JP3410872B2 - ルビジウム原子発振器 - Google Patents
ルビジウム原子発振器Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/26—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using energy levels of molecules, atoms, or subatomic particles as a frequency reference
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ルビジウム原子発
振器に関し、特に光ポンピングを用いたルビジウム原子
発振器に関する。最近、同期網のクロック源や放送装置
又は航法装置等の標準周波数源として、ルビジウム原子
のエネルギ準位間遷移を利用し、極めて安定度の高いマ
イクロ波発振を行うルビジウム原子発振器が開発されて
いる。
振器に関し、特に光ポンピングを用いたルビジウム原子
発振器に関する。最近、同期網のクロック源や放送装置
又は航法装置等の標準周波数源として、ルビジウム原子
のエネルギ準位間遷移を利用し、極めて安定度の高いマ
イクロ波発振を行うルビジウム原子発振器が開発されて
いる。
【０００２】
【従来の技術】図１７は従来のルビジウム原子発振器の
一例の構成図を示す。同図中、ランプブロック１０のル
ビジウムランプ１１は高周波源１２によって高周波加熱
されて共鳴光を発生する。空洞共振器１４はルビジウム
原子を封入したガスセル１５を収容すると共に、ルビジ
ウム原子の共鳴周波数に同調されている。また、空洞共
振器１４内の太陽電池等の光検出器１６はガスセル１５
を通過した共鳴光を検出する。これらのランプブロック
１０及び空胴共振器１２等により原子共鳴部（ＯＭＵ：
Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍａｉｃｒｏｗａｖｅ Ｕｕｉｔ）が
構成されている。
一例の構成図を示す。同図中、ランプブロック１０のル
ビジウムランプ１１は高周波源１２によって高周波加熱
されて共鳴光を発生する。空洞共振器１４はルビジウム
原子を封入したガスセル１５を収容すると共に、ルビジ
ウム原子の共鳴周波数に同調されている。また、空洞共
振器１４内の太陽電池等の光検出器１６はガスセル１５
を通過した共鳴光を検出する。これらのランプブロック
１０及び空胴共振器１２等により原子共鳴部（ＯＭＵ：
Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍａｉｃｒｏｗａｖｅ Ｕｕｉｔ）が
構成されている。
【０００３】空洞共振器１４は、ガスセル１５に磁界を
発生するためのＣ磁界コイル１８を巻回されている。Ｃ
磁界コイル１８は、Ｃ磁界電流回路１９によって、電流
を供給される。２０は電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）
であって、ＶＣＸＯ２０の出力は、周波数合成回路２１
において、周波数逓倍等の処理を行なわれるとともに、
サーボ回路２２内の低周波発振器で発生された低周波信
号ｆ1 によって位相変調を受けて、位相変調波信号を生
じる。この位相変調波信号は、バラクタダイオード２３
に供給されて高次の高調波からなるマイクロ波出力を発
生し、このマイクロ波は、空洞共振器１４を励振する。
発生するためのＣ磁界コイル１８を巻回されている。Ｃ
磁界コイル１８は、Ｃ磁界電流回路１９によって、電流
を供給される。２０は電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）
であって、ＶＣＸＯ２０の出力は、周波数合成回路２１
において、周波数逓倍等の処理を行なわれるとともに、
サーボ回路２２内の低周波発振器で発生された低周波信
号ｆ1 によって位相変調を受けて、位相変調波信号を生
じる。この位相変調波信号は、バラクタダイオード２３
に供給されて高次の高調波からなるマイクロ波出力を発
生し、このマイクロ波は、空洞共振器１４を励振する。
【０００４】光検出器１６の出力する電気信号は周波数
ｆ1 を有し、サーボ回路２２内の増幅器で増幅後、低周
波発振器の出力信号と同期検波される。この同期検波出
力は積分されてＶＣＸＯに帰還され、これによってＶＣ
ＸＯ２０は、その発振周波数を制御される。
ｆ1 を有し、サーボ回路２２内の増幅器で増幅後、低周
波発振器の出力信号と同期検波される。この同期検波出
力は積分されてＶＣＸＯに帰還され、これによってＶＣ
ＸＯ２０は、その発振周波数を制御される。
【０００５】図１８は、ルビジウム原子発振器の動作原
理を説明するものである。ガスセル１５内のルビジウム
原子は、最初、熱平衡状態にあって、基底状態である、
５Ｓ，Ｆ＝１のエネルギー準位の原子と、５Ｓ，Ｆ＝２
のエネルギー準位の原子とが等しい確率で存在している
が、ルビジウムランプの共鳴光によって光ポンピングさ
れることによって、５Ｓ，Ｆ＝１の原子のみが５Ｐのエ
ネルギー準位に励起される。
理を説明するものである。ガスセル１５内のルビジウム
原子は、最初、熱平衡状態にあって、基底状態である、
５Ｓ，Ｆ＝１のエネルギー準位の原子と、５Ｓ，Ｆ＝２
のエネルギー準位の原子とが等しい確率で存在している
が、ルビジウムランプの共鳴光によって光ポンピングさ
れることによって、５Ｓ，Ｆ＝１の原子のみが５Ｐのエ
ネルギー準位に励起される。
【０００６】しかしながら、この状態は不安定であっ
て、自然放出によって、基底準位に落ちる。この際、５
Ｓ，Ｆ＝１の準位と、５Ｓ，Ｆ＝２の準位とに等確率で
放出されるため、励起と放出の繰り返しによって、ルビ
ジウム原子は、５Ｓ，Ｆ＝２の準位のみに存在するよう
になり、負温度状態となる。
て、自然放出によって、基底準位に落ちる。この際、５
Ｓ，Ｆ＝１の準位と、５Ｓ，Ｆ＝２の準位とに等確率で
放出されるため、励起と放出の繰り返しによって、ルビ
ジウム原子は、５Ｓ，Ｆ＝２の準位のみに存在するよう
になり、負温度状態となる。
【０００７】このような状態で、ＶＣＸＯ２０で発生し
たマイクロ波を照射すると、誘導放出によって５Ｓ，Ｆ
＝２の原子は５Ｓ，Ｆ＝１に遷移し、この際、光エネル
ギーを吸収するため、光検出器で検出される光量が減少
する。この場合、５Ｓ，Ｆ＝２の原子が５Ｓ，Ｆ＝１に
遷移する確率は、マイクロ波の周波数が、５Ｓ，Ｆ＝２
と５Ｓ，Ｆ＝１のエネルギー準位差に対応する遷移周波
数に一致したとき最大となり、周波数差に応じて減少す
る。
たマイクロ波を照射すると、誘導放出によって５Ｓ，Ｆ
＝２の原子は５Ｓ，Ｆ＝１に遷移し、この際、光エネル
ギーを吸収するため、光検出器で検出される光量が減少
する。この場合、５Ｓ，Ｆ＝２の原子が５Ｓ，Ｆ＝１に
遷移する確率は、マイクロ波の周波数が、５Ｓ，Ｆ＝２
と５Ｓ，Ｆ＝１のエネルギー準位差に対応する遷移周波
数に一致したとき最大となり、周波数差に応じて減少す
る。
【０００８】そのため、マイクロ波周波数の変化による
光検出器出力の変化は、遷移周波数を中心とするＶ字特
性となるので、マイクロ波信号を低周波信号によって予
め位相変調するとともに、光検出器出力をこの低周波信
号によって同期検波して得た信号をＶＣＯに帰還して、
発振周波数を制御することによって、遷移周波数に一致
した周波数のマイクロ波を得ることができる。
光検出器出力の変化は、遷移周波数を中心とするＶ字特
性となるので、マイクロ波信号を低周波信号によって予
め位相変調するとともに、光検出器出力をこの低周波信
号によって同期検波して得た信号をＶＣＯに帰還して、
発振周波数を制御することによって、遷移周波数に一致
した周波数のマイクロ波を得ることができる。
【０００９】温度制御回路２５はランプセル１０の温度
を検出して、この検出温度に応じランプセル温度が一定
となるようヒータ２６に通電する。温度制御回路２７は
環境温度を検出して、この検出温度に応じガスセル１５
の温度が一定となるようトランジスタＴＲ１を制御して
ヒータ２９に通電する。
を検出して、この検出温度に応じランプセル温度が一定
となるようヒータ２６に通電する。温度制御回路２７は
環境温度を検出して、この検出温度に応じガスセル１５
の温度が一定となるようトランジスタＴＲ１を制御して
ヒータ２９に通電する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ルビジウム原子発振器
の通常動作の可能な環境温度範囲は温度制御用ヒータ２
９の消費電力特性により決まってしまう。即ち上限温度
は理想的にはガスセル１５を制御している温度までであ
り、実際には周辺回路から発生する熱のため、この温度
よりも５〜１０℃低くなる。下限温度はヒータ２９の最
大消費電力、即ち、ヒータ２９への印加電圧Ｖとヒータ
２９線の抵抗値ＲH で表されるＰmax ＝Ｖ 2 ／ＲH で決
