JP2730162B2 - 原子発振器 - Google Patents
原子発振器Info
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- JP2730162B2 JP2730162B2 JP8191089A JP8191089A JP2730162B2 JP 2730162 B2 JP2730162 B2 JP 2730162B2 JP 8191089 A JP8191089 A JP 8191089A JP 8191089 A JP8191089 A JP 8191089A JP 2730162 B2 JP2730162 B2 JP 2730162B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 水晶発振器を制御して高精度周波数発生源とするため
の原子発振器に関し、 電源投入直後の立ち上げ時の短期間に起こる共鳴検出
器の誤動作を防止することが出来る原子発振を提供する
ことを目的とし、 電源を投入した直後の空胴共振器内恒温槽のヒータ電
圧による温度情報を制御手段が記憶すると、制御手段は
制御スイッチ手段を開閉して共鳴信号をゼロ又はオフに
し、空胴共振器内恒温槽が予め決められた温度に達する
と制御スイッチ手段を基に戻し、空胴共振器内恒温槽が
一定温度を保つようになった後、外部温度が下がりヒー
タ電圧が増加した時点では、制御手段は制御スイッチ手
段を現状状態を維持するように制御するように構成す
る。
の原子発振器に関し、 電源投入直後の立ち上げ時の短期間に起こる共鳴検出
器の誤動作を防止することが出来る原子発振を提供する
ことを目的とし、 電源を投入した直後の空胴共振器内恒温槽のヒータ電
圧による温度情報を制御手段が記憶すると、制御手段は
制御スイッチ手段を開閉して共鳴信号をゼロ又はオフに
し、空胴共振器内恒温槽が予め決められた温度に達する
と制御スイッチ手段を基に戻し、空胴共振器内恒温槽が
一定温度を保つようになった後、外部温度が下がりヒー
タ電圧が増加した時点では、制御手段は制御スイッチ手
段を現状状態を維持するように制御するように構成す
る。
本発明は、水晶発振器を制御して高精度周波数発生源
とするための原子発振器に関する。
とするための原子発振器に関する。
原子発振器は、ルビジウムランプを備えると共に、こ
のルビジウム原子の遷移周波数を基準して入力周波数
（通常、数百Hzの低周波で位相変調がかけられている）
を共鳴させる空洞共振器を備えている。
のルビジウム原子の遷移周波数を基準して入力周波数
（通常、数百Hzの低周波で位相変調がかけられている）
を共鳴させる空洞共振器を備えている。
マイクロ波のこの入力周波数が基準周波数と一致した
時、共鳴信号として変調周波数（これを以下基本波と称
する）及び２倍波が得られる。
時、共鳴信号として変調周波数（これを以下基本波と称
する）及び２倍波が得られる。
このような共鳴周波数は温度により変わるため、常に
一定の温度に保つための恒温槽内に設置されている。
一定の温度に保つための恒温槽内に設置されている。
しかし、電源電圧を投入し恒温槽が予め決められた一
定温度に達するまでは温度分布が一定でないため共鳴信
号が不安定となる可能性があり、従ってこの電源電投入
直後の立ち上げの間の共鳴信号は何らかの方法で除去す
る必要がある。
定温度に達するまでは温度分布が一定でないため共鳴信
号が不安定となる可能性があり、従ってこの電源電投入
直後の立ち上げの間の共鳴信号は何らかの方法で除去す
る必要がある。
第５図は原子発振器の従来例を説明する図、第６図は
原子共鳴器内恒温槽の温度制御回路を説明する図をそれ
ぞれ示す。
原子共鳴器内恒温槽の温度制御回路を説明する図をそれ
ぞれ示す。
第５図に示す原子発振器は原子共鳴器1,水晶発振器２
及び共鳴検出器３から構成され、 上記原子共鳴器１は次に説明するルビジウムランプ12
aを励振するランプ励振器11と、 ルビジウム光を発光するルビジウムランプ12aを有す
るランプブロック部12と、 ルビジウムランプ12aの温度を制御するルビジウムラ
ンプ用温度制御回路13と、 ルビジウム周波数frb（数GHZ）を基準周波数として、
