JP2012060583A - Clock generator - Google Patents

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Kazuhiko Ishizawa
和彦 石澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact and inexpensive clock generator capable of outputting a highly accurate clock signal over a wide temperature range.SOLUTION: A clock generator includes a reference clock generating part 11 which generates a reference clock signal, a first oscillator 12 which generates a first clock signal, a first accuracy guaranteeing part 13 which generates a second clock signal in which the first clock signal is corrected to have the same frequency and the same phase as the reference clock signal, a temperature detection part 15, a second oscillator 17 which generates a third clock signal, a second accuracy guaranteeing part 18 which generates a fourth clock signal in which the third clock signal is corrected to have the same frequency and the same phase as the reference clock signal, and a clock switching part 20 which outputs the second clock signal when a temperature is within a guaranteed temperature range of the first oscillator 12 and outputs the fourth clock signal when the temperature is not within the guaranteed temperature range of the first oscillator 12.

Description

本発明は、温度に応じてクロック信号を切り替えて出力するクロック発生装置に関するものである。   The present invention relates to a clock generator that switches and outputs a clock signal according to temperature.

従来の無線基地局では、データ通信時に隣接する無線基地局との干渉を低減するために、各基地局はクロック発生装置を備え、基地局間でデータの送信タイミングの同期をとっている。データ通信速度が高速になるにつれて高い同期精度が要求されるため、クロック発生装置には高精度なクロック信号を供給可能なOCXO(恒温槽付水晶発振器:Oven Controlled Crystal Oscillator)が実装されている。   In a conventional radio base station, in order to reduce interference with an adjacent radio base station during data communication, each base station includes a clock generator and synchronizes data transmission timing between the base stations. Since high synchronization accuracy is required as the data communication speed increases, an OCXO (Oven Controlled Crystal Oscillator) capable of supplying a high-accuracy clock signal is mounted on the clock generator.

OCXOには、恒温槽内の温度を目標温度に安定させるまでの時間を短縮することが可能なものが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、基準発振器及びOCXO等の高精度発振器を使用し、高精度発振器を基準に出力用クロック信号の精度を高めるクロック信号出力装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。   OCXO is known that can shorten the time required to stabilize the temperature in the thermostatic chamber at a target temperature (see, for example, Patent Document 1). There is also known a clock signal output device that uses a high-precision oscillator such as a reference oscillator and OCXO and increases the accuracy of the output clock signal based on the high-precision oscillator (see, for example, Patent Document 2).

特開2007−259345号公報JP 2007-259345 A 再表2006/090831号公報Table 2006/090831

しかし、低温環境や高温環境でも確実に高精度なクロック信号を発生させるには、動作が保証されている温度範囲(以下、保証温度範囲という)が広いOCXOを使用する必要があり、このようなOCXOは非常に高価であるという問題があった。   However, in order to reliably generate a highly accurate clock signal even in a low temperature environment or a high temperature environment, it is necessary to use an OCXO having a wide temperature range in which operation is guaranteed (hereinafter referred to as a guaranteed temperature range). OCXO has a problem that it is very expensive.

また、特許文献1に記載のOCXOや特許文献2に記載のクロック信号出力装置を実装したとしても、保証温度範囲を広くすることは困難であり、基地局内部の雰囲気温度がOCXOの保証温度範囲を越えないように基地局を設計しなければならなかった。例えば、OCXOの雰囲気温度からの影響を極力小さくするために、オーブン部分を2重化したり、高熱部分を分離して別の筐体内に収め、OCXOを隔離したりしていた。そのため、基地局全体の構造が複雑となり、コスト及びサイズが増加するという問題があった。   Even if the OCXO described in Patent Document 1 or the clock signal output device described in Patent Document 2 is mounted, it is difficult to widen the guaranteed temperature range, and the ambient temperature inside the base station is the guaranteed temperature range of OCXO. The base station had to be designed not to exceed. For example, in order to reduce the influence of the OCXO from the ambient temperature as much as possible, the oven part is doubled, or the high heat part is separated and housed in a separate casing to isolate the OCXO. For this reason, there is a problem in that the structure of the entire base station becomes complicated and the cost and size increase.

本発明の目的は、上記問題を解決するため、広い温度範囲で高精度なクロック信号を出力可能な、安価でかつコンパクトなサイズのクロック発生装置を提供することにある。   In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an inexpensive and compact clock generator capable of outputting a highly accurate clock signal in a wide temperature range.