まる。図１９（Ａ），（Ｂ）に温度によるヒーターの消
費電力特性と周波数変動特性を示す。従来のルビジウム
原子発振器では環境温度が通常動作可能な温度範囲ＴL
〜ＴH （例えば−１５℃〜７０℃）を越えると著しく周
波数が変化するため、使用しているシステムへの影響が
大となる。
の通常動作の可能な環境温度範囲は温度制御用ヒータ２
９の消費電力特性により決まってしまう。即ち上限温度
は理想的にはガスセル１５を制御している温度までであ
り、実際には周辺回路から発生する熱のため、この温度
よりも５〜１０℃低くなる。下限温度はヒータ２９の最
大消費電力、即ち、ヒータ２９への印加電圧Ｖとヒータ
２９線の抵抗値ＲH で表されるＰmax ＝Ｖ 2 ／ＲH で決
まる。図１９（Ａ），（Ｂ）に温度によるヒーターの消
費電力特性と周波数変動特性を示す。従来のルビジウム
原子発振器では環境温度が通常動作可能な温度範囲ＴL
〜ＴH （例えば−１５℃〜７０℃）を越えると著しく周
波数が変化するため、使用しているシステムへの影響が
大となる。
【００１１】また、ルビジウムランプ１１の光量はエー
ジング（経時変化）により低下していく。光量変化はラ
ンプセル１０のガラスとルビジウム金属の反応により、
ルビジウム金属が減少するためである。従来のルビジウ
ム原子発振器のエージングによる周波数変化は１×１０
-11 ／月〜３×１０-11 ／月程度であり、そのほとんど
はルビジウムランプ１１の光量変化がその主要因であっ
た。
ジング（経時変化）により低下していく。光量変化はラ
ンプセル１０のガラスとルビジウム金属の反応により、
ルビジウム金属が減少するためである。従来のルビジウ
ム原子発振器のエージングによる周波数変化は１×１０
-11 ／月〜３×１０-11 ／月程度であり、そのほとんど
はルビジウムランプ１１の光量変化がその主要因であっ
た。
【００１２】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
通常動作温度範囲外の環境温度での周波数変化を抑え、
従来より広い温度範囲で周波数安定度が向上するルビジ
ウム原子発振器を提供することを目的とする。
通常動作温度範囲外の環境温度での周波数変化を抑え、
従来より広い温度範囲で周波数安定度が向上するルビジ
ウム原子発振器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ルビジウムガスが充填されたガスセルを収容した空洞共
振器をマイクロ波で励振し、ルビジウムランプで発生し
た共鳴光を上記ガスセルに入射して通過光を光検出器で
検出し、この検出信号に応じて上記マイクロ波の発振周
波数を制御して周波数標準信号を得るルビジウム原子発
振器において、環境温度が通常動作温度範囲の上限を超
えたときの温度補正信号を生成する第１の補正回路と、
環境温度が通常動作温度範囲の下限未満のときの温度補
正信号を生成する第２の補正回路とよりなる温度判別手
段と、上記環境温度に基づいて温度補正信号を生成する
温度補正信号を生成する温度補正信号生成手段と、上記
温度補正信号に基づく電流を上記空洞共振器に巻回され
たコイルに流す電流回路とを有する。
ルビジウムガスが充填されたガスセルを収容した空洞共
振器をマイクロ波で励振し、ルビジウムランプで発生し
た共鳴光を上記ガスセルに入射して通過光を光検出器で
検出し、この検出信号に応じて上記マイクロ波の発振周
波数を制御して周波数標準信号を得るルビジウム原子発
振器において、環境温度が通常動作温度範囲の上限を超
えたときの温度補正信号を生成する第１の補正回路と、
環境温度が通常動作温度範囲の下限未満のときの温度補
正信号を生成する第２の補正回路とよりなる温度判別手
段と、上記環境温度に基づいて温度補正信号を生成する
温度補正信号を生成する温度補正信号生成手段と、上記
温度補正信号に基づく電流を上記空洞共振器に巻回され
たコイルに流す電流回路とを有する。
【００１４】このため、通常動作温度範囲外では環境温
度に応じて空洞共振器の静磁界が可変制御されて共鳴周
波数がシフトされ、通常動作温度範囲外での周波数変化
を抑えることができ、通常動作温度範囲の上限を超えた
ときと、下限未満のときの温度特性が異なっていても、
通常動作温度範囲外での周波数変化を抑えることができ
る。請求項２に記載の発明は、ルビジウムガスが充填さ
れたガスセルを収容した空洞共振器をマイクロ波で励振
し、ルビジウムランプで発生した共鳴光を上記ガスセル
に入射して通過光を光検出器で検出し、この検出信号に
応じて上記マイクロ波の発振周波数を制御して周波数標
準信号を得るルビジウム原子発振器において、環境温度
が通常動作温度範囲内か外かを判別する温度判別手段
と、環境温度が通常動作温度範囲の上限を超えたときの
温度補正信号を生成する第１の補正回路と、上記第１の
補正回路の補正信号から環境温度が通常動作温度範囲の
下限未満のときの温度補正信号を生成する反転増幅器と
よりなる温度補正信号生成手段と、上記温度補正信号に
基づく電流を上記空洞共振器に巻回されたコイルに流す
電流回路とを有するため、通常動作温度範囲の上限を超
えたときと、下限未満のときの温度特性が異なっていて
も、単一の補正回路の出力を利用して、通常動作温度範
囲外での周波数変化を抑えることができる。請求項３に
記載の発明は、請求項１記載のルビジウム原子発振器に
おいて、前記温度判別手段は温度検出回路の検出信号を
コンパレータにより所定の基準値と比較して通常動作温
度範囲内か外かを判別するため、環境温度が通常動作温
度範囲内か外かを判別できる。
度に応じて空洞共振器の静磁界が可変制御されて共鳴周
波数がシフトされ、通常動作温度範囲外での周波数変化
を抑えることができ、通常動作温度範囲の上限を超えた
ときと、下限未満のときの温度特性が異なっていても、
通常動作温度範囲外での周波数変化を抑えることができ
る。請求項２に記載の発明は、ルビジウムガスが充填さ
れたガスセルを収容した空洞共振器をマイクロ波で励振
し、ルビジウムランプで発生した共鳴光を上記ガスセル
に入射して通過光を光検出器で検出し、この検出信号に
応じて上記マイクロ波の発振周波数を制御して周波数標
準信号を得るルビジウム原子発振器において、環境温度
が通常動作温度範囲内か外かを判別する温度判別手段
と、環境温度が通常動作温度範囲の上限を超えたときの
温度補正信号を生成する第１の補正回路と、上記第１の
補正回路の補正信号から環境温度が通常動作温度範囲の
下限未満のときの温度補正信号を生成する反転増幅器と
よりなる温度補正信号生成手段と、上記温度補正信号に
基づく電流を上記空洞共振器に巻回されたコイルに流す
電流回路とを有するため、通常動作温度範囲の上限を超
えたときと、下限未満のときの温度特性が異なっていて
も、単一の補正回路の出力を利用して、通常動作温度範
囲外での周波数変化を抑えることができる。請求項３に
記載の発明は、請求項１記載のルビジウム原子発振器に
おいて、前記温度判別手段は温度検出回路の検出信号を
コンパレータにより所定の基準値と比較して通常動作温
度範囲内か外かを判別するため、環境温度が通常動作温
度範囲内か外かを判別できる。
【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項１または
２記載のルビジウム原子発振器において、前記温度判別
手段は、通常動作温度範囲で前記空洞共振器を加熱する
ヒータの通電電流をコンパレータにより所定の基準値と
比較して通常動作温度範囲内か外かを判別するため、環
境温度が通常動作温度範囲内か外かを判別できる。
２記載のルビジウム原子発振器において、前記温度判別
手段は、通常動作温度範囲で前記空洞共振器を加熱する
ヒータの通電電流をコンパレータにより所定の基準値と
比較して通常動作温度範囲内か外かを判別するため、環
境温度が通常動作温度範囲内か外かを判別できる。
【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項１または
２記載のルビジウム原子発振器において、前記温度判別
手段は、通常動作温度範囲の外でオンとなる温度スイッ
チであるため、環境温度が通常動作温度範囲内か外かを
判別できる。請求項６に記載の発明は、請求項１または
２記載のルビジウム原子発振器において、前記コイルは
Ｃ磁界コイルであるため、Ｃ磁界コイルを用いて通常動
作温度範囲外での周波数変化を抑えることができ、また
コイルの増加を防ぐことができる。
２記載のルビジウム原子発振器において、前記温度判別
手段は、通常動作温度範囲の外でオンとなる温度スイッ
チであるため、環境温度が通常動作温度範囲内か外かを
判別できる。請求項６に記載の発明は、請求項１または
２記載のルビジウム原子発振器において、前記コイルは
Ｃ磁界コイルであるため、Ｃ磁界コイルを用いて通常動
作温度範囲外での周波数変化を抑えることができ、また
コイルの増加を防ぐことができる。
