JP2939560B2 - 標準周波数発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は標準周波数発生装置に関し、詳細には３台以
上並列冗長運転する標準周波数発生装置において、いず
れかの周波数発生装置が故障した場合でも、システムと
しては停止しないよう構成した標準周波数発生装置に関
する。

（従来技術） 高信頼性の標準周波数発生装置としては従来から様々
な形式のシステムが提案されているが、その一つに第２
図に示すように３台の周波数発生装置1a,1b,1cの出力の
周波数とレベルを多数決判定器２により監視しておき、
うち最も正確とみなされたいづれか一つを切替器３を制
御して選択的に出力するように構成したものが存する。
この方式の標準周波数発生装置は少なくとも３台以上の
周波数発生装置を必要とし、多数決判定器にて過半数を
占める信号位相を、または全ての平均値あるいは中央値
にも最も近しい発振器の出力を採用して周波数信号とす
るものである。

しかしながら、３台のうち１台が故障すると、もはや
多数決判定が不可能となり装置の信頼性が著しく低下す
る欠点があった。

一般に周波数発生装置に障害が発生すると、多数決判
定器がこのことを検出して警報を発するが、その後も残
り２台の周波数発生器を駆動して出力を発生する。

このように、独立なｎ個の構成アイテムからなる系
で、ｎ個のうち少なくともｍ個が正常に動作していれ
ば、系が正常に動作するように構成された系m/n冗長と
いい、ｍ＝１のときの並列冗長系におけるMTTF（mean t
ime to failure:平均故障寿命）を求めると、 となる。

よって、従来の技術における装置の信頼性は、各装置
夫々の平均寿命を1/λとすると、３台のとき11/6λとな
り１台のときの約２倍になるのに対し、２台のときは3/
2λとなって１台のときの1.5倍に低下してしまうことに
なる。

尚、λは周波数発生装置１台の平均故障率で一般にλ
≪１である。

（発明の目的） 本発明はこのような従来の標準周波数発生装置の欠点
をなくすためになされたもので、周波数発生装置のいく
つかが故障した場合であっても、システムとしての信頼
性の著しい低下を抑制することができる標準周波数発生
装置を提供することを目的としている。

（発明の概要） この目標を達成するために本発明においては、３台以
上の周波数発生装置を並列冗長運転する標準周波数発生
装置であって、そのうちいくつかが故障して残りが２台
以下になったとき、並列冗長運転を待機冗長運転に自動
的に切り替えるように構成している。

そして、前記待機冗長運転時には、予備装置となる周
波数発生装置の電源を落とすことにより使用劣化を抑制
してシステム寿命を伸ばしている。

また、前記待機冗長運転時には、切替器により選択さ
れている、即ち、現用の周波数発生装置と、従属発振器
とからの２つの信号が加算器に入力され、前記加算器
は、これら２つの信号が同期確立後に信号を加算して出
力し、同期が確立していなければ、どちらか一方の安定
状態にある信号のみをスルー出力する。したがって、待
機冗長運転時には、切替器による周波数発生装置の切替
動作時に、信号の位相及び周波数の瞬断がないシステム
とすることができることを特徴としている。

（実施例） 以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明による標準周波数発生装置の一実施例
を示すブロック図であり、この例では３台の周波数発生
装置を備えた場合を示している。

第１図において、101a,101b,101cは周波数発生装置で
あり、これらに供給される電源は電源コントロール部10
2によってON−OFFされている。

また、３台の周波数発生装置101a、101b,101cの出力
は切替器103と多数決判定器104に接続されており、切替
器103からの信号は二分され、うち一つは加算器105に、
またもう一つは従属発振器106を介して加算器105に接続
されている。

更に、上記従属発振器106へ供給する電源も上記電源
コントロール部102によって同様にON−OFFされている。

この構成において動作を説明すれば、先ず通常の状態
では３台の周波数発生装置101a,101b,101cには全て電源
コントロール部102を介して電力が供給されているが、
従属発振器106への電源は段となっていて、この３台の
周波数発生装置101a,101b,101cの出力に基づいて並列冗
長運転が実行される。

この時の動作は上記従来技術のものと同様なので詳細
な説明は省略するが、３台の周波数発生装置101a,101b,
101cの出力は多数決判定器104によって、その周波数と
レベルが監視され最も正確とみなされた周波数発生装置
の出力が切替器103にて選択されて、加算器105を経て当
該標準周波数発生装置の出力としている。