上記課題を解決するため、本発明に係るクロック発生装置は、基準クロック信号を生成する基準クロック生成部と、第1の保証温度範囲において動作が保証された、第1のクロック信号を生成する第1の発振器(OCXO)と、前記第1のクロック信号を、前記基準クロック信号と同じ周波数、同じ位相となるように補正した第2のクロック信号(OCXO_clk信号)を生成する第1の精度保証部(OCXO精度保証部)と、当該クロック発生装置近傍の温度を検知する温度検知部と、前記第1の保証温度範囲よりも広い第2の保証温度範囲において動作が保証された、第3のクロック信号を生成する第2の発振器(TCXO)と、前記第3のクロック信号を、前記基準クロック信号と同じ周波数、同じ位相となるように補正した第4のクロック信号(TCXO_clk信号)を生成する第2の精度保証部(TCXO精度保証部)と、前記温度検知部によって取得した温度が、前記第1の保証温度範囲内である場合には前記第2のクロック信号を出力し、前記第1の保証温度範囲外である場合には前記第4のクロック信号を出力するクロック切替部と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, a clock generator according to the present invention includes a reference clock generator that generates a reference clock signal, and a first clock signal that generates a first clock signal that is guaranteed to operate in a first guaranteed temperature range. 1 oscillator (OCXO) and a first accuracy assurance unit that generates a second clock signal (OCXO_clk signal) obtained by correcting the first clock signal so as to have the same frequency and the same phase as the reference clock signal (OCXO accuracy assurance unit), a temperature detection unit for detecting the temperature in the vicinity of the clock generator, and a third clock whose operation is guaranteed in a second guaranteed temperature range wider than the first guaranteed temperature range. A second oscillator (TCXO) that generates a signal, and a fourth clock in which the third clock signal is corrected to have the same frequency and the same phase as the reference clock signal. A second accuracy guarantee unit (TCXO accuracy guarantee unit) that generates a lock signal (TCXO_clk signal) and the temperature acquired by the temperature detection unit are within the first guarantee temperature range, the second A clock switching unit that outputs a clock signal and outputs the fourth clock signal when the temperature is outside the first guaranteed temperature range.

また、本発明に係るクロック発生装置において、補正テーブル生成部を更に備え、前記第1の精度保証部は、前記第1のクロック信号の前記基準クロック信号に対する第1の周波数偏差を検出し、前記第2の精度保証部は、前記第3のクロック信号の前記基準クロック信号に対する第2の周波数偏差を検出し、前記補正テーブル生成部は、前記温度検知部から取得した温度、前記第1の精度保証部から取得した前記第1の周波数偏差、及び前記第2の精度保証部から取得した前記第2の周波数偏差を対応付けた補正テーブルを生成し、前記第1の精度保証部は、ホールドオーバー発生時に前記温度検知部により取得した温度が前記第1の保証温度範囲内である場合には、前記補正テーブルを参照して該取得した温度に対応する第1の周波数偏差を求め、該第1の周波数偏差を補償する補正を施して前記第2のクロック信号を生成し、前記第2の精度保証部は、ホールドオーバー発生時に前記温度検知部により取得した温度が前記第1の保証温度範囲外である場合には、前記補正テーブルを参照して該取得した温度に対応する第2の周波数偏差を求め、該第2の周波数偏差を補償する補正を施して前記第4のクロック信号を生成することを特徴とする。   The clock generation device according to the present invention further includes a correction table generation unit, wherein the first accuracy assurance unit detects a first frequency deviation of the first clock signal with respect to the reference clock signal, and The second accuracy assurance unit detects a second frequency deviation of the third clock signal with respect to the reference clock signal, and the correction table generation unit detects the temperature acquired from the temperature detection unit, the first accuracy Generating a correction table in which the first frequency deviation obtained from the guarantee unit and the second frequency deviation obtained from the second accuracy guarantee unit are associated with each other, and the first accuracy guarantee unit includes a holdover When the temperature acquired by the temperature detection unit at the time of occurrence is within the first guaranteed temperature range, the first frequency deviation corresponding to the acquired temperature is referred to with reference to the correction table. The second clock signal is generated by performing correction for compensating for the first frequency deviation, and the second accuracy assurance unit detects the temperature acquired by the temperature detection unit when a holdover occurs. If the temperature is outside the guaranteed temperature range of 1, the second frequency deviation corresponding to the acquired temperature is obtained by referring to the correction table, and the fourth frequency deviation is corrected to compensate for the second frequency deviation. The clock signal is generated.

また、本発明に係るクロック発生装置において、前記第1の精度保証部は、前記第1の周波数偏差を、前記補正テーブルに記憶された、前記取得した温度に最も近い温度に対応付けられた周波数偏差とし、前記第2の精度保証部は、前記第2の周波数偏差を、前記補正テーブルに記憶された、前記取得した温度に最も近い温度に対応付けられた周波数偏差とすることを特徴とする。   Further, in the clock generator according to the present invention, the first accuracy assurance unit may associate the first frequency deviation with a frequency stored in the correction table and closest to the acquired temperature. The second accuracy guaranteeing unit sets the second frequency deviation as a frequency deviation stored in the correction table and associated with a temperature closest to the acquired temperature. .

また、本発明に係るクロック発生装置において、前記第1の精度保証部は、前記第1の周波数偏差を、前記補正テーブルに記憶された複数の周波数偏差の補間演算により求め、前記第2の精度保証部は、前記第2の周波数偏差を、前記補正テーブルに記憶された複数の周波数偏差の補間演算により求めることを特徴とする。   Further, in the clock generator according to the present invention, the first accuracy assurance unit obtains the first frequency deviation by interpolation calculation of a plurality of frequency deviations stored in the correction table, and the second accuracy is obtained. The guarantee unit obtains the second frequency deviation by interpolation of a plurality of frequency deviations stored in the correction table.