【００１７】請求項７に記載の発明は、請求項１または
２記載のルビジウム原子発振器において、前記コイルは
Ｃ磁界コイルとは別の補正コイルであるため、この補正
コイルによって、通常動作温度範囲外での周波数変化を
抑えることができる。
２記載のルビジウム原子発振器において、前記コイルは
Ｃ磁界コイルとは別の補正コイルであるため、この補正
コイルによって、通常動作温度範囲外での周波数変化を
抑えることができる。
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【発明の実施の形態】図１は本発明のルビジウム原子発
振器の一実施例の構成図を示す。同図中、図１７と同一
構成部分には同一符号を付す。図１において、ランプブ
ロック１０のルビジウムランプ１１は高周波源１２によ
って高周波加熱されて共鳴光を発生する。空洞共振器１
４はルビジウム原子を封入したガスセル１５を収容する
と共に、ルビジウム原子の共鳴周波数に同調されてい
る。また、空洞共振器１４内の太陽電池等の光検出器１
６はガスセル１５を通過した共鳴光を検出する。これら
のランプブロック１０及び空洞共振器１２等により原子
共鳴部（ＯＭＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍａｉｃｒｏｗａｖ
ｅ Ｕｎｉｔ）が構成されている。
振器の一実施例の構成図を示す。同図中、図１７と同一
構成部分には同一符号を付す。図１において、ランプブ
ロック１０のルビジウムランプ１１は高周波源１２によ
って高周波加熱されて共鳴光を発生する。空洞共振器１
４はルビジウム原子を封入したガスセル１５を収容する
と共に、ルビジウム原子の共鳴周波数に同調されてい
る。また、空洞共振器１４内の太陽電池等の光検出器１
６はガスセル１５を通過した共鳴光を検出する。これら
のランプブロック１０及び空洞共振器１２等により原子
共鳴部（ＯＭＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍａｉｃｒｏｗａｖ
ｅ Ｕｎｉｔ）が構成されている。
【００２４】空洞共振器１４は、ガスセル１５に磁界を
発生するためのＣ磁界コイル１８を巻回されている。Ｃ
磁界コイル１８は、Ｃ磁界電流回路３１によって、電流
を供給される。２０は電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）
であって、ＶＣＸＯ２０の出力は、周波数合成回路２１
において、周波数逓倍等の処理を行なわれるとともに、
サーボ回路２２内の低周波発振器で発生された低周波信
号ｆ1 によって位相変調を受けて、位相変調波信号を生
じる。この位相変調波信号は、バラクタダイオード２３
に供給されて高次の高調波からなるマイクロ波出力を発
生し、このマイクロ波は、空洞共振器１４を励振する。
発生するためのＣ磁界コイル１８を巻回されている。Ｃ
磁界コイル１８は、Ｃ磁界電流回路３１によって、電流
を供給される。２０は電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）
であって、ＶＣＸＯ２０の出力は、周波数合成回路２１
において、周波数逓倍等の処理を行なわれるとともに、
サーボ回路２２内の低周波発振器で発生された低周波信
号ｆ1 によって位相変調を受けて、位相変調波信号を生
じる。この位相変調波信号は、バラクタダイオード２３
に供給されて高次の高調波からなるマイクロ波出力を発
生し、このマイクロ波は、空洞共振器１４を励振する。
【００２５】光検出器１６の出力する電気信号は周波数
ｆ1 を有し、プリアンプ２４で増幅後、サーボ回路２２
内の低周波発振器の出力信号と同期検波される。この同
期検波出力は積分されてＶＣＸＯ２０に帰還され、これ
によってＶＣＸＯ２０は、その発振周波数を制御され
る。
ｆ1 を有し、プリアンプ２４で増幅後、サーボ回路２２
内の低周波発振器の出力信号と同期検波される。この同
期検波出力は積分されてＶＣＸＯ２０に帰還され、これ
によってＶＣＸＯ２０は、その発振周波数を制御され
る。
【００２６】温度制御回路２５はランプセル１０の温度
を検出して、この検出温度に応じランプセル温度が一定
となるようヒータ２６に通電する。温度制御回路２７は
環境温度を検出して、この検出温度に応じガスセル１５
の温度が一定となるようトランジスタＴＲ１を制御して
ヒータ２９に通電する。このとき温度制御回路２７は環
境温度がＴL （例えば−１５℃）〜ＴH （例えば６０
℃）の範囲であればガスセル１５の温度が例えば７０℃
となるように制御している。
を検出して、この検出温度に応じランプセル温度が一定
となるようヒータ２６に通電する。温度制御回路２７は
環境温度を検出して、この検出温度に応じガスセル１５
の温度が一定となるようトランジスタＴＲ１を制御して
ヒータ２９に通電する。このとき温度制御回路２７は環
境温度がＴL （例えば−１５℃）〜ＴH （例えば６０
℃）の範囲であればガスセル１５の温度が例えば７０℃
となるように制御している。
【００２７】Ｃ磁界電流回路３１内の温度検出回路３４
はサーミスタ等の温度センサ３２で検出した環境温度に
応じた電圧ＶT の検出信号を出力する。この検出信号Ｖ
T はコンパレータ３５，３６及び補正回路３７に供給さ
れる。コンパレータ３５は検出信号ＶT が所定電圧ＶTL
未満となり環境温度が動作下限温度ＴL 未満となったと
きローレベルとなる図２に破線Ｉａで示す信号を生成す
る。また、コンパレータ３６は検出信号ＶT が所定電圧
ＶTHを超えて環境温度が動作上限温度ＴH を超えたとき
ローレベルとなる図２に実線Ｉｂで示す信号を生成す
る。上記の温度センサ３２，温度検出回路３４，コンパ
レータ３５，３６が温度判別手段に対応する。
はサーミスタ等の温度センサ３２で検出した環境温度に
応じた電圧ＶT の検出信号を出力する。この検出信号Ｖ
T はコンパレータ３５，３６及び補正回路３７に供給さ
れる。コンパレータ３５は検出信号ＶT が所定電圧ＶTL
未満となり環境温度が動作下限温度ＴL 未満となったと
きローレベルとなる図２に破線Ｉａで示す信号を生成す
る。また、コンパレータ３６は検出信号ＶT が所定電圧
ＶTHを超えて環境温度が動作上限温度ＴH を超えたとき
ローレベルとなる図２に実線Ｉｂで示す信号を生成す
る。上記の温度センサ３２，温度検出回路３４，コンパ
レータ３５，３６が温度判別手段に対応する。
【００２８】上記コンパレータ３５，３６夫々の出力信
号はナンド回路３８に供給され、ナンド回路３８はコン
パレータ３５，３６のいずれか一方だけがローレベルの
ときにハイレベルとなるスイッチング信号を生成してア
ナログスイッチ３９に供給する。アナログスイッチ３９
はナンド回路３８よりハイレベルの信号を供給されたと
き導通して補正回路３７出力を加算器４０に供給する。
温度補正信号生成手段としての補正回路３７は検出信号
ＶT に応じた電圧の補正信号を発生し、この補正信号は
環境温度が動作上限温度ＴH を超えたとき、又は動作下
限温度ＴL 未満のときにアナログスイッチ３９を通して
加算器４０に供給される。
号はナンド回路３８に供給され、ナンド回路３８はコン
パレータ３５，３６のいずれか一方だけがローレベルの
ときにハイレベルとなるスイッチング信号を生成してア
ナログスイッチ３９に供給する。アナログスイッチ３９
はナンド回路３８よりハイレベルの信号を供給されたと
き導通して補正回路３７出力を加算器４０に供給する。
温度補正信号生成手段としての補正回路３７は検出信号
ＶT に応じた電圧の補正信号を発生し、この補正信号は
環境温度が動作上限温度ＴH を超えたとき、又は動作下
限温度ＴL 未満のときにアナログスイッチ３９を通して
加算器４０に供給される。
【００２９】加算器４０は動作下限温度ＴL から動作上
限温度ＴH までの範囲では入力電圧Ｖ1 によって決まる
固定電流をＣ磁界コイル１８に流し、これによって空洞
共振器１４の静磁界は一定に保たれる。環境温度がＴH
を超えたり、ＴL 未満となると、加算器４０は入力電圧
Ｖ1 に補正信号電圧を加算した値によって決まる電流を
Ｃ磁界コイル１８に流し、これによって空洞共振器１４
の静磁界が変化して、共鳴周波数がシフトし、図３に実
線で示す如く、通常動作温度範囲ＴL 〜ＴH の外での周
波数変化を抑えることができる。なお、図３の破線は補
正を行わない場合を表わしている。
限温度ＴH までの範囲では入力電圧Ｖ1 によって決まる
固定電流をＣ磁界コイル１８に流し、これによって空洞
共振器１４の静磁界は一定に保たれる。環境温度がＴH
を超えたり、ＴL 未満となると、加算器４０は入力電圧
Ｖ1 に補正信号電圧を加算した値によって決まる電流を
Ｃ磁界コイル１８に流し、これによって空洞共振器１４
の静磁界が変化して、共鳴周波数がシフトし、図３に実
線で示す如く、通常動作温度範囲ＴL 〜ＴH の外での周
波数変化を抑えることができる。なお、図３の破線は補
