JP5688905B2

JP5688905B2 - 基準周波数発生装置

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Publication number: JP5688905B2
Application number: JP2010014321A
Authority: JP
Inventors: 一典宮原; 暢之酒井
Original assignee: Furuno Electric Co Ltd
Current assignee: Furuno Electric Co Ltd
Priority date: 2010-01-26
Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2030-01-26
Also published as: JP2011155367A

Description

本発明は、リファレンス信号に同期するように発振器を制御する基準周波数発生装置に関するものである。

例えば携帯電話の基地局やデジタル放送の送信局等では、信号を送信するタイミングや周波数の同期を行うために必要とされる高精度な基準周波数信号を、基準周波数発生装置を用いて供給することが行われている。非特許文献１はこの種の基準周波数発生装置を開示する。

非特許文献１が開示する基準周波数発生装置は、基準周波数信号を高精度に保つために、位相同期回路（ＰｈａｓｅＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ、ＰＬＬ回路）を備えている。この位相同期回路では、基準周波数信号を分周した比較用信号と、ＧＰＳ受信機等から得られる高確度なリファレンス信号と、の位相差を算出しており、その位相差に基づいて発振器を制御することで高精度な基準周波数信号を発生させている。

ＨＰＳｍａｒｔＣｌｏｃｋＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ−ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＮｏｔｅ１２７９，Ｈｅｗｌｅｔｔ−ＰａｃｋａｒｄＣｏｍｐａｎｙ，Ｃｏｐｙｒｉｇｈｔ１９９８５９６６−０４３１Ｅ，ｐ．５−１５．

ところで、基準周波数発生装置が故障する等の何らかの原因で基準周波数信号の供給が途切れると、上記のようなサービスを提供できなくなってしまう。そのため、長時間にわたる運用が想定される送信所及び基地局においては、障害発生の影響を低減するために基準周波数発生装置を二重化し、現用系と予備系の２系統で運用することが従来から行われている。

しかし、上記のような二重化した基準周波数発生装置は、周波数安定度が良好な発振器を２つ備えた構成となるため、非常に高価になってしまう。

本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、長時間にわたって基準周波数の周波数安定度を維持可能で、かつ安価な基準周波数発生装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、以下の構成の基準周波数発生装置が提供される。即ち、この基準周波数発生装置は、第１発振器と、第１発振器より周波数安定度が低い第２発振器と、判定部と、同期部と、切替部と、を備える。前記判定部は、前記第１発振器が正常な出力信号を出力している正常状態か、正常な出力信号を出力していない故障状態か、を判定する。前記同期部は、リファレンス信号に基づいて生成された制御電圧信号により前記第１発振器を制御して基準周波数信号を出力する第１同期部と、リファレンス信号に基づいて生成された制御電圧信号により前記第２発振器を制御して基準周波数信号を出力する第２同期部と、を切替可能である。前記切替部は、前記第１発振器が正常状態であると前記判定部が判定しているときは、前記第１同期部を構成するように前記同期部の設定を行い、前記第１発振器が故障状態であると前記判定部が判定しているときは、前記第２同期部を構成するように前記同期部の設定を行う。前記切替部が前記第２同期部を構成するように前記同期部の設定を行った場合は、前記第１発振器への前記制御電圧信号の供給を停止することで、当該第１発振器を機能させない。前記第２同期部により基準周波数信号を出力している間は、当該基準周波数信号の出力を停止することなく前記第１発振器が取外し可能である。前記第１発振器が故障状態であると前記判定部が判定し、前記第２同期部による基準周波数信号を出力し始めるときは、前記第１発振器が正常状態であると前記判定部が判定していたときにおいて前記第１同期部を流れていた信号に基づいて、前記第２発振器を制御するための制御信号を決定する。

これにより、第１発振器が正常な出力信号を出力しなくなったとしても、第２同期部を構成するように同期部の切替えが行われるので、当該第２同期部による基準周波数信号を継続して出力することができる。そのため、基準周波数信号が途切れることがなくなり、通信及び放送等の停波を防止することができる。また、第２発振器の周波数安定度を第１発振器に比べて低くすることで低コスト化が容易となるので、正常状態及び異常状態を含めた総合的な周波数安定度を一定程度確保しつつ、全体として安価な基準周波数発生装置を実現することができる。また、基準周波数信号の出力を停止することなく前記第１発振器が取外し可能であることにより、第１発振器が故障状態になっても、基準周波数信号の出力を維持したまま、当該第１発振器を取り外して修理又は交換を行って正常な状態に復帰させることができる。また、第１発振器が正常状態のときに第１同期部を流れていた信号に基づいて第２発振器の制御信号を決定することにより、第１同期部を第２同期部に切り替える前後で、基準周波数信号に位相ズレが生じることを防止できる。更に、第１同期部がロックしていた信号に第２同期部を素早くロックさせることができるので、基準周波数信号が安定的に出力される状態に素早く移行させることができる。

