタイムプロトコルであるＮＴＰ、ＩＥＥＥ１５８８、ＧＰＳ、ＴＶなどの時間信号を組み合わせることにより、周波数の補正を動的に行う必要がある。例えば、特許文献１の「ＡＧＰＳｓｙｓｔｅｍｕｓｉｎｇＮＴＰｓｅｒｖｅｒａｎｄｍｅｔｈｏｄｆｏｒｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｏｆａｔｅｒｍｉｎａｌｕｓｉｎｇａＮＴＰｓｅｒｖｅｒ」においては、ネットワークタイムプロトコル（ＮｅｔｗｏｒｋＴｉｍｅＰｒｏｔｏｃｏｌ）が提供する時間情報を使用して時間補正を行うことにより、同期を実現する。しかし、ネットワークタイムプロトコルを使用する場合、予め、インターネットに接続する必要があるため、インターネットに接続する機能を有さない電子製品にとっては、明らかに不便である。従って、使用上、多くの制限がある。

そのため、クロック信号に対応する発振周波数を低コストで迅速かつ正確に補正するために用いることができる方法及び装置が求められていた。

米国特許第７２３６１２６号明細書

本発明の主な目的は、電子製品の発振周波数を正確に補正するために用いる発振周波数補正方法を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、電子製品の発振周波数を正確に補正するために用いる発振周波数補正装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によれば、発振周波数に対応するクロック信号を生成するアジャスタブル周波数生成ユニットを有する電子製品の発振周波数を補正するために用いる発振周波数補正方法であって、標準周波数報時局から発信された時間電波信号を受信する上、前記時間電波信号を対応する複数のパルス信号に変換するステップと、前記複数のパルス信号及び前記クロック信号を演算し、対応する制御信号を生成するステップと、前記制御信号を利用することにより、前記アジャスタブル周波数生成ユニットが生成する前記クロック信号を調整し、対応する前記発振周波数を補正するステップと、を含むことを特徴とする発振周波数補正方法が提供される。

また、前記複数のパルス信号及び前記クロック信号を演算するステップは、前記複数のパルス信号の時間長内の前記クロック信号の生成数を計算することによって行われることが好ましい。

また、前記制御信号は、電圧レベルであり、前記電圧レベルの変化を利用することにより、前記アジャスタブル周波数生成ユニットが生成する前記クロック信号を調整することが好ましい。

また、前記電圧レベルの変化は、前記アジャスタブル周波数生成ユニット中のバラクタの静電容量を調整するために用いられ、前記静電容量の変化は、前記発振周波数に対応する前記クロック信号を調整するために用いられることが好ましい。

上記課題を解決するために、本発明の第２の形態によれば、標準周波数報時局が発信する時間電波信号を受信可能な環境において応用される電子製品の発振周波数を補正するために用いる発振周波数補正装置であって、前記時間電波信号を受信するために用いられるアンテナと、前記時間電波信号を複数のパルス信号に変換するために用いられる信号処理回路と、を有する電波受信ユニットと、前記発振周波数に対応するクロック信号を生成するために用いられるアジャスタブル周波数生成ユニットと、前記電波受信ユニットと前記アジャスタブル周波数生成ユニットとをカップリングし、前記複数のパルス信号の時間長内の前記クロック信号の生成数の受信及び演算を行うことにより、対応する制御信号を生成し、前記制御信号をフィードバックすることにより、前記アジャスタブル周波数生成ユニットが生成する前記クロック信号を調整し、対応する前記発振周波数を補正するために用いる処理ユニットと、を備えることを特徴とする発振周波数補正装置が提供される。