正を行わない場合を表わしている。
【００３０】図４（Ａ），（Ｂ）に上記のルビジウム原
子発振器の一部切截平面図、側面図を示す。図４（Ａ）
にはランプブロック１０が表わされ、図４（Ｂ）にはラ
ンプブロック１０及び空洞共振器１４が表わされてい
る。１３はケースである。このため、通常動作温度範囲
外では環境温度に応じて空洞共振器の静磁界が可変制御
されて共鳴周波数がシフトされ、通常動作温度範囲外で
の周波数変化を抑えることができる。
子発振器の一部切截平面図、側面図を示す。図４（Ａ）
にはランプブロック１０が表わされ、図４（Ｂ）にはラ
ンプブロック１０及び空洞共振器１４が表わされてい
る。１３はケースである。このため、通常動作温度範囲
外では環境温度に応じて空洞共振器の静磁界が可変制御
されて共鳴周波数がシフトされ、通常動作温度範囲外で
の周波数変化を抑えることができる。
【００３１】また、Ｃ磁界コイルを用いて通常動作温度
範囲外での周波数変化を抑えることができ、またコイル
の増加を防ぐことができる。図５は本発明の第２実施例
の構成図を示す。同図中、図１と同一部分には同一符号
を付し、その説明を省略する。図５においては、環境温
度の変化をヒータ２９を駆動するトランジスタＴＲ１の
コレクタ電圧ＶC より検出する。このコレクタ電圧ＶC
は図６に示す如く環境温度がＴL 未満のときＶL （≒
Ｖ）で、環境温度がＴH を超えるとＶH （≒Ｏ）で固定
される。
範囲外での周波数変化を抑えることができ、またコイル
の増加を防ぐことができる。図５は本発明の第２実施例
の構成図を示す。同図中、図１と同一部分には同一符号
を付し、その説明を省略する。図５においては、環境温
度の変化をヒータ２９を駆動するトランジスタＴＲ１の
コレクタ電圧ＶC より検出する。このコレクタ電圧ＶC
は図６に示す如く環境温度がＴL 未満のときＶL （≒
Ｖ）で、環境温度がＴH を超えるとＶH （≒Ｏ）で固定
される。
【００３２】Ｃ磁界電流回路４１内の温度検出回路３４
はサーミスタ等の温度センサ３２で検出した環境温度に
応じた電圧ＶT の検出信号を出力する。この検出信号Ｖ
T は補正回路３７に供給される。コンパレータ４２はト
ランジスタＴＲ１のコレクタ電圧ＶC が電圧ＶL で環境
温度が動作下限温度ＴL 未満となったときローレベルと
なる図２に破線Ｉａで示す信号を生成する。また、コン
パレータ４３は検出信号ＶT が所定電圧ＶH で環境温度
が動作上限温度ＴH を超えたときローレベルとなる図２
に実線Ｉｂで示す信号を生成する。
はサーミスタ等の温度センサ３２で検出した環境温度に
応じた電圧ＶT の検出信号を出力する。この検出信号Ｖ
T は補正回路３７に供給される。コンパレータ４２はト
ランジスタＴＲ１のコレクタ電圧ＶC が電圧ＶL で環境
温度が動作下限温度ＴL 未満となったときローレベルと
なる図２に破線Ｉａで示す信号を生成する。また、コン
パレータ４３は検出信号ＶT が所定電圧ＶH で環境温度
が動作上限温度ＴH を超えたときローレベルとなる図２
に実線Ｉｂで示す信号を生成する。
【００３３】上記コンパレータ４２，４３夫々の出力信
号はナンド回路４４に供給され、ナンド回路４４はコン
パレータ４２，４３のいずれか一方だけがローレベルの
ときにハイレベルとなるスイッチング信号を生成してア
ナログスイッチ３９に供給する。アナログスイッチ３９
はナンド回路３８よりハイレベルの信号を供給されたと
き導通して補正回路３７出力を加算器４０に供給する。
補正回路３７は検出信号ＶT に応じた電圧の補正信号を
発生し、この補正信号は環境温度が動作上限温度ＴH を
超えたとき、又は動作下限温度ＴL 未満のときにアナロ
グスイッチ３９を通して加算器４０に供給される。
号はナンド回路４４に供給され、ナンド回路４４はコン
パレータ４２，４３のいずれか一方だけがローレベルの
ときにハイレベルとなるスイッチング信号を生成してア
ナログスイッチ３９に供給する。アナログスイッチ３９
はナンド回路３８よりハイレベルの信号を供給されたと
き導通して補正回路３７出力を加算器４０に供給する。
補正回路３７は検出信号ＶT に応じた電圧の補正信号を
発生し、この補正信号は環境温度が動作上限温度ＴH を
超えたとき、又は動作下限温度ＴL 未満のときにアナロ
グスイッチ３９を通して加算器４０に供給される。
【００３４】加算器４０は動作下限温度ＴL から動作上
限温度ＴH までの範囲では入力電圧Ｖ1 によって決まる
固定電流をＣ磁界コイル１８に流し、これによって空洞
共振器１４の静磁界は一定に保たれる。環境温度がＴH
を超えたり、ＴL 未満となると、加算器４０は入力電圧
Ｖ1 に補正信号電圧を加算した値によって決まる電流を
Ｃ磁界コイル１８に流し、これによって空洞共振器１４
の静磁界が変化して、共鳴周波数がシフトし、図３に実
線で示す如く、通常動作温度範囲ＴL 〜ＴH の外での周
波数変化を抑えることができる。
限温度ＴH までの範囲では入力電圧Ｖ1 によって決まる
固定電流をＣ磁界コイル１８に流し、これによって空洞
共振器１４の静磁界は一定に保たれる。環境温度がＴH
を超えたり、ＴL 未満となると、加算器４０は入力電圧
Ｖ1 に補正信号電圧を加算した値によって決まる電流を
Ｃ磁界コイル１８に流し、これによって空洞共振器１４
の静磁界が変化して、共鳴周波数がシフトし、図３に実
線で示す如く、通常動作温度範囲ＴL 〜ＴH の外での周
波数変化を抑えることができる。
【００３５】図７は本発明の第３実施例の構成図を示
す。同図中、図１と同一部分には同一符号を付し、その
説明を省略する。図７において、Ｃ磁界電流回路５１内
の温度検出回路３４はサーミスタ等の温度センサ３２で
検出した環境温度に応じた電圧ＶT の検出信号を出力す
る。この検出信号ＶT は補正回路３７に供給される。
す。同図中、図１と同一部分には同一符号を付し、その
説明を省略する。図７において、Ｃ磁界電流回路５１内
の温度検出回路３４はサーミスタ等の温度センサ３２で
検出した環境温度に応じた電圧ＶT の検出信号を出力す
る。この検出信号ＶT は補正回路３７に供給される。
【００３６】補正回路３７が出力する検出信号ＶT に応
じた電圧の補正信号は温度スイッチ５２，５３夫々に供
給される。温度スイッチ５２は環境温度が動作下限温度
ＴL未満となったときオンし、温度スイッチ５３は環境
温度が動作上限温度ＴH を超えたときオンする。これに
よって環境温度がＴH を超えたとき、又はＴL 未満のと
き補正信号が加算器４０に供給される。
じた電圧の補正信号は温度スイッチ５２，５３夫々に供
給される。温度スイッチ５２は環境温度が動作下限温度
ＴL未満となったときオンし、温度スイッチ５３は環境
温度が動作上限温度ＴH を超えたときオンする。これに
よって環境温度がＴH を超えたとき、又はＴL 未満のと
き補正信号が加算器４０に供給される。
【００３７】加算器４０は動作下限温度ＴL から動作上
限温度ＴH までの範囲では入力電圧Ｖ1 によって決まる
固定電流をＣ磁界コイル１８に流し、これによって空洞
共振器１４の静磁界は一定に保たれる。環境温度がＴH
を超えたり、ＴL 未満となると、加算器４０は入力電圧
Ｖ1 に補正信号電圧を加算した値によって決まる電流を
Ｃ磁界コイル１８に流し、これによって空洞共振器の静
磁界が変化して共鳴周波数がシフトし、図３に実線で示
す如く通常動作温度範囲ＴL 〜ＴH の外での周波数変化
を抑えることができる。
限温度ＴH までの範囲では入力電圧Ｖ1 によって決まる
固定電流をＣ磁界コイル１８に流し、これによって空洞
共振器１４の静磁界は一定に保たれる。環境温度がＴH
を超えたり、ＴL 未満となると、加算器４０は入力電圧
Ｖ1 に補正信号電圧を加算した値によって決まる電流を
Ｃ磁界コイル１８に流し、これによって空洞共振器の静
磁界が変化して共鳴周波数がシフトし、図３に実線で示
す如く通常動作温度範囲ＴL 〜ＴH の外での周波数変化
を抑えることができる。
【００３８】図８は本発明の第４実施例の構成図を示
す。同図中、図１と同一部分には同一符号を付し、その
説明を省略する。図８において、Ｃ磁界電流回路６１内
の温度検出回路３４はサーミスタ等の温度センサ３２で
検出した環境温度に応じた電圧ＶT の検出信号を出力す
る。この検出信号ＶT はＡ／Ｄコンバータ６２でディジ
タル化されてアドレスとしてＲＯＭ６３に供給される。
す。同図中、図１と同一部分には同一符号を付し、その
説明を省略する。図８において、Ｃ磁界電流回路６１内
の温度検出回路３４はサーミスタ等の温度センサ３２で
検出した環境温度に応じた電圧ＶT の検出信号を出力す
る。この検出信号ＶT はＡ／Ｄコンバータ６２でディジ
タル化されてアドレスとしてＲＯＭ６３に供給される。
【００３９】ＲＯＭ６３にはディジタル環境温度が動作
下限温度ＴL から動作上限温度ＴHまでの範囲で値が０
となり、ＴH を超えたとき及びＴL 未満のときディジタ
ル環境温度に応じた値の補正データが予め格納されてい