尚、現状態では加算器105にて従属発振器106の出力が
入力されていないので、加算器105の出力は切替器103に
て選択されたものがそのまま出力される。

次に、上記周波数発生装置101a,101b,101cのうち切替
器103により選択している周波数発生装置101aが故障し
た場合を想定すると、上記多数決判定器104において直
ちにこのことを検出して、切替器103に対し切替指令信
号107を出力し、切替器103によって周波数発生装置101
b,101cのどちらかの出力を選択する。この場合、予め定
めた判定基準若しくは優先順位により周波数発生装置10
1bを選択することを想定する。

このとき、残りの周波数発生装置は２台となるので多
数決判定をすることができなくなる。

そこで、多数決判定器104が周波数発生装置101aの故
障を検出したとき、電源コントロール部102により、周
波数発生装置101cへの電源供給を停止することにより、
並列冗長運転から待機冗長運転へと移行する。

これと同時に、従属発振器106に電源を投入して、上
記切替器103によって選択している周波数発生装置101b
の出力と従属発振器106の出力とを加算器105に入力し、
加算器105の出力を当該標準周波数発生装置の出力とす
る。しかしながら、従属発振器106に電源を投入してし
ばらくの間は、発振周波数が安定していないだけでなく
従属も完了していないので直ちにこの出力を加算して使
用することができない。

そこで、加算器105は、従属発振器106の発振周波数が
安定し従属が完了するまでの間、周波数発生装置101bの
出力を当該標準周波数発生装置の出力とする。

その後十分な時間が経過し、従属発振器106の発振周
波数が安定すれば、加算器105へ入力される周波数発生
装置101bの出力周波数と、従属発振器106の出力周波数
とが位相同期することになるので、この時点で加算器10
5にて加算して出力する。

上述のように待機冗長運転に移行した後の状態におい
て、更に周波数発生装置101bが故障すると、このことを
多数決判定器104が検出して切替器103を制御し、これに
よって切替器103は、周波数発生装置101cを選択する。

なお、予備として待機していた周波数発生装置101cの
電源は断にしてあったので、切替器103による周波数発
生装置の切替に際して電源コントロール部102によって
電源を投入するが、周波数発生装置101cに電源投入後し
ばらくは発振周波数が安定しないので直ちにこの出力を
採用することができない。

そこで、加算器105は、周波数発生装置101cの発振周
波数が安定するまでの間、従属発振器106の出力を当該
標準周波数発生装置の出力とする。

ここで、待機冗長系における信頼性を説明すると、装
置が故障するごとに待機させてある予備装置と切替える
ように構成した系で、予備装置が切替のときまで動作が
停止状態にある場合のMTTFは、 となる。

以上、本発明の如く構成すれば、２台の周波数発生装
置による待機冗長運転時の信頼性が３台の周波数発生装
置を並列冗長運転した時の信頼性とほぼ同等に保つこと
ができ、また待機冗長運転時にあっては、切替器103に
よる周波数発生装置の切替時に、加算器105からの出力
信号の位相及び周波数が瞬断することがない。

なお、このとき周波数発生装置１台の平均寿命が1/λ
であるとすると、従来の如く３台の周波数発生装置を並
列冗長運転した場合には11/6λ（１台のときの約２倍）
となるが、本発明のように２台の周波数発生装置を待機
冗長運転する場合には2/λ（１台の場合の２倍）となる
から、両者の信頼性は同等である。

（発明の効果） 本発明は、以上のように通常は並列冗長運転してお
き、いくつかの周波数発生装置が故障して、残る故障し
ていない周波数発生装置が２台となったとき、並列冗長
運転方式から待機冗長運転方式に切り替えて運用するよ
う構成したので、平均故障寿命については信頼性の低下
を伴うことなく、しかも待機冗長運転に移ってからは周
波数発生器の切替に際して出力信号の位相及び周波数が
瞬断することのない標準周波数発生装置を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
従来の標準周波数発生装置を示すブロック図である。 1a,1b,1c,101a,101b,101c……周波数発生装置、３、103
……切替器、２、104……多数決判定器、105……加算
器、106……従属発振器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２つの周波数発生装置を、その一方を現
   用、他方を予備として待機冗長運転するように構成した
   標準周波数発生装置において、従属発振器と、加算器と
   を設け、前記従属発振器は、標準周波数発生装置の出力
   信号に従属する発振器であり、前記加算器は、標準周波
   数発生装置からの信号と従属発振器からの信号とを入力
   するものであって、待機冗長運転時には、現用周波数発
   生装置の信号と従属発振器の信号とを加算して出力し、
   現用周波数発生装置が故障した際には、従属発振器の信
   号のみを出力し、予備周波数発生装置の信号と従属発振
   器の信号とが同期確立後に、両者の信号を加算して出力
   するようにしたことを特徴とする標準周波数発生装置。