数百Hzの低周波fmで位相変調した入力周波数finを基準
周波数に共鳴させる空洞共振器14（但し、符号14aは共
振セルを示す）と、 空洞共振器14を内部に配置する図示省略した恒温槽の
温度を制御する空洞共振器用温度制御回路15と、 共鳴光を検出する光検出器16と、光検出器16の出力を
一定レベルにする前置増幅器17を備えている。
及び共鳴検出器３から構成され、 上記原子共鳴器１は次に説明するルビジウムランプ12
aを励振するランプ励振器11と、 ルビジウム光を発光するルビジウムランプ12aを有す
るランプブロック部12と、 ルビジウムランプ12aの温度を制御するルビジウムラ
ンプ用温度制御回路13と、 ルビジウム周波数frb（数GHZ）を基準周波数として、
数百Hzの低周波fmで位相変調した入力周波数finを基準
周波数に共鳴させる空洞共振器14（但し、符号14aは共
振セルを示す）と、 空洞共振器14を内部に配置する図示省略した恒温槽の
温度を制御する空洞共振器用温度制御回路15と、 共鳴光を検出する光検出器16と、光検出器16の出力を
一定レベルにする前置増幅器17を備えている。
又、水晶発振器２は原子共鳴器１から出力される共鳴
信号の基本波を増幅する基本波増幅器21と、 基本波増幅器21の出力を同期検波する同期検波器22
と、 同期検波器22の出力を積分する積分器23と、 水晶片が有する自己共振周波数を自己発振周波数fxo
として出力すると共に積分器23の出力電圧によりその自
己発振周波数fxoが可変される電圧制御水晶発振器（以
下VCXOと称する）24と、 VCXO24の出力を低周波fmで位相変調を掛け逓倍する逓
倍合成変調器25及び低周波fmを発振する低周波発振器26
と、 逓倍合成変調器25の出力周波数（本例では90MHzとす
る）を逓倍し、空洞共振器14に対する入力周波数finと
する逓倍器27とを具備している。
信号の基本波を増幅する基本波増幅器21と、 基本波増幅器21の出力を同期検波する同期検波器22
と、 同期検波器22の出力を積分する積分器23と、 水晶片が有する自己共振周波数を自己発振周波数fxo
として出力すると共に積分器23の出力電圧によりその自
己発振周波数fxoが可変される電圧制御水晶発振器（以
下VCXOと称する）24と、 VCXO24の出力を低周波fmで位相変調を掛け逓倍する逓
倍合成変調器25及び低周波fmを発振する低周波発振器26
と、 逓倍合成変調器25の出力周波数（本例では90MHzとす
る）を逓倍し、空洞共振器14に対する入力周波数finと
する逓倍器27とを具備している。
更に、共鳴検出器３は共鳴信号中の２倍波を検出し
増幅する２倍波増幅器31と、 ２倍波増幅器31からの出力から入力周波数finがルビ
ジウムの遷移周波数で制御されている（共鳴状態にある
ことを意味し、これをロック状態にあると称する）こと
を検出するロック検出器32と、 ロック検出器32でロック状態を検出したことを表示す
るロック表示器33を具備している。
増幅する２倍波増幅器31と、 ２倍波増幅器31からの出力から入力周波数finがルビ
ジウムの遷移周波数で制御されている（共鳴状態にある
ことを意味し、これをロック状態にあると称する）こと
を検出するロック検出器32と、 ロック検出器32でロック状態を検出したことを表示す
るロック表示器33を具備している。
尚、第６図は第５図で説明したルビジウムランプ温度
制御回路13及び空洞共振器温度制御回路15の回路例を示
し、ヒータ（ｈ）とトランジスタTRが直列に接続されて
おり、そこへ電源電圧VWが印加されている。
制御回路13及び空洞共振器温度制御回路15の回路例を示
し、ヒータ（ｈ）とトランジスタTRが直列に接続されて
おり、そこへ電源電圧VWが印加されている。
又、トランジスタTRは内部温度を検出する図示省略し
た温度センサによりベースＢ電圧を変化させ、その結果
コレクタＣの電位を変化させ、ヒータ（ｈ）の電流が変
わり、恒温槽内の温度を予め決められた一定の温度に制
御する。
た温度センサによりベースＢ電圧を変化させ、その結果
コレクタＣの電位を変化させ、ヒータ（ｈ）の電流が変
わり、恒温槽内の温度を予め決められた一定の温度に制
御する。