る。ＲＯＭ６３から読み出された補正データはＤ／Ａコ
ンバータ６４でアナログ化されて加算器４０に供給され
る。
下限温度ＴL から動作上限温度ＴHまでの範囲で値が０
となり、ＴH を超えたとき及びＴL 未満のときディジタ
ル環境温度に応じた値の補正データが予め格納されてい
る。ＲＯＭ６３から読み出された補正データはＤ／Ａコ
ンバータ６４でアナログ化されて加算器４０に供給され
る。
【００４０】加算器４０は動作下限温度ＴL から動作上
限温度ＴH までの範囲では入力電圧Ｖ1 によって決まる
固定電流をＣ磁界コイル１８に流し、これによって空洞
共振器１４の静磁界は一定に保たれる。環境温度がＴH
を超えたり、ＴL 未満となると、加算器４０は入力電圧
Ｖ1 に補正信号電圧を加算した値によって決まる電流を
加算した値によって決まる電流をＣ磁界コイル１８に流
し、これによって空洞共振器の静磁界が変化して共鳴周
波数がシフトし、図３に実線で示す如く通常動作温度範
囲ＴL 〜ＴH の外での周波数変化を抑えることができ
る。
限温度ＴH までの範囲では入力電圧Ｖ1 によって決まる
固定電流をＣ磁界コイル１８に流し、これによって空洞
共振器１４の静磁界は一定に保たれる。環境温度がＴH
を超えたり、ＴL 未満となると、加算器４０は入力電圧
Ｖ1 に補正信号電圧を加算した値によって決まる電流を
加算した値によって決まる電流をＣ磁界コイル１８に流
し、これによって空洞共振器の静磁界が変化して共鳴周
波数がシフトし、図３に実線で示す如く通常動作温度範
囲ＴL 〜ＴH の外での周波数変化を抑えることができ
る。
【００４１】図９は本発明の第５実施例の構成図を示
す。同図中、図１と同一部分には同一符号を付し、その
説明を省略する。図９においては、空洞共振器１４には
Ｃ磁界コイル１８とは別に補正用コイル７２が巻回され
ている。Ｃ磁界電流回路７１内の温度検出回路３４はサ
ーミスタ等の温度センサ３２で検出した環境温度に応じ
た電圧ＶT の検出信号を出力する。この検出信号ＶT は
コンパレータ３５，３６及び補正回路３７に供給され
る。コンパレータ３５は検出信号ＶT が所定電圧ＶTL未
満となり環境温度が動作下限温度ＴL 未満となったとき
ローレベルとなる図２に破線Ｉａで示す信号を生成す
る。また、コンパレータ３６は検出信号ＶT が所定電圧
ＶTHを超えて環境温度が動作上限温度ＴH を超えたとき
ローレベルとなる図２に実線Ｉｂで示す信号を生成す
る。
す。同図中、図１と同一部分には同一符号を付し、その
説明を省略する。図９においては、空洞共振器１４には
Ｃ磁界コイル１８とは別に補正用コイル７２が巻回され
ている。Ｃ磁界電流回路７１内の温度検出回路３４はサ
ーミスタ等の温度センサ３２で検出した環境温度に応じ
た電圧ＶT の検出信号を出力する。この検出信号ＶT は
コンパレータ３５，３６及び補正回路３７に供給され
る。コンパレータ３５は検出信号ＶT が所定電圧ＶTL未
満となり環境温度が動作下限温度ＴL 未満となったとき
ローレベルとなる図２に破線Ｉａで示す信号を生成す
る。また、コンパレータ３６は検出信号ＶT が所定電圧
ＶTHを超えて環境温度が動作上限温度ＴH を超えたとき
ローレベルとなる図２に実線Ｉｂで示す信号を生成す
る。
【００４２】上記コンパレータ３５，３６夫々の出力信
号はナンド回路３８に供給され、ナンド回路３８はコン
パレータ３５，３６のいずれか一方だけがローレベルの
ときにハイレベルとなるスイッチング信号を生成してア
ナログスイッチ３９に供給する。アナログスイッチ３９
はナンド回路３８よりハイレベルの信号を供給されたと
き導通して補正回路３７出力を加算器４０に供給する。
補正回路３７は検出信号ＶT に応じた電圧の補正信号を
発生し、この補正信号は環境温度が動作上限温度ＴH を
超えたとき、又は動作下限温度ＴL 未満のときにアナロ
グスイッチ３９を通してバッファアンプ７３に供給され
る。
号はナンド回路３８に供給され、ナンド回路３８はコン
パレータ３５，３６のいずれか一方だけがローレベルの
ときにハイレベルとなるスイッチング信号を生成してア
ナログスイッチ３９に供給する。アナログスイッチ３９
はナンド回路３８よりハイレベルの信号を供給されたと
き導通して補正回路３７出力を加算器４０に供給する。
補正回路３７は検出信号ＶT に応じた電圧の補正信号を
発生し、この補正信号は環境温度が動作上限温度ＴH を
超えたとき、又は動作下限温度ＴL 未満のときにアナロ
グスイッチ３９を通してバッファアンプ７３に供給され
る。
【００４３】バッファアンプ７４は入力電圧Ｖ1 によっ
て決まる固定電流をＣ磁界コイル１８に流し、これによ
って空洞共振器１４の静磁界は一定に保たれる。バッフ
ァアンプ７３は環境温度がＴH を超えたり、ＴL 未満と
なると、補正信号電圧によって決まる電流を補正コイル
７２に流し、これによって空洞共振器１４の静磁界が変
化して、共鳴周波数がシフトし、図３に実線で示す如
く、通常動作温度範囲Ｔ L 〜ＴH の外での周波数変化を
抑えることができる。
て決まる固定電流をＣ磁界コイル１８に流し、これによ
って空洞共振器１４の静磁界は一定に保たれる。バッフ
ァアンプ７３は環境温度がＴH を超えたり、ＴL 未満と
なると、補正信号電圧によって決まる電流を補正コイル
７２に流し、これによって空洞共振器１４の静磁界が変
化して、共鳴周波数がシフトし、図３に実線で示す如
く、通常動作温度範囲Ｔ L 〜ＴH の外での周波数変化を
抑えることができる。
【００４４】図１０は本発明の第６実施例の構成図を示
す。同図中、図１と同一部分には同一符号を付し、その
説明を省略する。図１０において、Ｃ磁界電流回路８１
内の温度検出回路３４はサーミスタ等の温度センサ３２
で検出した環境温度に応じた電圧ＶT の検出信号を出力
する。この検出信号ＶT はコンパレータ３５，３６及び
第１，第２の補正回路８２，８３夫々に供給される。コ
ンパレータ３５は検出信号ＶT が所定電圧ＶTL未満とな
り環境温度が動作下限温度ＴL 未満となったときローレ
ベルとなる図２に破線Ｉａで示す信号を生成する。ま
た、コンパレータ３６は検出信号ＶT が所定電圧ＶTHを
超えて環境温度が動作上限温度ＴH を超えたときローレ
ベルとなる図２に実線Ｉｂで示す信号を生成する。
す。同図中、図１と同一部分には同一符号を付し、その
説明を省略する。図１０において、Ｃ磁界電流回路８１
内の温度検出回路３４はサーミスタ等の温度センサ３２
で検出した環境温度に応じた電圧ＶT の検出信号を出力
する。この検出信号ＶT はコンパレータ３５，３６及び
第１，第２の補正回路８２，８３夫々に供給される。コ
ンパレータ３５は検出信号ＶT が所定電圧ＶTL未満とな
り環境温度が動作下限温度ＴL 未満となったときローレ
ベルとなる図２に破線Ｉａで示す信号を生成する。ま
た、コンパレータ３６は検出信号ＶT が所定電圧ＶTHを
超えて環境温度が動作上限温度ＴH を超えたときローレ
ベルとなる図２に実線Ｉｂで示す信号を生成する。
【００４５】上記コンパレータ３５，３６夫々の出力信
号はナンド回路８６，８７夫々で反転されてアナログス
イッチ８４，８５夫々に供給される。アナログスイッチ
８４，８５夫々はナンド回路８６，８７夫々よりハイレ
ベルの信号を供給されたとき導通して補正回路８２，８
３夫々の出力を加算器８８に供給する。補正回路８２，
８３夫々は検出信号ＶT に応じた電圧の補正信号を発生
し、この補正回路８２の出力信号は環境温度が動作下限
温度ＴL 未満のとき、アナログスイッチ８４を通して加
算器８８に供給され、補正回路８３の出力信号は動作上
限温度ＴH を超えたときにアナログスイッチ８５を通し
て加算器８８に供給される。
号はナンド回路８６，８７夫々で反転されてアナログス
イッチ８４，８５夫々に供給される。アナログスイッチ
８４，８５夫々はナンド回路８６，８７夫々よりハイレ
ベルの信号を供給されたとき導通して補正回路８２，８
３夫々の出力を加算器８８に供給する。補正回路８２，
８３夫々は検出信号ＶT に応じた電圧の補正信号を発生
し、この補正回路８２の出力信号は環境温度が動作下限
温度ＴL 未満のとき、アナログスイッチ８４を通して加
算器８８に供給され、補正回路８３の出力信号は動作上
限温度ＴH を超えたときにアナログスイッチ８５を通し
て加算器８８に供給される。
【００４６】加算器８８は動作下限温度ＴL から動作上
限温度ＴH までの範囲では入力電圧Ｖ1 によって決まる
固定電流をＣ磁界コイル１８に流し、これによって空洞
共振器１４の静磁界は一定に保たれる。環境温度がＴH
を超えたり、ＴL 未満となると、加算器８８は入力電圧
Ｖ1 に補正信号電圧を加算した値によって決まる電流を
Ｃ磁界コイル１８に流し、これによって空洞共振器１４
の静磁界が変化して、共鳴周波数がシフトし、図１１に
破線で示す如く、通常動作温度範囲ＴL 〜ＴHの外での
周波数変化を抑えることができる。