本発明によれば、保証温度範囲の広くない安価な発振器を用い、雰囲気温度が該発振器の保証温度範囲外に至った場合には、保証温度範囲の広い発振器に切り替えることにより、広い温度範囲で高精度なクロック信号を出力可能な、安価でかつコンパクトなサイズのクロック発生装置を提供することができる。   According to the present invention, an inexpensive oscillator with a wide guaranteed temperature range is used, and when the ambient temperature is outside the guaranteed temperature range of the oscillator, switching to an oscillator with a wide guaranteed temperature range enables a wide temperature range. An inexpensive and compact clock generator capable of outputting a highly accurate clock signal can be provided.

本発明による一実施形態のクロック発生装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the clock generator of one Embodiment by this invention. 本発明による一実施形態のクロック発生装置の補正テーブルの生成動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the production | generation operation | movement of the correction table of the clock generator of one Embodiment by this invention. 本発明による一実施形態のクロック発生装置のクロックの切替動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the switching operation | movement of the clock of the clock generator of one Embodiment by this invention. 本発明による一実施形態のクロック発生装置のホールドオーバー発生時の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement at the time of the holdover generation | occurrence | production of the clock generator of one Embodiment by this invention.

以下、本発明によるクロック発生装置の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of a clock generator according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明による一実施形態のクロック発生装置の構成を示すブロック図である。本実施形態のクロック発生装置1は、基準クロック生成部11と、OCXO12と、OCXO精度保証部13と、時刻取得部14と、温度検知部15と、補正テーブル生成部16と、TCXO(温度保障型水晶発振器:Temperature Compensated Crystal Oscillator)17と、TCXO精度保証部18と、切替タイミング生成部19と、クロック切替部20とを備える。補正テーブル生成部16は、OCXO補正テーブル161と、TCXO補正テーブル162とを備える。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a clock generator according to an embodiment of the present invention. The clock generator 1 according to the present embodiment includes a reference clock generator 11, an OCXO 12, an OCXO accuracy guarantee unit 13, a time acquisition unit 14, a temperature detection unit 15, a correction table generation unit 16, and a TCXO (temperature guarantee). A crystal oscillator (Temperature Compensated Crystal Oscillator) 17, a TCXO accuracy guarantee unit 18, a switching timing generation unit 19, and a clock switching unit 20 are provided. The correction table generation unit 16 includes an OCXO correction table 161 and a TCXO correction table 162.

基準クロック生成部11は、GPS(Global Positioning System)衛星の電波を受信して基準クロック信号(例えば、1pps信号)を生成し、OCXO精度保証部13及びTCXO精度保証部18に出力する。なお、基準クロック信号は、IEEE1588などのネットワーク制御により生成してもよい。   The reference clock generation unit 11 receives a radio wave of a GPS (Global Positioning System) satellite, generates a reference clock signal (for example, a 1 pps signal), and outputs the reference clock signal to the OCXO accuracy assurance unit 13 and the TCXO accuracy assurance unit 18. The reference clock signal may be generated by network control such as IEEE 1588.

OCXO12は、保証温度範囲は広くない(例えば0℃〜70℃)が、この保証温度範囲内において高精度なクロック信号を出力する恒温槽付水晶発振器である。クロック発生装置1は、GPS衛星からの信号を捕捉できなくなる状態(この状態をホールドオーバーという)が発生してもクロック信号を提供できるように、OCXO12により生成したクロックを使用する。なお、本実施形態ではOCXOを採用しているが、これに限定されるものではなく、定常状態の平均的な使用温度範囲における性能を満足する発振器であればよい。   The OCXO 12 is a constant-temperature bath crystal oscillator that outputs a highly accurate clock signal within the guaranteed temperature range, although the guaranteed temperature range is not wide (for example, 0 ° C. to 70 ° C.). The clock generator 1 uses the clock generated by the OCXO 12 so that a clock signal can be provided even when a state in which a signal from a GPS satellite cannot be captured (this state is referred to as holdover) occurs. In this embodiment, OCXO is adopted, but the present invention is not limited to this, and any oscillator that satisfies the performance in the average operating temperature range in a steady state may be used.

OCXO精度保証部13は、OCXO12から入力されるクロック信号を分周し、基準クロック生成部11から入力される基準クロック信号と同じ周波数、同じ位相となるように、周波数及び位相を補正したOCXO_clk信号を生成し、OCXO_clk信号をクロック切替部20に出力する。また、OCXO精度保証部13は、OCXO12の保証温度範囲での周波数偏差(周波数誤差)を検出し、周波数偏差を補正テーブル生成部16に出力する。   The OCXO accuracy assurance unit 13 divides the clock signal input from the OCXO 12, and the OCXO_clk signal is corrected in frequency and phase so that the frequency and phase are the same as those of the reference clock signal input from the reference clock generation unit 11. And the OCXO_clk signal is output to the clock switching unit 20. The OCXO accuracy assurance unit 13 detects a frequency deviation (frequency error) in the guaranteed temperature range of the OCXO 12 and outputs the frequency deviation to the correction table generation unit 16.