また、前記制御信号は、電圧レベルであり、前記電圧レベルは、前記複数のパルス信号の時間長内の前記クロック信号の生成数の演算結果に基づき、変動されることが好ましい。

また、前記アジャスタブル周波数生成ユニットは、電圧レベルによって静電容量が制御されるバラクタを有することが好ましい。

また、前記バラクタは、接合キャパシタンス（ＪｕｎｃｔｉｏｎＣａｐａｃｉｔａｎｃｅ）、標準モードＭＯＳバラクタ（Ｓｔａｎｄａｒｄ−ｍｏｄｅＭＯＳＶａｒａｃｔｏｒ）、反転モードＭＯＳバラクタ（Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ−ｍｏｄｅＭＯＳＶａｒａｃｔｏｒ）又は蓄積モードＭＯＳバラクタ（Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ−ｍｏｄｅＭＯＳＶａｒａｃｔｏｒ）であることが好ましい。

本発明の発振周波数補正方法及び発振周波数補正装置は、従来技術と異なり、精密発振器又はインターネット中のネットワークタイムプロトコルを使用しなくても、電子製品中のアジャスタブル周波数生成ユニットが生成する発振周波数に対応するクロック信号を正確に補正することができる。

本発明の一実施形態による発振周波数補正方法を示す流れ図である。本発明の一実施形態による発振周波数補正方法におけるパルス信号及びクロック信号を示すタイミング図である。本発明の一実施形態による発振周波数補正装置を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、これによって本発明が限定されるものではない。

図１を参照する。図１に示すように、本発明の一実施形態による発振周波数補正方法は、電子製品の発振周波数を補正するために用いる。電子製品は、発振周波数に対応するパルス信号を生成するアジャスタブル周波数生成ユニットを有する。本発明の一実施形態による発振周波数補正方法は、ステップ１から始まる。

ステップ１：標準周波数報時局から発信された時間電波信号を受信する上、受信した時間電波信号を対応する複数のパルス信号に変換する。例えば、時間電波信号は、分、時、年、週などの時間情報を含む。また、複数のパルス信号も同様の時間情報を含む。さらに、図２に示すように、複数のパルス信号は、時間電波信号の識別を行うために用いられるスタートビットを含む。

上述の標準周波数報時局は、ＪＪＹ、ＢＰＣ、ＢＰＬ、ＤＣＦ７７、ＧＢＺ、ＨＢＧ、ＭＳＦ、ＲＢＵ、ＲＡＢ９９、ＲＪＨ−６３、ＲＪＨ−６９、ＲＪＨ−７７、ＲＪＨ−８６、ＲＪＨ−９０、ＲＴＺ、ＴＤＦ、ＷＷＶＢ、ＪＧ２ＡＳ又はＯＭＡであり、時間電波信号は、上述の標準周波数報時局が発信する時間電波信号である。

ステップ２：パルス信号及びクロック信号を演算する上、対応する制御信号を生成する。制御信号は、電圧レベルである。電圧レベルの変化を利用することにより、アジャスタブル周波数生成ユニットが生成するクロック信号を調整する。ここで、電圧レベルの変化は、アジャスタブル周波数生成ユニット中のバラクタの静電容量を調整するために用いられ、静電容量の変更は、発振周波数に対応するクロック信号を調整するために用いることができる。

本発明の一実施形態中、複数のパルス信号及びクロック信号の演算は、複数のパルス信号の時間長内のクロック信号の生成数を計算することにより行われる。また、この計算結果に基づき、対応する制御信号が生成される。例えば、図２中、時間電波信号の時間枠中、１分間が時間長とされる上、１分間がさらに０〜５９秒に再区分される。パルス信号は、０〜５９のパルス信号を有し、時間電波信号の時間長を表示するために用いられる。即ち、１つのパルス信号が１秒を示す。本発明の一実施形態中、“分”を例示する。“分”は、７つのパルス信号から構成される。演算は、７つのパルス信号を時間長として行われる上、この時間長内の対応するクロック信号の生成数を計算することにより、クロック信号が正確であるか否かを判断する。例えば、クロック信号の生成数が７つの場合は、クロック信号が７秒であることを示す。反対に、クロック信号の生成数が７つより多かったり少なかったりした場合、クロック信号が先行又は遅延していることを示す。また、先行又は遅延の結果に基づき、対応する制御信号が生成され、出力される。