限温度ＴH までの範囲では入力電圧Ｖ1 によって決まる
固定電流をＣ磁界コイル１８に流し、これによって空洞
共振器１４の静磁界は一定に保たれる。環境温度がＴH
を超えたり、ＴL 未満となると、加算器８８は入力電圧
Ｖ1 に補正信号電圧を加算した値によって決まる電流を
Ｃ磁界コイル１８に流し、これによって空洞共振器１４
の静磁界が変化して、共鳴周波数がシフトし、図１１に
破線で示す如く、通常動作温度範囲ＴL 〜ＴHの外での
周波数変化を抑えることができる。
【００４７】この場合は２つの補正回路８２，８３を設
けているため、図１１に実線で示す如く、環境温度がＴ
H を超えたときと、ＴL 未満のときの周波数変化の傾斜
が異なっていても、各周波数変化を抑えることができ
る。図１２は本発明の第７実施例の構成図を示す。同図
中、図１，図１０と同一部分には同一符号を付し、その
説明を省略する。図１２において、Ｃ磁界電流回路９１
内の温度検出回路３４はサーミスタ等の温度センサ３２
で検出した環境温度に応じた電圧ＶT の検出信号を出力
する。この検出信号ＶT はコンパレータ３５，３６及び
補正回路３７に供給される。コンパレータ３５は検出信
号ＶT が所定電圧ＶTL未満となり環境温度が動作下限温
度ＴL 未満となったときローレベルとなる図２に破線Ｉ
ａで示す信号を生成する。また、コンパレータ３６は検
出信号ＶT が所定電圧ＶTHを超えて環境温度が動作上限
温度ＴH を超えたときローレベルとなる図２に実線Ｉｂ
で示す信号を生成する。
けているため、図１１に実線で示す如く、環境温度がＴ
H を超えたときと、ＴL 未満のときの周波数変化の傾斜
が異なっていても、各周波数変化を抑えることができ
る。図１２は本発明の第７実施例の構成図を示す。同図
中、図１，図１０と同一部分には同一符号を付し、その
説明を省略する。図１２において、Ｃ磁界電流回路９１
内の温度検出回路３４はサーミスタ等の温度センサ３２
で検出した環境温度に応じた電圧ＶT の検出信号を出力
する。この検出信号ＶT はコンパレータ３５，３６及び
補正回路３７に供給される。コンパレータ３５は検出信
号ＶT が所定電圧ＶTL未満となり環境温度が動作下限温
度ＴL 未満となったときローレベルとなる図２に破線Ｉ
ａで示す信号を生成する。また、コンパレータ３６は検
出信号ＶT が所定電圧ＶTHを超えて環境温度が動作上限
温度ＴH を超えたときローレベルとなる図２に実線Ｉｂ
で示す信号を生成する。
【００４８】上記コンパレータ３５，３６夫々の出力信
号はナンド回路８６，８７夫々で反転されてアナログス
イッチ８４，８５夫々に供給される。アナログスイッチ
８４，８５夫々はナンド回路８６，８７夫々よりハイレ
ベルの信号を供給されたとき導通して補正回路３７出力
又は反転増幅器９２出力を加算器４０に供給する。補正
回路３７は検出信号ＶT に応じた電圧の補正信号を発生
し、この補正信号は環境温度が動作下限温度ＴL 未満の
ときにアナログスイッチ８４を通して加算器８８に供給
される。また、環境温度が動作上限温度ＴH を超えたと
き補正回路３７の補正信号を反転増幅器９２で反転増幅
した信号がアナログスイッチ８５を通して加算器８８に
供給される。
号はナンド回路８６，８７夫々で反転されてアナログス
イッチ８４，８５夫々に供給される。アナログスイッチ
８４，８５夫々はナンド回路８６，８７夫々よりハイレ
ベルの信号を供給されたとき導通して補正回路３７出力
又は反転増幅器９２出力を加算器４０に供給する。補正
回路３７は検出信号ＶT に応じた電圧の補正信号を発生
し、この補正信号は環境温度が動作下限温度ＴL 未満の
ときにアナログスイッチ８４を通して加算器８８に供給
される。また、環境温度が動作上限温度ＴH を超えたと
き補正回路３７の補正信号を反転増幅器９２で反転増幅
した信号がアナログスイッチ８５を通して加算器８８に
供給される。
【００４９】加算器４０は動作下限温度ＴL から動作上
限温度ＴH までの範囲では入力電圧Ｖ1 によって決まる
固定電流をＣ磁界コイル１８に流し、これによって空洞
共振器１４の静磁界は一定に保たれる。環境温度がＴH
を超えたり、ＴL 未満となると、加算器８８は入力電圧
Ｖ1 に補正信号電圧を加算した値によって決まる電流を
Ｃ磁界コイル１８に流し、これによって空洞共振器の静
磁界が変化して共鳴周波数がシフトし、図１１に破線で
示す如く、通常動作温度範囲ＴL 〜ＴH の外での周波数
変化を抑えることができる。
限温度ＴH までの範囲では入力電圧Ｖ1 によって決まる
固定電流をＣ磁界コイル１８に流し、これによって空洞
共振器１４の静磁界は一定に保たれる。環境温度がＴH
を超えたり、ＴL 未満となると、加算器８８は入力電圧
Ｖ1 に補正信号電圧を加算した値によって決まる電流を
Ｃ磁界コイル１８に流し、これによって空洞共振器の静
磁界が変化して共鳴周波数がシフトし、図１１に破線で
示す如く、通常動作温度範囲ＴL 〜ＴH の外での周波数
変化を抑えることができる。
【００５０】この場合は反転増幅器９２を設けているた
め、図１１に実線で示す如く、環境温度がＴH を超えた
ときと、ＴL 未満のときの周波数変化の傾斜が異なって
いても各周波数変化を抑えることができる。更に補正回
路が１つだけで済む。図１３は本発明の第８実施例の構
成図を示す。同図中、図１と同一部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。図１３において、空洞共振器
１４内の光検出器１６の出力するルビジウムランプ１１
の光量の検出信号はプリアンプ２４で増幅されてサーボ
回路２２と共に補正回路１００に供給される。
め、図１１に実線で示す如く、環境温度がＴH を超えた
ときと、ＴL 未満のときの周波数変化の傾斜が異なって
いても各周波数変化を抑えることができる。更に補正回
路が１つだけで済む。図１３は本発明の第８実施例の構
成図を示す。同図中、図１と同一部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。図１３において、空洞共振器
１４内の光検出器１６の出力するルビジウムランプ１１
の光量の検出信号はプリアンプ２４で増幅されてサーボ
回路２２と共に補正回路１００に供給される。
【００５１】ここで、光検出器１６の検出光量とルビジ
ウム原子発振器の発振周波数との関係は図１４の実線に
示す如く、光量が低下すれば周波数が低下する。このた
め、光量補正信号生成手段としての補正回路１００では
検出光量に応じ、光量が低下したとき周波数を上昇させ
るよう補正する補正信号を生成して加算器１０２に供給
する。加算器１０２は入力電圧Ｖ1 に補正信号の電圧を
加算し、この加算した値によって決まる電流をＣ磁界コ
イル１８に流す。これによって空洞共振器１４の静磁界
が変化して共鳴周波数がシフトし、経年変化によるルビ
ジウムランプ１１の光量が低下してもＣ磁界コイル１８
に流す電流を制御して上記共鳴周波数のシフトをなくす
ことができる。これによってルビジウム原子発振器の周
波数エージング特性を改善して長期安定化することがで
きる。
ウム原子発振器の発振周波数との関係は図１４の実線に
示す如く、光量が低下すれば周波数が低下する。このた
め、光量補正信号生成手段としての補正回路１００では
検出光量に応じ、光量が低下したとき周波数を上昇させ
るよう補正する補正信号を生成して加算器１０２に供給
する。加算器１０２は入力電圧Ｖ1 に補正信号の電圧を
加算し、この加算した値によって決まる電流をＣ磁界コ
イル１８に流す。これによって空洞共振器１４の静磁界
が変化して共鳴周波数がシフトし、経年変化によるルビ
ジウムランプ１１の光量が低下してもＣ磁界コイル１８
に流す電流を制御して上記共鳴周波数のシフトをなくす
ことができる。これによってルビジウム原子発振器の周
波数エージング特性を改善して長期安定化することがで
きる。
【００５２】図１５は本発明の第９実施例の構成図を示
す。同図中、図１と同一部分には同一符号を付し、その
説明を省略する。図１５においては、空洞共振器１４に
は、Ｃ磁界コイルとは別に補正コイル１０５が巻回され
ている。空洞共振器１４内の光検出器１６の出力するル
ビジウムランプ１１の光量の検出信号はプリアンプ２４
で増幅されてサーボ回路２２と共に補正回路１００に供
給される。
す。同図中、図１と同一部分には同一符号を付し、その
説明を省略する。図１５においては、空洞共振器１４に
は、Ｃ磁界コイルとは別に補正コイル１０５が巻回され
ている。空洞共振器１４内の光検出器１６の出力するル
ビジウムランプ１１の光量の検出信号はプリアンプ２４
で増幅されてサーボ回路２２と共に補正回路１００に供
給される。
【００５３】ここで、光検出器１６の検出光量とルビジ
ウム原子発振器の発振周波数との関係は図１４の実線に
示す如く光量が低下すれば周波数が低下する。このた
め、補正回路１００では検出光量に応じ、光量が低下し