尚、ルビジウムランプ12aを設置する恒温槽は約90
℃、空洞共振器14の恒温槽は約70℃が安定温度として設
定されている。
℃、空洞共振器14の恒温槽は約70℃が安定温度として設
定されている。
又、第６図の点線で引き出される符号に付いては後
述する。
述する。
以下第５図と第６図に基づき本例の動作を説明する。
電子発振器は、一般にVCXO24の自己発振周波数f
xo（通常、10-6,-7の周波数精度を有する）をルビジウ
ムの遷移周波数で制御し、例えば基準クロックの周波数
発生源や、放送機器の基準周波数発生源として用いるも
のである。
xo（通常、10-6,-7の周波数精度を有する）をルビジウ
ムの遷移周波数で制御し、例えば基準クロックの周波数
発生源や、放送機器の基準周波数発生源として用いるも
のである。
原子共鳴器１から出力される共鳴信号は、ルビジウ
ムの遷移周波数と水晶発振器２より作られるマイクロ波
の入力周波数finとが一致した時に出力されるもので、
この共鳴信号は既述の通り変調周波数である基本波fL
と２倍波２fLが得られる。
ムの遷移周波数と水晶発振器２より作られるマイクロ波
の入力周波数finとが一致した時に出力されるもので、
この共鳴信号は既述の通り変調周波数である基本波fL
と２倍波２fLが得られる。
この基本波fLと２倍波２fLは、前置増幅器17内でそれ
ぞれ独立に増幅され、基本波fLは水晶発振器２内同期検
波器22で同期検波され、積分器23を介してVCXO24に印加
する電圧として用いられる。
ぞれ独立に増幅され、基本波fLは水晶発振器２内同期検
波器22で同期検波され、積分器23を介してVCXO24に印加
する電圧として用いられる。
一方、２倍波２fLは原子共鳴の検出用、即ち原子共鳴
してロック状態にあることを表示する共鳴検出器３で用
いられる。
してロック状態にあることを表示する共鳴検出器３で用
いられる。
次に、原子発振器の電源立ち上げ時には、原子共鳴器
１に使用している恒温槽の温度が安定（ルビジウムラン
プ12a用恒温槽は約90℃、空洞共振器14用恒温槽は約70
℃）してから、ルビジウムランプ12aを点灯させ原子発
振器を起動する方式を従前に採っていたが、起動特性改
良のため現在は電源投入直後にルビジウムランプ12aを
点灯させる方式を採っている。
１に使用している恒温槽の温度が安定（ルビジウムラン
プ12a用恒温槽は約90℃、空洞共振器14用恒温槽は約70
℃）してから、ルビジウムランプ12aを点灯させ原子発
振器を起動する方式を従前に採っていたが、起動特性改
良のため現在は電源投入直後にルビジウムランプ12aを
点灯させる方式を採っている。
この場合、ルビジウムランプ12aの発光成分は、90℃
以下の低温の時は発光が不安定なキャリアガス光が支配
的となり、90℃以上になるとキャリアガス光に代わって
安定な発光が得られるルビジウム光が支配的になり、安
定したルビジウムの遷移周波数が得られ、原子共鳴器１
が正常動作をする。
以下の低温の時は発光が不安定なキャリアガス光が支配
的となり、90℃以上になるとキャリアガス光に代わって
安定な発光が得られるルビジウム光が支配的になり、安
定したルビジウムの遷移周波数が得られ、原子共鳴器１
が正常動作をする。
上述のように電源投入直後にルビジウムランプ12aを
点灯させる方式を採っている場合、ルビジウムランプ12
aの点灯直後から原子発振器が正常動作に入るまでの
間、原子共鳴器１の出力として共鳴信号と無関係な数
KHzの低周波信号が出力され、これにより共鳴検出器３
が誤動作しロック表示器33がオン／オフを繰り返す現象
が現れる。
点灯させる方式を採っている場合、ルビジウムランプ12
aの点灯直後から原子発振器が正常動作に入るまでの
間、原子共鳴器１の出力として共鳴信号と無関係な数
KHzの低周波信号が出力され、これにより共鳴検出器３
が誤動作しロック表示器33がオン／オフを繰り返す現象
が現れる。
これは、ルビジウムランプ12aの発光成分のうち、低
温で支配的なキャリアガス光の発光不安定性の影響と考
えられる。
温で支配的なキャリアガス光の発光不安定性の影響と考
えられる。
本発明は、電源投入直後の立ち上げ時の短期間に起こ