ステップ３：制御信号を利用することにより、アジャスタブル周波数生成ユニットが生成するクロック信号を調整し、対応する発振周波数を補正する。例えば、まず、制御信号の電圧レベルの変化を利用することにより、アジャスタブル周波数生成ユニット中のバラクタの静電容量を調整する。次に、静電容量の変化を利用することにより、発振周波数に対応するクロック信号を調整し、対応する発振周波数を補正する。

図３を参照する。図３に示すように、本発明の一実施形態による発振周波数補正装置１は、標準周波数報時局２が発信する時間電波信号ＢＳを受信可能な環境中に応用され、電子製品の発振周波数を補正するために用いる。発振周波数補正装置１は、電波受信ユニット３、アジャスタブル周波数生成ユニット４及び処理ユニット５を含む。標準周波数報時局２は、ＪＪＹ、ＢＰＣ、ＢＰＬ、ＤＣＦ７７、ＧＢＺ、ＨＢＧ、ＭＳＦ、ＲＢＵ、ＲＡＢ９９、ＲＪＨ−６３、ＲＪＨ−６９、ＲＪＨ−７７、ＲＪＨ−８６、ＲＪＨ−９０、ＲＴＺ、ＴＤＦ、ＷＷＶＢ、ＪＧ２ＡＳ又はＯＭＡであり、時間電波信号ＢＳは、上述の標準周波数報時局が発信する時間電波信号ＢＳである。一般に、標準周波数報時局２は、セシウム原子時計に基づき、標準時間信号を有する時間電波信号ＢＳを発信する。

電波受信ユニット３は、時間電波信号ＢＳを受信するために用いられるアンテナ３２と、時間電波信号ＢＳを複数のパルス信号ＰＳに変換するために用いられる信号処理回路３４と、を含む。時間電波信号ＢＳ及び複数のパルス信号ＰＳは、図２に例示する。

アジャスタブル周波数生成ユニット４は、発振周波数に対応するクロック信号ＴＳを生成するために用いられる。ここで、アジャスタブル周波数生成ユニット４は、電圧レベルによって静電容量が制御されるバラクタＶＣを含む。アジャスタブル周波数生成ユニット４のバラクタＶＣには、電圧レベルにより、逆バイアスが供給される。バラクタＶＣに印加される逆バイアスが増大したとき、バラクタＶＣ内の導体面間の距離が長くなり、静電容量が低減すると共に、クロック信号の生成速度が低下する。反対に、バラクタＶＣに印加される逆バイアスが低減したとき、バラクタＶＣ内の導面間の距離が短くなり、静電容量が増大すると共に、クロック信号の生成速度が速くなる。即ち、電圧レベルを変更することにより、アジャスタブル周波数生成ユニット４が出力するクロック信号ＴＳを調整ことができる。バラクタＶＣは、例えば、接合キャパシタンス（ＪｕｎｃｔｉｏｎＣａｐａｃｉｔａｎｃｅ）、標準モードＭＯＳバラクタ（Ｓｔａｎｄａｒｄ−ｍｏｄｅＭＯＳＶａｒａｃｔｏｒ）、反転モードＭＯＳバラクタ（Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ−ｍｏｄｅＭＯＳＶａｒａｃｔｏｒ）又は蓄積モードＭＯＳバラクタ（Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ−ｍｏｄｅＭＯＳＶａｒａｃｔｏｒ）である。

処理ユニット５は、電波受信ユニット３とアジャスタブル周波数生成ユニット４とをカップリングする。処理ユニット５は、複数のパルス信号ＰＳの時間長内のクロック信号ＴＳの生成数の受信及び演算を行う上、対応する制御信号ＣＳを生成するために用いられる。また、処理ユニット５は、制御信号ＣＳをフィードバックすることにより、アジャスタブル周波数生成ユニット４が生成するクロック信号ＴＳを調整し、対応する電子製品の発振周波数を補正する。例えば、制御信号ＣＳは、電圧レベルである。この電圧レベルは、複数のパルス信号ＰＳの時間長内のクロック信号ＴＳの生成数の演算結果に基づき、変動される。また、変動された電圧レベルがフィードバックされることにより、アジャスタブル周波数生成ユニット４が生成するクロック信号ＴＳが調整され、対応する電子製品の発振周波数が補正される。