時刻取得部14は、例えば、内蔵された時計、GPS衛星から送信されるGPS信号に含まれる時刻データ(UTC時刻)等から時刻を取得し、取得した時刻を補正テーブル生成部16に出力する。   The time acquisition unit 14 acquires time from, for example, a built-in clock, time data (UTC time) included in a GPS signal transmitted from a GPS satellite, and outputs the acquired time to the correction table generation unit 16.

温度検知部15は、クロック発生装置1近傍の温度、好適にはOCXO12及びTCXO17近傍の温度を検知し、検知した温度を補正テーブル生成部16、及び切替タイミング生成部19に出力する。温度検知部15は、例えば、接触式の白金測温抵抗体、サーミスタ、熱電対等、又は非接触式の放射温度計等によって構成される。   The temperature detection unit 15 detects the temperature near the clock generator 1, preferably the temperature near the OCXO 12 and the TCXO 17, and outputs the detected temperature to the correction table generation unit 16 and the switching timing generation unit 19. The temperature detector 15 is configured by, for example, a contact type platinum resistance temperature detector, a thermistor, a thermocouple, or a non-contact type radiation thermometer.

TCXO17は、OCXO12よりも保証温度範囲が広い(例えば−40℃〜85℃)が、OCXO12よりも周波数偏差の大きな温度保障型水晶発振器である。なお、本実施形態ではTCXOを採用しているが、これに限定されるものではなく、通常的に使用される発振器であるOCXO12よりも保証温度範囲の広い発振器であればよい。   The TCXO 17 is a temperature-guaranteed crystal oscillator having a guaranteed temperature range wider than that of the OCXO 12 (for example, −40 ° C. to 85 ° C.), but having a larger frequency deviation than the OCXO 12. In the present embodiment, TCXO is adopted, but the present invention is not limited to this, and any oscillator having a wider guaranteed temperature range than OCXO12 that is a commonly used oscillator may be used.

TCXO精度保証部18は、TCXO17から入力されるクロック信号を分周し、基準クロック生成部11から入力される基準クロック信号と同じ周波数、同じ位相となるように、周波数及び位相を補正したTCXO_clk信号を生成し、TCXO_clk信号をクロック切替部20に出力する。また、TCXO17の保証温度範囲での周波数偏差(周波数誤差)を検出し、周波数偏差を補正テーブル生成部16に出力する。   The TCXO accuracy assurance unit 18 divides the clock signal input from the TCXO 17 and corrects the frequency and phase so that the frequency and phase are the same as the reference clock signal input from the reference clock generation unit 11. And outputs the TCXO_clk signal to the clock switching unit 20. Further, a frequency deviation (frequency error) in the guaranteed temperature range of the TCXO 17 is detected, and the frequency deviation is output to the correction table generation unit 16.

補正テーブル生成部16は、時刻取得部14から入力される時刻、温度検知部15から入力される温度、及びOCXO精度保証部13から入力される周波数偏差を対応付けたOCXO補正テーブル161を生成し、記憶する。同様に、時刻取得部14から入力される時刻、温度検知部15から入力される温度、及びTCXO精度保証部18から入力される周波数偏差を対応付けたTCXO補正テーブル162を生成し、記憶する。   The correction table generation unit 16 generates an OCXO correction table 161 that associates the time input from the time acquisition unit 14, the temperature input from the temperature detection unit 15, and the frequency deviation input from the OCXO accuracy assurance unit 13. ,Remember. Similarly, a TCXO correction table 162 in which the time input from the time acquisition unit 14, the temperature input from the temperature detection unit 15, and the frequency deviation input from the TCXO accuracy assurance unit 18 are generated and stored.

切替タイミング生成部19は、温度検知部15から取得した温度がOCXO12の保証温度範囲内であるか否かを判定し、判定結果を示す切替信号をクロック切替部20に出力する。   The switching timing generation unit 19 determines whether the temperature acquired from the temperature detection unit 15 is within the guaranteed temperature range of the OCXO 12 and outputs a switching signal indicating the determination result to the clock switching unit 20.

また、切替タイミング生成部19は、温度検知部15から取得した温度がOCXO12の保証温度範囲内であると判定した場合には、消費電力や放射ノイズを抑えるためにTCXO17の発振を停止させ、温度検知部15から取得した温度がOCXO12の保証温度範囲外であると判定した場合にのみTCXO17を発振させるように制御してもよい。   In addition, when the switching timing generation unit 19 determines that the temperature acquired from the temperature detection unit 15 is within the guaranteed temperature range of the OCXO 12, the switching timing generation unit 19 stops the oscillation of the TCXO 17 in order to suppress power consumption and radiation noise. The TCXO 17 may be controlled to oscillate only when it is determined that the temperature acquired from the detection unit 15 is outside the guaranteed temperature range of the OCXO 12.