る共鳴検出器の誤動作を防止することが出来る原子発振
器を提供することを目的とする。
る共鳴検出器の誤動作を防止することが出来る原子発振
器を提供することを目的とする。
第１図は本発明の原子発振器の原理を説明する図を示
す。
す。
第１図に示す本発明の原子発振器の原理図は、第５図
で説明したのと同様な動作をする原子共鳴器1,水晶発振
器２に、制御手段50と制御スイッチ手段60を新たに設け
構成し、 本発明の制御手段50は、原子や分子の持つ共鳴周波数
に対して入力周波数finを共鳴させる時原子共鳴器１内
に配置されている空胴共振器内恒温槽のヒータ電圧の電
源立ち上げ時の温度を温度情報として記憶し、この温
度情報に基づき制御スイッチ手段60を制御するもので
あり、 制御スイッチ手段60は、原子共鳴器１から出力される
共鳴信号の出力を制御手段50の制御の基にゼロ又はオ
フに制御するものであり、 かかる手段を具備することにより本課題を解決するた
めの手段とする。
で説明したのと同様な動作をする原子共鳴器1,水晶発振
器２に、制御手段50と制御スイッチ手段60を新たに設け
構成し、 本発明の制御手段50は、原子や分子の持つ共鳴周波数
に対して入力周波数finを共鳴させる時原子共鳴器１内
に配置されている空胴共振器内恒温槽のヒータ電圧の電
源立ち上げ時の温度を温度情報として記憶し、この温
度情報に基づき制御スイッチ手段60を制御するもので
あり、 制御スイッチ手段60は、原子共鳴器１から出力される
共鳴信号の出力を制御手段50の制御の基にゼロ又はオ
フに制御するものであり、 かかる手段を具備することにより本課題を解決するた
めの手段とする。
原子発振器に電源を投入した直後の空胴共振器内恒温
槽の温度情報を制御手段50内に引き込み記憶させ、原
子発振器に投入した電源により空胴共振器内恒温槽が予
め決められた温度に達するまでは、原子共鳴器１から出
力する共鳴信号を制御スイッチ手段60を介して一定期
間ゼロ又はオフにすることにより、共鳴検出の誤動作を
確実に防止することが出来ると共に、温度を記憶するこ
とにより空胴共振器内恒温槽内温度が立ち上がり、一定
温度に達した後外部温度が低下してヒータ電圧が増加し
ても、制御スイッチ手段60はもとの状態を維持し、安定
な発振状態を維持することが可能となる。
槽の温度情報を制御手段50内に引き込み記憶させ、原
子発振器に投入した電源により空胴共振器内恒温槽が予
め決められた温度に達するまでは、原子共鳴器１から出
力する共鳴信号を制御スイッチ手段60を介して一定期
間ゼロ又はオフにすることにより、共鳴検出の誤動作を
確実に防止することが出来ると共に、温度を記憶するこ
とにより空胴共振器内恒温槽内温度が立ち上がり、一定
温度に達した後外部温度が低下してヒータ電圧が増加し
ても、制御スイッチ手段60はもとの状態を維持し、安定
な発振状態を維持することが可能となる。
以下本発明の要旨を第２図〜第４図に示す実施例によ
り具体的に説明する。
り具体的に説明する。
第２図は本発明における原子発振器の実施例を説明す
る図、第３図は本発明における原子発振器の他の実施例
を説明する図、第４図は本発明の原子発振器における制
御回路の実施例を説明する図をそれぞれ示す。尚、全図
を通じて同一符号は同一対象物を示す。
る図、第３図は本発明における原子発振器の他の実施例
を説明する図、第４図は本発明の原子発振器における制
御回路の実施例を説明する図をそれぞれ示す。尚、全図
を通じて同一符号は同一対象物を示す。
第２図及び第３図に示す本発明における原子発振器の
実施例は、第１図で説明した制御手段50として制御回路
50a、制御スイッチ手段60として制御スイッチ回路60a,6
0bから構成した例である。
実施例は、第１図で説明した制御手段50として制御回路
50a、制御スイッチ手段60として制御スイッチ回路60a,6
0bから構成した例である。
又、第２図に示す実施例は動作により接点を閉じるス
イッチSWを備える制御スイッチ回路60aを前置増幅器17
と並列に配置し、電源を投入した直後前置増幅器17の出
力である共鳴信号をゼロに制御する場合の実施例であ
る。
イッチSWを備える制御スイッチ回路60aを前置増幅器17
と並列に配置し、電源を投入した直後前置増幅器17の出