たとき周波数を上昇させるよう補正する補正信号を生成
して補正コイル１０５に供給する。これによって、補正
信号電圧によって決まる電流が補正コイル１０５に流さ
れ、空洞共振器１４の静磁界が変化して共鳴周波数がシ
フトし、経年変化によるルビジウムランプ１１の光量が
低下してもＣ磁界コイル１８に流す電流を制御して上記
共鳴周波数のシフトをなくすことができる。これによっ
てルビジウム原子発振器の周波数エージング特性を改善
して長期安定化することができる。
ウム原子発振器の発振周波数との関係は図１４の実線に
示す如く光量が低下すれば周波数が低下する。このた
め、補正回路１００では検出光量に応じ、光量が低下し
たとき周波数を上昇させるよう補正する補正信号を生成
して補正コイル１０５に供給する。これによって、補正
信号電圧によって決まる電流が補正コイル１０５に流さ
れ、空洞共振器１４の静磁界が変化して共鳴周波数がシ
フトし、経年変化によるルビジウムランプ１１の光量が
低下してもＣ磁界コイル１８に流す電流を制御して上記
共鳴周波数のシフトをなくすことができる。これによっ
てルビジウム原子発振器の周波数エージング特性を改善
して長期安定化することができる。
【００５４】図１６は本発明の第１０実施例の構成図を
示す。同図中、図１と同一部分には同一符号を付し、そ
の説明を省略する。図１６においては、プリアンプ２４
の出力する光量検出信号はランプ励振電圧制御回路１１
０に供給される。励振電圧制御手段としてのランプ励振
電圧制御回路１１０は上記光量検出信号を積分して、積
分値が常に一定となるように高周波源１２に印加するラ
ンプ励振電圧を制御して、ルビジウムランプ１１の光量
を常に一定とする。
示す。同図中、図１と同一部分には同一符号を付し、そ
の説明を省略する。図１６においては、プリアンプ２４
の出力する光量検出信号はランプ励振電圧制御回路１１
０に供給される。励振電圧制御手段としてのランプ励振
電圧制御回路１１０は上記光量検出信号を積分して、積
分値が常に一定となるように高周波源１２に印加するラ
ンプ励振電圧を制御して、ルビジウムランプ１１の光量
を常に一定とする。
【００５５】これによって、経年変化によるルビジウム
ランプ１１の光量低下を防止でき、ルビジウム原子発振
器の周波数エージング特性を改善して長期安定化するこ
とができる。
ランプ１１の光量低下を防止でき、ルビジウム原子発振
器の周波数エージング特性を改善して長期安定化するこ
とができる。
【００５６】
【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、通常動作温度範囲外では環境温度に応じて空洞共振
器の静磁界が可変制御されて共鳴周波数がシフトされ、
通常動作温度範囲外での周波数変化を抑えることがで
き、通常動作温度範囲の上限を超えたときと、下限未満
のときの温度特性が異なっていても、通常動作温度範囲
外での周波数変化を抑えることができる。請求項２に記
載の発明によれば、通常動作温度範囲の上限を超えたと
きと、下限未満のときの温度特性が異なっていても、単
一の補正回路の出力を利用して、通常動作温度範囲外で
の周波数変化を抑えることができる。
ば、通常動作温度範囲外では環境温度に応じて空洞共振
器の静磁界が可変制御されて共鳴周波数がシフトされ、
通常動作温度範囲外での周波数変化を抑えることがで
き、通常動作温度範囲の上限を超えたときと、下限未満
のときの温度特性が異なっていても、通常動作温度範囲
外での周波数変化を抑えることができる。請求項２に記
載の発明によれば、通常動作温度範囲の上限を超えたと
きと、下限未満のときの温度特性が異なっていても、単
一の補正回路の出力を利用して、通常動作温度範囲外で
の周波数変化を抑えることができる。
【００５７】請求項３に記載の発明によれば、環境温度
が通常動作温度範囲内か外かを判別できる。
が通常動作温度範囲内か外かを判別できる。
【００５８】請求項４に記載の発明によれば、環境温度
が通常動作温度範囲内か外かを判別できる。
が通常動作温度範囲内か外かを判別できる。
【００５９】請求項５に記載の発明によれば、環境温度
が通常動作温度範囲内か外かを判別できる。請求項６に
記載の発明によれば、Ｃ磁界コイルを用いて通常動作温
度範囲外での周波数変化を抑えることができ、またコイ
ルの増加を防ぐことができる。
が通常動作温度範囲内か外かを判別できる。請求項６に
記載の発明によれば、Ｃ磁界コイルを用いて通常動作温
度範囲外での周波数変化を抑えることができ、またコイ
ルの増加を防ぐことができる。
【００６０】請求項７に記載の発明によれば、補正コイ
ルによって、通常動作温度範囲外での周波数変化を抑え
ることができる。
ルによって、通常動作温度範囲外での周波数変化を抑え
ることができる。
【００６１】
【００６２】
【００６３】
【００６４】
【００６５】
【図１】本発明のルビジウム原子発振器の構成図であ
る。
る。
【図２】本発明を説明するための図である。
【図３】本発明を説明するための図である。
【図４】本発明発振器の平面図、側面図である。
【図５】本発明のルビジウム原子発振器の構成図であ
る。
る。
【図６】本発明を説明するための図である。
【図７】本発明のルビジウム原子発振器の構成図であ
る。
る。
【図８】本発明のルビジウム原子発振器の構成図であ
る。
る。
【図９】本発明のルビジウム原子発振器の構成図であ
る。
る。
【図１０】本発明のルビジウム原子発振器の構成図であ
る。
る。
【図１１】本発明を説明するための図である。
【図１２】本発明のルビジウム原子発振器の構成図であ
る。
る。
【図１３】本発明のルビジウム原子発振器の構成図であ
る。
る。
【図１４】本発明を説明するための図である。
【図１５】本発明のルビジウム原子発振器の構成図であ
る。
る。
【図１６】本発明のルビジウム原子発振器の構成図であ
る。
る。
【図１７】従来のルビジウム原子発振器の構成図であ
る。
る。
【図１８】ルビジウム原子発振器の動作原理を説明する
ための図である。
ための図である。
【図１９】従来発振器を説明するための図である。
１１ ルビジウムランプ
１２ 高周波源
１４ 空洞共振器
１５ ガスセル
１６ 光検出器
１８ Ｃ磁界コイル
２０ ＶＣＸＯ
２１ 周波数合成器
２２ サーボ回路
２５，２７ 温度制御回路
２６，２９ ヒータ
３１，４１，５１ Ｃ磁界電流回路
３２ 温度センサ
３４ 温度検出回路
３５，３６，４２，４３ コンパレータ
３７，８２，８３，１００ 補正回路
３８，４４ ナンド回路
３９ アナログスイッチ
４０，１０２ 加算器
５２，５３ 温度スイッチ
６２ Ａ／Ｄコンバータ
６３ ＲＯＭ
６４ Ｄ／Ａコンバータ
７２，１０５ 補正コイル
９２ 反転増幅器
１１０ ランプ励振電圧制御回路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 古山 義人
神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地
富士通株式会社内
(56)参考文献 特開 昭63−173419（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−11023（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−334520（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−165527（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−61834（ＪＰ，Ａ)
特公 昭54−25399（ＪＰ，Ｂ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H03L 7/26
Claims (7)
- 【請求項１】 ルビジウムガスが充填されたガスセルを
収容した空洞共振器をマイクロ波で励振し、ルビジウム
ランプで発生した共鳴光を上記ガスセルに入射して通過
光を光検出器で検出し、この検出信号に応じて上記マイ
クロ波の発振周波数を制御して周波数標準信号を得るル
ビジウム原子発振器において、 環境温度が通常動作温度範囲内か外かを判別する温度判
別手段と、環境温度が通常動作温度範囲の上限を超えたときの温度
補正信号を生成する第１の補正回路と、環境温度が通常
動作温度範囲の下限未満のときの温度補正信号を生成す
る第２の補正回路とよりなる 温度補正信号生成手段と、 上記温度補正信号に基づく電流を上記空洞共振器に巻回
されたコイルに流す電流回路とを有することを特徴とす
るルビジウム原子発振器。 - 【請求項２】 ルビジウムガスが充填されたガスセルを
収容した空洞共振器をマイクロ波で励振し、ルビジウム
ランプで発生した共鳴光を上記ガスセルに入射して通過
光を光検出器で検出し、この検出信号に応じて上記マイ
クロ波の発振周波数を制御して周波数標準信号を得るル