クロック切替部20は、切替タイミング生成部19から入力される切替信号に従って、クロック信号の瞬断を発生させることなく、OCXO精度保証部13から入力されるOCXO_clk信号と、TCXO精度保証部18から入力されるTCXO_clk信号とを切り替えて、いずれか一方をクロック信号として出力する。すなわち、クロック切替部20は、切替信号が、温度検知部15から取得した温度がOCXO12の保証温度範囲内であることを示していた場合にはOCXO_clk信号を出力し、OCXO12の保証温度範囲外であることを示していた場合にはTCXO_clk信号を出力する。クロック切替部20は、信号を切り替える際には、位相シフト回路(図示せず)により、OCXO_clk信号とTCXO_clk信号との位相を揃えてから出力する。   The clock switching unit 20 receives the OCXO_clk signal input from the OCXO accuracy assurance unit 13 and the TCXO accuracy assurance unit 18 without causing an instantaneous interruption of the clock signal in accordance with the switching signal input from the switching timing generation unit 19. The TCXO_clk signal is switched, and one of them is output as a clock signal. That is, the clock switching unit 20 outputs the OCXO_clk signal when the switching signal indicates that the temperature acquired from the temperature detection unit 15 is within the guaranteed temperature range of the OCXO 12, and is outside the guaranteed temperature range of the OCXO 12. If it indicates that there is, a TCXO_clk signal is output. When switching the signal, the clock switching unit 20 outputs the signal after aligning the phases of the OCXO_clk signal and the TCXO_clk signal by a phase shift circuit (not shown).

なお、OCXO補正テーブル161及びTCXO補正テーブル162をまとめて一つの補正テーブルとしてもよく、その場合には、以下の説明における「OCXO補正テーブル161」を「補正テーブル内のOCXO12に関するテーブル」と、「TCXO補正テーブル162」を「補正テーブル内のTCXO17に関するテーブル」と読み替えるものとする。   The OCXO correction table 161 and the TCXO correction table 162 may be combined into one correction table. In that case, the “OCXO correction table 161” in the following description will be referred to as “table related to the OCXO 12 in the correction table” and “ It is assumed that “TCXO correction table 162” is read as “table related to TCXO 17 in the correction table”.

図2は、クロック発生装置1の補正テーブル生成動作を示すフローチャートである。クロック発生装置1は、補正テーブル生成部16により、温度検知部15から温度を取得し(ステップS101)、時刻取得部14から時刻を取得し(ステップS102)、OCXO精度保証部13からOCXO12の周波数偏差を取得し(ステップS103)、これらを対応付けたOCXO補正テーブル161を生成する(ステップS104)。同様に、クロック発生装置1は、補正テーブル生成部16により、時刻取得部14から時刻を取得し(ステップS101)、温度検知部15から温度を取得し(ステップS102)、TCXO精度保証部18からTCXO17の周波数偏差を取得し(ステップS103)、これらを対応付けたTCXO補正テーブル162を生成する(ステップS104)。クロック発生装置1は、このような補正テーブル生成処理を所定の間隔で行う。   FIG. 2 is a flowchart showing the correction table generation operation of the clock generator 1. The clock generator 1 acquires the temperature from the temperature detection unit 15 by the correction table generation unit 16 (step S101), acquires the time from the time acquisition unit 14 (step S102), and the frequency of the OCXO 12 from the OCXO accuracy assurance unit 13 The deviation is acquired (step S103), and the OCXO correction table 161 in which these are associated is generated (step S104). Similarly, the clock generator 1 acquires the time from the time acquisition unit 14 by the correction table generation unit 16 (step S101), acquires the temperature from the temperature detection unit 15 (step S102), and from the TCXO accuracy assurance unit 18 The frequency deviation of the TCXO 17 is acquired (step S103), and the TCXO correction table 162 in which these are associated is generated (step S104). The clock generator 1 performs such correction table generation processing at predetermined intervals.

なお、クロック発生装置1は、ステップS101にて取得した温度がOCXO12の保証温度範囲内である場合にはOCXO補正テーブル161のみを生成し、OCXO12の保証温度範囲外である場合にはTCXO補正テーブル162のみを生成してもよい。下記の表1に、OCXO補正テーブル161の一例を示す。   The clock generator 1 generates only the OCXO correction table 161 when the temperature acquired in step S101 is within the guaranteed temperature range of the OCXO 12, and the TCXO correction table when it is outside the guaranteed temperature range of the OCXO 12. Only 162 may be generated. Table 1 below shows an example of the OCXO correction table 161.

Figure 2012060583
Figure 2012060583

クロック発生装置1は、過去に近い温度におけるデータを取得している場合には、時刻及び周波数偏差を取得しないようにすることもできるが、周波数偏差はOCXO12、TCXO17の使用時間、使用環境に応じて変化することも考えられるため、最新の周波数偏差を常に更新するのが好適である。クロック発生装置1は、TCXO17の周波数偏差が大きい場合には、同一温度に対して複数回の周波数偏差を取得し、その平均値をTCXO補正テーブル162に記憶するようにしてもよい。   When the clock generator 1 has acquired data at a temperature close to the past, the clock generator 1 may be configured not to acquire the time and frequency deviation, but the frequency deviation depends on the usage time and usage environment of the OCXO 12 and TCXO 17. Therefore, it is preferable to always update the latest frequency deviation. When the frequency deviation of the TCXO 17 is large, the clock generator 1 may acquire the frequency deviation a plurality of times for the same temperature and store the average value in the TCXO correction table 162.