力である共鳴信号をゼロに制御する場合の実施例であ
る。
一方、第３図に示す実施例は動作により接点を開くス
イッチSWを備える制御スイッチ回路60bを前置増幅器17
と直列に接続し、電源を投入した直後前置増幅器17の出
力である共鳴信号をオフに制御する場合の実施例であ
る。
イッチSWを備える制御スイッチ回路60bを前置増幅器17
と直列に接続し、電源を投入した直後前置増幅器17の出
力である共鳴信号をオフに制御する場合の実施例であ
る。
次に、第４図は上述の制御スイッチ回路60a,60bの開
閉を制御する制御回路50aの構成を示し、その構成はレ
ベル判定器51と、パワーオンリセット回路52と、記憶回
路53とを備えている。
閉を制御する制御回路50aの構成を示し、その構成はレ
ベル判定器51と、パワーオンリセット回路52と、記憶回
路53とを備えている。
第４図に示す上述のレベル判定器51は、原子共鳴器１
内空洞共振器温度制御回路15からの電圧レベルを予め設
定されている設定レベルと比較して電源投入時の電圧レ
ベルであることを判定するものであり、 パワーオンリセット回路52は、電源を投入した時に記
憶回路53をリセットするリセット信号を出力するもので
あり、 記憶回路53は、電源を投入した時出力されるレベル判
定器51からの信号を記憶し、パワーオンリセット回路52
からのリセット信号でクリアするものである。
内空洞共振器温度制御回路15からの電圧レベルを予め設
定されている設定レベルと比較して電源投入時の電圧レ
ベルであることを判定するものであり、 パワーオンリセット回路52は、電源を投入した時に記
憶回路53をリセットするリセット信号を出力するもので
あり、 記憶回路53は、電源を投入した時出力されるレベル判
定器51からの信号を記憶し、パワーオンリセット回路52
からのリセット信号でクリアするものである。
次に、第２図〜第４図及び第７図に基づき本実施例の
動作を説明する。
動作を説明する。
第４図に示す制御回路50aは、原子発振器が亘電源で
動作する場合、電源投入直後は第６図に示す温度制御回
路13,15内ヒータ（ｈ）に電源電圧VWが印加されるため
ヒータ（ｈ）に直列に接続されているトラジスタTRのコ
レクタＣ電圧は電源電圧VWと同一となる。
動作する場合、電源投入直後は第６図に示す温度制御回
路13,15内ヒータ（ｈ）に電源電圧VWが印加されるため
ヒータ（ｈ）に直列に接続されているトラジスタTRのコ
レクタＣ電圧は電源電圧VWと同一となる。
次に、温度が高くなって来るとトラジスタTRのコレク
タＣ電圧はグランドＧに近づき、設定温度に応じた電力
がヒータ（ｈ）に印加されるようにトラジスタTRの電圧
が制御される。
タＣ電圧はグランドＧに近づき、設定温度に応じた電力
がヒータ（ｈ）に印加されるようにトラジスタTRの電圧
が制御される。
このトランジスタTRのコレクタ電圧Ｃが予め設定され
た電圧より高いか否かをレベル判定器51で判定する。
た電圧より高いか否かをレベル判定器51で判定する。
そして、このレベル判定器51の出力を記憶回路53に入
力する。
力する。
記憶回路53では、パワーオンリセット回路の52からの
リセット信号により出力信号の状態をリセットされ、リ
セット後は、レベル判定器51の変化状態を保持し続ける
よう動作する。
リセット信号により出力信号の状態をリセットされ、リ
セット後は、レベル判定器51の変化状態を保持し続ける
よう動作する。
これら一連の動作の関係を第７図のタイムチャートを
用いて説明する。
用いて説明する。
電源が投入されると、タイミングＡにおいて、パワー
オンリセット回路52が動作し、記憶回路53出力をリセッ
トして初期状態にする。
オンリセット回路52が動作し、記憶回路53出力をリセッ
トして初期状態にする。
電源投入により恒温槽の温度が変化し、トランジスタ
TRのコレクタ電圧Ｃが変化し、予め設定された電圧を上
回るタイミングＢにおいて、レベル判定器51の出力が変
化すると伴に、記憶回路53の出力も変化する。
TRのコレクタ電圧Ｃが変化し、予め設定された電圧を上
回るタイミングＢにおいて、レベル判定器51の出力が変
化すると伴に、記憶回路53の出力も変化する。