ビジウム原子発振器において、 環境温度が通常動作温度範囲内か外かを判別する温度判
別手段と、 環境温度が通常動作温度範囲の上限を超えたときの温度
補正信号を生成する第１の補正回路と、上記第１の補正
回路の補正信号から環境温度が通常動作温度範囲の下限
未満のときの温度補正信号を生成する反転増幅器とより
なる温度補正信号生成手段と、 上記温度補正信号に基づく電流を上記空洞共振器に巻回
されたコイルに流す電流回路とを有することを特徴とす
る ルビジウム原子発振器。 - 【請求項３】 請求項１または２記載のルビジウム原子
発振器において、 前記温度判別手段は温度検出回路の検出信号をコンパレ
ータにより所定の基準値と比較して通常動作温度範囲内
か外かを判別することを特徴とする ルビジウム原子発振
器。 - 【請求項４】 請求項１または２記載のルビジウム原子
発振器において、 前記温度判別手段は、通常動作温度範囲で前記空洞共振
器を加熱するヒータの通電電流をコンパレータにより所
定の基準値と比較して通常動作温度範囲内か外 かを判別
することを特徴とするルビジウム原子発振器。 - 【請求項５】 請求項１または２記載のルビジウム原子
発振器において、 前記温度判別手段は、通常動作温度範囲の外でオンとな
る温度スイッチであることを特徴とする ルビジウム原子
発振器。 - 【請求項６】 請求項１または２記載のルビジウム原子
発振器において、 前記コイルはＣ磁界コイルであることを特徴とする ルビ
ジウム原子発振器。 - 【請求項７】 請求項１または２記載のルビジウム原子
発振器において、 前記コイルはＣ磁界コイルとは別の補正コイルであるこ
とを特徴とする ルビジウム原子発振器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20625795A JP3410872B2 (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | ルビジウム原子発振器 |
| US08/618,490 US5712597A (en) | 1995-08-11 | 1996-03-19 | Rubidium atom oscillator with temperature stabilized frequency output |
| GB9605775A GB2304185B (en) | 1995-08-11 | 1996-03-19 | Rubidium atom oscillator for oscillating a microwave having a stable frequency |
| GBGB9913925.5A GB9913925D0 (en) | 1995-08-11 | 1999-06-15 | Rubidium atom oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20625795A JP3410872B2 (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | ルビジウム原子発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0955657A JPH0955657A (ja) | 1997-02-25 |
| JP3410872B2 true JP3410872B2 (ja) | 2003-05-26 |
Family
ID=16520344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20625795A Expired - Fee Related JP3410872B2 (ja) | 1995-08-11 | 1995-08-11 | ルビジウム原子発振器 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5712597A (ja) |
| JP (1) | JP3410872B2 (ja) |
| GB (2) | GB2304185B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP4520061B2 (ja) * | 2001-03-08 | 2010-08-04 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | ルビジウム原子発振器 |
| JP2005175221A (ja) * | 2003-12-11 | 2005-06-30 | Fujitsu Ltd | 原子発振器の静磁場印加構造 |
| US8009520B2 (en) * | 2007-09-20 | 2011-08-30 | Princeton University | Method and system for operating an atomic clock using a self-modulated laser with electrical modulation |
| JP2009302118A (ja) * | 2008-06-10 | 2009-12-24 | Fujitsu Ltd | 原子発振器 |
| JP2010232792A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Seiko Epson Corp | 原子発振器 |
| JP2014053842A (ja) * | 2012-09-10 | 2014-03-20 | Seiko Epson Corp | 量子干渉装置の製造方法、量子干渉装置、電子機器及び原子セルモジュール |
| JP5954540B2 (ja) * | 2012-09-10 | 2016-07-20 | セイコーエプソン株式会社 | 原子セルモジュール、量子干渉装置、電子機器及び原子セルの磁界制御方法 |
| CN110708060B (zh) * | 2019-08-26 | 2023-04-14 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种优化c场电流降低铷钟温度敏感性的方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CH557602A (de) * | 1971-12-14 | 1974-12-31 | Jechart Ernst | Atomfrequenznormal. |
| US4456891A (en) * | 1981-07-20 | 1984-06-26 | Rockwell International Corporation | Radio frequency source circuit primarily for igniting the lamp of a rubidium frequency standard |
| US4476445A (en) * | 1982-05-18 | 1984-10-09 | Eg&G, Inc. | Methods and apparatus for rapid and accurate frequency syntonization of an atomic clock |
| JPS59212034A (ja) * | 1983-05-17 | 1984-11-30 | Fujitsu Ltd | 原子発振器用光源ランプの励振電力制御方式 |
-
1995
- 1995-08-11 JP JP20625795A patent/JP3410872B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-03-19 US US08/618,490 patent/US5712597A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-19 GB GB9605775A patent/GB2304185B/en not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-06-15 GB GBGB9913925.5A patent/GB9913925D0/en not_active Ceased
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| GB2304185B (en) | 1999-12-29 |
| JPH0955657A (ja) | 1997-02-25 |
| US5712597A (en) | 1998-01-27 |
| GB9913925D0 (en) | 1999-08-18 |
| GB9605775D0 (en) | 1996-05-22 |
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