図3は、クロック発生装置1のクロックの切替動作を示すフローチャートである。クロック発生装置1は、温度検知部15により、温度を取得する(ステップS201)。そして、切替タイミング生成部19により、ステップS201にて取得した温度がOCXO12の保証温度範囲内であるか否かを判定する(ステップS202)。   FIG. 3 is a flowchart showing the clock switching operation of the clock generator 1. The clock generation device 1 acquires the temperature by the temperature detection unit 15 (step S201). Then, the switching timing generation unit 19 determines whether or not the temperature acquired in step S201 is within the guaranteed temperature range of the OCXO 12 (step S202).

クロック発生装置1は、ステップS202にて取得した温度がOCXO12の保証温度範囲内でないと判定した場合には、TCXO精度保証部18によりTCXO_clk信号を生成し(ステップS203)、クロック切替部20によりTCXO_clk信号を出力する(ステップS204)。   When it is determined that the temperature acquired in step S202 is not within the guaranteed temperature range of the OCXO 12, the clock generator 1 generates a TCXO_clk signal by the TCXO accuracy assurance unit 18 (step S203), and the clock switching unit 20 generates the TCXO_clk. A signal is output (step S204).

一方、ステップS202にて取得した温度がOCXO12の保証温度範囲内であると判定した場合には、クロック発生装置1は、クロック切替部20によりOCXO_clk信号を出力する(ステップS205)。クロック発生装置1は、このようなクロックの切替処理を所定の間隔で行う。   On the other hand, when it is determined that the temperature acquired in step S202 is within the guaranteed temperature range of the OCXO 12, the clock generator 1 outputs an OCXO_clk signal by the clock switching unit 20 (step S205). The clock generator 1 performs such clock switching processing at predetermined intervals.

図4は、クロック発生装置1のホールドオーバー発生時の動作を示すフローチャートである。クロック発生装置1は、基準クロック生成部11により、ホールドオーバーが発生したか否かを検知する(ステップS301)。ホールドオーバーが発生した場合には、温度検知部15により温度を取得する(ステップS302)。   FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the clock generator 1 when a holdover occurs. In the clock generator 1, the reference clock generator 11 detects whether or not a holdover has occurred (step S301). If a holdover has occurred, the temperature is acquired by the temperature detector 15 (step S302).

ステップS302にて取得した温度がOCXO12の保証温度範囲内である場合には、クロック発生装置1はOCXO精度保証部13により、OCXO補正テーブル161を参照し、取得した温度に対応する周波数偏差を求める(ステップS303)。同様に、ステップS302にて取得した温度がOCXO12の保証温度範囲外である場合には、クロック発生装置1はTCXO精度保証部18により、TCXO補正テーブル162を参照し、取得した温度に対応する周波数偏差を求める(ステップS303)。   When the temperature acquired in step S302 is within the guaranteed temperature range of the OCXO 12, the clock generator 1 refers to the OCXO correction table 161 by the OCXO accuracy assurance unit 13 and obtains a frequency deviation corresponding to the acquired temperature. (Step S303). Similarly, when the temperature acquired in step S302 is outside the guaranteed temperature range of the OCXO 12, the clock generator 1 uses the TCXO accuracy assurance unit 18 to refer to the TCXO correction table 162 and use the frequency corresponding to the acquired temperature. A deviation is obtained (step S303).

OCXO_clk信号は、基準クロック生成部11からの基準クロック信号に同期させることができなくなると、ステップS303にて取得した周波数偏差分だけ誤差が生じていると考えられる。そこで、ステップS302にて取得した温度がOCXO12の保証温度範囲内である場合には、クロック発生装置1はOCXO精度保証部13により、ステップS303にて取得した周波数偏差を補償する補正を施したOCXO_clk信号を生成し、クロック切替部20によりクロック信号として出力する(ステップS304)。同様に、ステップS302にて取得した温度がOCXO12の保証温度範囲外である場合には、クロック発生装置1はTCXO精度保証部18により、ステップS303にて取得した周波数偏差を補償する補正を施したTCXO_clk信号を生成し、クロック切替部20によりクロック信号として出力する(ステップS304)。   If the OCXO_clk signal cannot be synchronized with the reference clock signal from the reference clock generation unit 11, it is considered that an error has occurred by the frequency deviation acquired in step S303. Therefore, when the temperature acquired in step S302 is within the guaranteed temperature range of the OCXO 12, the clock generator 1 uses the OCXO accuracy assurance unit 13 to perform OCXO_clk that has been corrected to compensate for the frequency deviation acquired in step S303. A signal is generated and output as a clock signal by the clock switching unit 20 (step S304). Similarly, when the temperature acquired in step S302 is outside the guaranteed temperature range of the OCXO 12, the clock generator 1 performs correction for compensating for the frequency deviation acquired in step S303 by the TCXO accuracy assurance unit 18. A TCXO_clk signal is generated and output as a clock signal by the clock switching unit 20 (step S304).