すでに、原子発振器が立ち上がった状態において周囲
温度が変化すると、タイミングＣに示す如く、恒温槽の
温度を一定に保つために、コレクタ電圧Ｃが変化する。
温度が変化すると、タイミングＣに示す如く、恒温槽の
温度を一定に保つために、コレクタ電圧Ｃが変化する。
コレクタ電圧Ｃが変化しレベル判定器51で予め定めら
れた電圧値を下回ると、レベル判定器51の出力は変化す
る。
れた電圧値を下回ると、レベル判定器51の出力は変化す
る。
ここで、記憶回路53の出力は、電源投入時では無いの
で、パワーオンリセットはかからないためタイミングＢ
で変化したレベル判定器51の出力状態を保持し続けるよ
う動作する。
で、パワーオンリセットはかからないためタイミングＢ
で変化したレベル判定器51の出力状態を保持し続けるよ
う動作する。
本発明における第２図の実施例は、ルビジウムランプ
12aを点灯させた直後の不要波の影響を除去するため
に、原子共鳴器１内前置増幅器17をショートするための
制御スイッチ回路60aを配設し、この内部のスイッチSW
を最も立ち上がり時間の遅い（熱容量の大きい）空洞共
振器14内恒温槽のヒータ（ｈ）電圧を検出することによ
り原子共鳴器１内前置増幅器17を制御スイッチ回路60a
にてショートするように制御している。
12aを点灯させた直後の不要波の影響を除去するため
に、原子共鳴器１内前置増幅器17をショートするための
制御スイッチ回路60aを配設し、この内部のスイッチSW
を最も立ち上がり時間の遅い（熱容量の大きい）空洞共
振器14内恒温槽のヒータ（ｈ）電圧を検出することによ
り原子共鳴器１内前置増幅器17を制御スイッチ回路60a
にてショートするように制御している。
空洞共鳴器14内恒温槽は電源投入直後から加熱され始
め、僅かに後れてルビジウムランプ12aが点灯する。
め、僅かに後れてルビジウムランプ12aが点灯する。
このルビジウムランプ12aが点灯を開始して空洞共振
器14内恒温槽が70℃程度で安定するまでの数分〜十数分
の間、制御スイッチ回路60a内スイッチSWを制御回路50a
の制御の基に閉じる。
器14内恒温槽が70℃程度で安定するまでの数分〜十数分
の間、制御スイッチ回路60a内スイッチSWを制御回路50a
の制御の基に閉じる。
空洞共鳴器14内恒温槽が70℃程度で安定域に達する頃
にはルビジウムランプ12a内恒温槽も90℃以上の安定域
に達している（これは、ルビジウムランプ12a内恒温槽
の熱容量が空洞共振器14内恒温槽の熱容量より小さいた
め）ため、ルビジウムランプ12aの発光も安定する。
にはルビジウムランプ12a内恒温槽も90℃以上の安定域
に達している（これは、ルビジウムランプ12a内恒温槽
の熱容量が空洞共振器14内恒温槽の熱容量より小さいた
め）ため、ルビジウムランプ12aの発光も安定する。
よって、共鳴信号から共鳴時点を検出する共鳴検出
器３には、制御スイッチ回路60a内スイッチSWが閉じて
いる間は不要波をはじめ何ら信号が入力されない状態と
なり、これにより誤動作もなくなる。
器３には、制御スイッチ回路60a内スイッチSWが閉じて
いる間は不要波をはじめ何ら信号が入力されない状態と
なり、これにより誤動作もなくなる。
そして、空洞共振器14内恒温槽の温度情報が安定状
態に達したことを制御回路50a内レベル判定器51が検出
すると、制御スイッチ回路60a内スイッチSWを開き、基
本波増幅器21から逓倍器27で空洞共振器14へ入力周波数
finを戻す周波数制御ループを動作させる。
態に達したことを制御回路50a内レベル判定器51が検出
すると、制御スイッチ回路60a内スイッチSWを開き、基
本波増幅器21から逓倍器27で空洞共振器14へ入力周波数
finを戻す周波数制御ループを動作させる。
一方、第３図に示す実施例は原子共鳴器１内前置増幅
器17をショートして、その出力をゼロにする代わりに原
子共鳴器１内前置増幅器17と水晶発振器２及び共鳴検出
器３との間に制御スイッチ回路60bを設け、空洞共振器1
4内恒温槽が70℃程度で安定するまでの数分〜十数分の
間、制御スイッチ回路60b内スイッチSWを開くように制
御回路50aで制御し、第２図で説明した実施例と同様な