当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

１発振周波数補正装置
２標準周波数報時局
３電波受信ユニット
４アジャスタブル周波数生成ユニット
５処理ユニット
３２アンテナ
３４信号処理回路
ＢＳ電波信号
ＰＳパルス信号
ＴＳクロック信号
ＣＳ制御信号

Claims

発振周波数に対応するクロック信号を生成するアジャスタブル周波数生成ユニットを有する電子製品の発振周波数を補正するために用いる発振周波数補正方法であって、
標準周波数報時局から発信された時間電波信号を受信する上、前記時間電波信号を対応する複数のパルス信号に変換するステップと、
前記複数のパルス信号及び前記クロック信号を演算し、対応する制御信号を生成するステップと、
前記制御信号を利用することにより、前記アジャスタブル周波数生成ユニットが生成する前記クロック信号を調整し、対応する前記発振周波数を補正するステップと、を含むことを特徴とする発振周波数補正方法。
前記複数のパルス信号及び前記クロック信号を演算するステップは、前記複数のパルス信号の時間長内の前記クロック信号の生成数を計算することによって行われることを特徴とする請求項１に記載の発振周波数補正方法。
前記制御信号は、電圧レベルであり、前記電圧レベルの変化を利用することにより、前記アジャスタブル周波数生成ユニットが生成する前記クロック信号を調整することを特徴とする請求項１に記載の発振周波数補正方法。
前記電圧レベルの変化は、前記アジャスタブル周波数生成ユニット中のバラクタの静電容量を調整するために用いられ、前記静電容量の変化は、前記発振周波数に対応する前記クロック信号を調整するために用いられることを特徴とする請求項３に記載の発振周波数補正方法。
標準周波数報時局が発信する時間電波信号を受信可能な環境において応用される電子製品の発振周波数を補正するために用いる発振周波数補正装置であって、
前記時間電波信号を受信するために用いられるアンテナと、前記時間電波信号を複数のパルス信号に変換するために用いられる信号処理回路と、を有する電波受信ユニットと、
前記発振周波数に対応するクロック信号を生成するために用いられるアジャスタブル周波数生成ユニットと、
前記電波受信ユニットと前記アジャスタブル周波数生成ユニットとをカップリングし、前記複数のパルス信号の時間長内の前記クロック信号の生成数の受信及び演算を行うことにより、対応する制御信号を生成し、前記制御信号をフィードバックすることにより、前記アジャスタブル周波数生成ユニットが生成する前記クロック信号を調整し、対応する前記発振周波数を補正するために用いる処理ユニットと、を備えることを特徴とする発振周波数補正装置。
前記制御信号は、電圧レベルであり、前記電圧レベルは、前記複数のパルス信号の時間長内の前記クロック信号の生成数の演算結果に基づき、変動されることを特徴とする請求項５に記載の発振周波数補正装置。
前記アジャスタブル周波数生成ユニットは、電圧レベルによって静電容量が制御されるバラクタを有することを特徴とする請求項５に記載の発振周波数補正装置。
前記バラクタは、接合キャパシタンス（ＪｕｎｃｔｉｏｎＣａｐａｃｉｔａｎｃｅ）、標準モードＭＯＳバラクタ（Ｓｔａｎｄａｒｄ−ｍｏｄｅＭＯＳＶａｒａｃｔｏｒ）、反転モードＭＯＳバラクタ（Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ−ｍｏｄｅＭＯＳＶａｒａｃｔｏｒ）又は蓄積モードＭＯＳバラクタ（Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ−ｍｏｄｅＭＯＳＶａｒａｃｔｏｒ）であることを特徴とする請求項７に記載の発振周波数補正装置。