ステップS303において、周波数偏差を求める方法は幾つか考えられる。第1の方法では、クロック発生装置1は、OCXO精度保証部13又はTCXO精度保証部18により、OCXO補正テーブル161又はTCXO補正テーブル162を参照し、ステップS302にて取得した温度に最も近い温度を検索し、該温度に対応付けられた周波数偏差を求める。検索した温度に近似する温度が複数記憶されている場合には、温度に対応付けられた時刻(日付)が一番最近である周波数偏差とする。   In step S303, several methods for obtaining the frequency deviation are conceivable. In the first method, the clock generator 1 refers to the OCXO correction table 161 or the TCXO correction table 162 by the OCXO accuracy assurance unit 13 or the TCXO accuracy assurance unit 18, and selects the temperature closest to the temperature acquired in step S302. The frequency deviation associated with the temperature is obtained by searching. When a plurality of temperatures approximate to the searched temperature are stored, the frequency deviation with the latest time (date) associated with the temperature is set.

第2の方法では、クロック発生装置1は、OCXO精度保証部13又はTCXO精度保証部18により、OCXO補正テーブル161又はTCXO補正テーブル162を参照し、ステップS302にて取得した温度近辺の複数の温度を検索し、該温度に対応付けられた複数の周波数偏差を取得し、取得した複数の周波数偏差の補間演算(例えば、線形補間、又はラグランジュ補間、スプライン補間、ニュートン補間等の非線形補間による演算)により周波数偏差を求める。   In the second method, the clock generator 1 refers to the OCXO correction table 161 or the TCXO correction table 162 by the OCXO accuracy guarantee unit 13 or the TCXO accuracy guarantee unit 18, and a plurality of temperatures near the temperature acquired in step S302. To obtain a plurality of frequency deviations associated with the temperature, and an interpolation operation of the obtained plurality of frequency deviations (for example, a linear interpolation or a calculation by nonlinear interpolation such as Lagrange interpolation, spline interpolation, Newton interpolation) To obtain the frequency deviation.

このように、本実施形態のクロック発生装置1によれば、保証温度範囲の広くない安価なOCXO12を用い、雰囲気温度がOCXO12の保証温度範囲外に至った場合には、TCXO精度保証部18が出力するクロック信号に切り替えることにより、広い温度範囲で高精度なクロック信号を出力することができる。かかるクロック発生装置1は、安価でかつコンパクトなサイズで提供することができる。   As described above, according to the clock generator 1 of this embodiment, when the inexpensive OCXO 12 having a wide guaranteed temperature range is used and the ambient temperature is outside the guaranteed temperature range of the OCXO 12, the TCXO accuracy guarantee unit 18 By switching to an output clock signal, a highly accurate clock signal can be output over a wide temperature range. Such a clock generator 1 can be provided at a low cost and in a compact size.

また、ホールドオーバーが発生した場合には、OCXO補正テーブル161又はTCXO補正テーブル162を参照して周波数偏差を求めることにより、クロック信号の精度を保証することができる。温度検知部15により取得した温度における周波数偏差が補正テーブルに記憶されていない場合でも、周波数偏差の近似値を用いることができる。特に、補正テーブルに記憶された複数の周波数偏差の補間演算を行うことで、精度の高い周波数偏差値を算出することができる。   Further, when a holdover occurs, the accuracy of the clock signal can be guaranteed by obtaining the frequency deviation with reference to the OCXO correction table 161 or the TCXO correction table 162. Even when the frequency deviation at the temperature acquired by the temperature detector 15 is not stored in the correction table, an approximate value of the frequency deviation can be used. In particular, a highly accurate frequency deviation value can be calculated by performing an interpolation calculation of a plurality of frequency deviations stored in the correction table.

上述の実施形態は、代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。従って、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、補正テーブル生成部16を備えず、温度に応じてOCXO_clk信号とTCXO_clk信号とを切り替えるのみの構成としてもよい。また、TCXO精度保証部18は、雰囲気温度がOCXO12の保証温度範囲内であるか否かに関わらず、絶えずTCXO_clk信号を出力するようにしてもよい。   Although the above embodiments have been described as representative examples, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and substitutions can be made within the spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited by the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims. For example, the correction table generation unit 16 may not be provided, and only the OCXO_clk signal and the TCXO_clk signal may be switched according to the temperature. Further, the TCXO accuracy assurance unit 18 may continuously output the TCXO_clk signal regardless of whether or not the ambient temperature is within the guaranteed temperature range of the OCXO 12.

1 クロック発生装置
11 基準クロック生成部
12 OCXO
13 OCXO精度保証部
14 時刻取得部
15 温度検知部
16 補正テーブル生成部
161 OCXO補正テーブル
162 TCXO補正テーブル
17 TCXO
18 TCXO精度保証部
19 切替タイミング生成部
20 クロック切替部
1 Clock generator 11 Reference clock generator 12 OCXO
13 OCXO accuracy guarantee unit 14 Time acquisition unit 15 Temperature detection unit 16 Correction table generation unit 161 OCXO correction table 162 TCXO correction table 17 TCXO
18 TCXO Accuracy Assurance Unit 19 Switching Timing Generation Unit 20 Clock Switching Unit

Claims (4)