効果を得る実施例である。
器17をショートして、その出力をゼロにする代わりに原
子共鳴器１内前置増幅器17と水晶発振器２及び共鳴検出
器３との間に制御スイッチ回路60bを設け、空洞共振器1
4内恒温槽が70℃程度で安定するまでの数分〜十数分の
間、制御スイッチ回路60b内スイッチSWを開くように制
御回路50aで制御し、第２図で説明した実施例と同様な
効果を得る実施例である。
又、一度一定温度に立ち上がると外温が下がり温度制
御回路15内トランジスタTRのコレクタＣ電圧が増加して
も、制御回路50a内記憶回路53により制御スイッチ回路6
0a,60b内スイッチSWはそのままの現状状態を維持し、安
定な周波数を得る動作が継続される。
御回路15内トランジスタTRのコレクタＣ電圧が増加して
も、制御回路50a内記憶回路53により制御スイッチ回路6
0a,60b内スイッチSWはそのままの現状状態を維持し、安
定な周波数を得る動作が継続される。
以上のような本発明によれば、電源投入直後の不安定
期間を除去し、常に安定した周波数が得られる原子発振
器を提供することが出来る。
期間を除去し、常に安定した周波数が得られる原子発振
器を提供することが出来る。
第１図は本発明の原子発振器の原理を説明する図、 第２図は本発明における原子発振器の実施例を説明する
図、 第３図は本発明における原子発振器の他の実施例を説明
する図、 第４図は本発明の原子発振器における制御回路の実施例
を説明する図、 第５図は原子発振器の従来例を説明する図、 第６図は原子共鳴器内恒温槽の温度制御回路を説明する
図、 第７図は本発明の動作状態を示すタイムチャートをそれ
ぞれ示す。 図において、 １は原子発振器、２は水晶発振器、３は共鳴検出器、11
はランプ励振器、12はランプブロック部、12aはルビジ
ウムランプ、13,15は温度制御回路、14は空洞共振器、1
4aは共振セル、16は光検出器、17は前置増幅器、21は基
本波増幅器、22は同期検波器、23は積分器、24はVCXO、
25は逓倍合成変調器、26は低周波発振器、27は逓倍器、
31は２倍波増幅器、32はロック検出器、33はロック表示
器、50は制御手段、50aは制御回路、51はレベル判定
器、52はパワーオンリセット回路、53は記憶回路、60は
制御スイッチ手段、60a,60bは制御スイッチ回路、 をそれぞれ示す。
図、 第３図は本発明における原子発振器の他の実施例を説明
する図、 第４図は本発明の原子発振器における制御回路の実施例
を説明する図、 第５図は原子発振器の従来例を説明する図、 第６図は原子共鳴器内恒温槽の温度制御回路を説明する
図、 第７図は本発明の動作状態を示すタイムチャートをそれ
ぞれ示す。 図において、 １は原子発振器、２は水晶発振器、３は共鳴検出器、11
はランプ励振器、12はランプブロック部、12aはルビジ
ウムランプ、13,15は温度制御回路、14は空洞共振器、1
4aは共振セル、16は光検出器、17は前置増幅器、21は基
本波増幅器、22は同期検波器、23は積分器、24はVCXO、
25は逓倍合成変調器、26は低周波発振器、27は逓倍器、
31は２倍波増幅器、32はロック検出器、33はロック表示
器、50は制御手段、50aは制御回路、51はレベル判定
器、52はパワーオンリセット回路、53は記憶回路、60は
制御スイッチ手段、60a,60bは制御スイッチ回路、 をそれぞれ示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−85887（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−107022（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−21656（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【請求項１】ともにヒータと恒温槽を有するルビジウム
ランプおよび空洞共振器とから構成され、入力周波数
（fin）に応じた共鳴信号を出力する原子共鳴器と、該
共鳴信号を増幅する増幅手段と、該増幅手段の出力信号
に基づいて前記入力周波数（fin）を発生させる周波数
合成部（２）と、前記増幅手段の出力信号に基づいて空
洞共振器の共鳴状態を検出する共鳴検出器（３）とから
構成される原子発振器において、 前記空洞共振器のヒータを制御する信号と所定のしきい
値とを比較した結果を制御信号として出力する制御手段
（50）と、前記増幅手段の入出力端子間に設けられ、前
記制御手段（50）の出力する制御信号に応じて、オン・
オフ動作するスイッチとが設けられ、前記制御手段（5
0）は、前記スイッチが一度オフとなった後は、ヒータ
を制御する信号の変化に関わらず、前記スイッチの状態
を維持させるように制御することを特徴とする原子発振
器。」 - 【請求項２】ともにヒータと恒温槽を有するルビジウム
ランプおよび空洞共振器とから構成され、入力周波数
（fin）に応じた共鳴信号を出力する原子共鳴器と、該
共鳴信号を増幅する増幅手段と、該増幅手段の出力信号
に基づいて前記入力周波数（fin）を発生させる周波数
合成部（２）と、前記増幅手段の出力信号に基づいて空
洞共振器の共鳴状態を検出する共鳴検出器（３）とから
構成される原子発振器において、 前記空洞共振器のヒータを制御する信号と所定のしきい
値とを比較した結果を制御信号として出力する制御手段
（50）と、前記増幅手段の出力と前記周波数合成部
（２）の入力および前記共鳴検出器（３）の入力との間
に設けられ、前記制御手段（50）の出力する制御信号に
応じて、オン・オフ動作するスイッチとが設けられ、前
記制御手段（50）は、前記スイッチが一度オフとなった
後は、ヒータを制御する信号の変化に関わらず、前記ス
イッチの状態を維持させるように制御することを特徴と
する原子発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8191089A JP2730162B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 原子発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8191089A JP2730162B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 原子発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02260920A JPH02260920A (ja) | 1990-10-23 |
| JP2730162B2 true JP2730162B2 (ja) | 1998-03-25 |
Family
ID=13759602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8191089A Expired - Fee Related JP2730162B2 (ja) | 1989-03-31 | 1989-03-31 | 原子発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2730162B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7119625B2 (ja) | 2018-06-19 | 2022-08-17 | セイコーエプソン株式会社 | 原子発振器の制御方法、原子発振器および周波数信号生成システム |
| CN110868213B (zh) * | 2019-11-14 | 2023-04-28 | 中国科学院武汉物理与数学研究所 | 一种铷钟微波腔及晶体振荡器的联合控温电路 |
-
1989
- 1989-03-31 JP JP8191089A patent/JP2730162B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02260920A (ja) | 1990-10-23 |
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|---|---|---|---|
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