基準クロック信号を生成する基準クロック生成部と、
第1の保証温度範囲において動作が保証された、第1のクロック信号を生成する第1の発振器と、
前記第1のクロック信号を、前記基準クロック信号と同じ周波数、同じ位相となるように補正した第2のクロック信号を生成する第1の精度保証部と、
当該クロック発生装置近傍の温度を検知する温度検知部と、
前記第1の保証温度範囲よりも広い第2の保証温度範囲において動作が保証された、第3のクロック信号を生成する第2の発振器と、
前記第3のクロック信号を、前記基準クロック信号と同じ周波数、同じ位相となるように補正した第4のクロック信号を生成する第2の精度保証部と、
前記温度検知部によって取得した温度が、前記第1の保証温度範囲内である場合には前記第2のクロック信号を出力し、前記第1の保証温度範囲外である場合には前記第4のクロック信号を出力するクロック切替部と、
を備えることを特徴とするクロック発生装置。
A reference clock generator for generating a reference clock signal;
A first oscillator that generates a first clock signal that is guaranteed to operate in a first guaranteed temperature range;
A first accuracy assurance unit that generates a second clock signal obtained by correcting the first clock signal so as to have the same frequency and phase as the reference clock signal;
A temperature detector for detecting the temperature in the vicinity of the clock generator;
A second oscillator that generates a third clock signal that is guaranteed to operate in a second guaranteed temperature range that is wider than the first guaranteed temperature range;
A second accuracy assurance unit that generates a fourth clock signal obtained by correcting the third clock signal so as to have the same frequency and the same phase as the reference clock signal;
When the temperature acquired by the temperature detector is within the first guaranteed temperature range, the second clock signal is output, and when the temperature is out of the first guaranteed temperature range, the fourth clock signal is output. A clock switching unit for outputting a clock signal;
A clock generator comprising:
補正テーブル生成部を更に備え、
前記第1の精度保証部は、前記第1のクロック信号の前記基準クロック信号に対する第1の周波数偏差を検出し、
前記第2の精度保証部は、前記第3のクロック信号の前記基準クロック信号に対する第2の周波数偏差を検出し、
前記補正テーブル生成部は、前記温度検知部から取得した温度、前記第1の精度保証部から取得した前記第1の周波数偏差、及び前記第2の精度保証部から取得した前記第2の周波数偏差を対応付けた補正テーブルを生成し、
前記第1の精度保証部は、ホールドオーバー発生時に前記温度検知部により取得した温度が前記第1の保証温度範囲内である場合には、前記補正テーブルを参照して該取得した温度に対応する第1の周波数偏差を求め、該第1の周波数偏差を補償する補正を施して前記第2のクロック信号を生成し、
前記第2の精度保証部は、ホールドオーバー発生時に前記温度検知部により取得した温度が前記第1の保証温度範囲外である場合には、前記補正テーブルを参照して該取得した温度に対応する第2の周波数偏差を求め、該第2の周波数偏差を補償する補正を施して前記第4のクロック信号を生成する
ことを特徴とする、請求項1に記載のクロック発生装置。
A correction table generator;
The first accuracy assurance unit detects a first frequency deviation of the first clock signal with respect to the reference clock signal;
The second accuracy assurance unit detects a second frequency deviation of the third clock signal from the reference clock signal;
The correction table generation unit includes the temperature acquired from the temperature detection unit, the first frequency deviation acquired from the first accuracy assurance unit, and the second frequency deviation acquired from the second accuracy assurance unit. A correction table that associates
The first accuracy assurance unit refers to the correction table and corresponds to the acquired temperature when the temperature acquired by the temperature detection unit when the holdover occurs is within the first guaranteed temperature range. Obtaining a first frequency deviation, performing a correction to compensate for the first frequency deviation, and generating the second clock signal;
When the temperature acquired by the temperature detection unit when a holdover occurs is outside the first guaranteed temperature range, the second accuracy assurance unit refers to the correction table and corresponds to the acquired temperature. 2. The clock generator according to claim 1, wherein a second frequency deviation is obtained, and the fourth clock signal is generated by performing correction for compensating for the second frequency deviation. 3.
前記第1の精度保証部は、前記第1の周波数偏差を、前記補正テーブルに記憶された、前記取得した温度に最も近い温度に対応付けられた周波数偏差とし、
前記第2の精度保証部は、前記第2の周波数偏差を、前記補正テーブルに記憶された、前記取得した温度に最も近い温度に対応付けられた周波数偏差とする
ことを特徴とする、請求項2に記載のクロック発生装置。
The first accuracy assurance unit sets the first frequency deviation as a frequency deviation stored in the correction table and associated with a temperature closest to the acquired temperature,
The second accuracy assurance unit is characterized in that the second frequency deviation is a frequency deviation stored in the correction table and associated with a temperature closest to the acquired temperature. 3. The clock generator according to 2.
前記第1の精度保証部は、前記第1の周波数偏差を、前記補正テーブルに記憶された複数の周波数偏差の補間演算により求め、
前記第2の精度保証部は、前記第2の周波数偏差を、前記補正テーブルに記憶された複数の周波数偏差の補間演算により求める
ことを特徴とする、請求項2に記載のクロック発生装置。
The first accuracy assurance unit obtains the first frequency deviation by interpolation calculation of a plurality of frequency deviations stored in the correction table,
The clock generator according to claim 2, wherein the second accuracy assurance unit obtains the second frequency deviation by interpolation calculation of a plurality of frequency deviations stored in the correction table.
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