本発明の別の観点によれば、以下の構成の基準周波数発生装置が提供される。即ち、この基準周波数発生装置は、第１発振器と、第１発振器より周波数安定度が低い第２発振器と、判定部と、同期部と、切替部と、を備える。前記判定部は、前記第１発振器が正常な出力信号を出力している正常状態か、正常な出力信号を出力していない故障状態か、を判定する。前記同期部は、リファレンス信号に基づいて生成された制御電圧信号により前記第１発振器を制御して基準周波数信号を出力する第１同期部と、リファレンス信号に基づいて生成された制御電圧信号により前記第２発振器を制御して基準周波数信号を出力する第２同期部と、を切替可能である。前記切替部は、前記第１発振器が正常状態であると前記判定部が判定しているときは、前記第１同期部を構成するように前記同期部の設定を行い、前記第１発振器が故障状態であると前記判定部が判定しているときは、前記第２同期部を構成するように前記同期部の設定を行う。前記切替部が前記第２同期部を構成するように前記同期部の設定を行った場合は、前記第１発振器への前記制御電圧信号の供給を停止することで、当該第１発振器を機能させない。前記第２同期部により基準周波数信号を出力している間は、当該基準周波数信号の出力を停止することなく前記第１発振器が取外し可能である。前記第２発振器は、前記第１発振器が正常状態であると前記判定部が判定しているときは、出力信号を前記第１発振器の出力信号に同期させるとともに、その同期させた出力信号を基準周波数信号として出力する。

これにより、第１発振器が正常な出力信号を出力しなくなったとしても、第２同期部を構成するように同期部の切替えが行われるので、当該第２同期部による基準周波数信号を継続して出力することができる。そのため、基準周波数信号が途切れることがなくなり、通信及び放送等の停波を防止することができる。また、第２発振器の周波数安定度を第１発振器に比べて低くすることで低コスト化が容易となるので、正常状態及び異常状態を含めた総合的な周波数安定度を一定程度確保しつつ、全体として安価な基準周波数発生装置を実現することができる。また、基準周波数信号の出力を停止することなく前記第１発振器が取外し可能であることにより、第１発振器が故障状態になっても、基準周波数信号の出力を維持したまま、当該第１発振器を取り外して修理又は交換を行って正常な状態に復帰させることができる。また、第１発振器が正常状態のときに第２発振器の出力信号を第１発振器の出力信号に同期させるとともに、その同期させた出力信号を基準周波数信号として出力することで、第１発振器の出力信号を適宜処理して、安定した基準周波数信号を出力することができる。

前記の基準周波数発生装置においては、前記判定部は、前記第１発振器を制御するための制御信号、前記第１発振器の出力信号に基づく比較用信号とリファレンス信号との位相差、及び、前記第１発振器が自らの状態に基づいて出力する信号のうち少なくとも何れかに基づいて、前記第１発振器が正常状態か故障状態かを判定することが好ましい。

これにより、第１発振器が故障状態になったことを的確に判定して、同期部の切替えを行うことができる。

前記の基準周波数発生装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この基準周波数発生装置は、自走処理部と、自走演算部と、を備える。前記自走処理部は、リファレンス信号を取得できなくなると、自走用制御信号を生成して前記第１発振器又は前記第２発振器を制御する。前記自走演算部は、自走用制御信号を生成するための自走データを算出する。前記切替部は、前記第１発振器が正常状態であると前記判定部が判定しているときは、当該第１発振器に対応した自走データを算出できるように前記自走演算部の設定を行う。一方、前記第１発振器が故障状態であると前記判定部が判定しているときは、前記第２発振器に対応した自走データを算出できるように前記自走演算部の設定を行う。

これにより、第１発振器が正常状態であるときは、当該第１発振器に対応した自走データを用いて自走制御を行うことができる。一方、第１発振器が故障状態であるときは、第２発振器に対応した自走データを用いて自走制御を行うことができる。そのため、第１発振器が故障状態のときにリファレンス信号が取得できなくなっても、高精度な基準周波数信号を出力し続けることができる。

前記の基準周波数発生装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この基準周波数発生装置は、入力される信号の位相差を検出する位相比較部と、前記位相比較部が検出した位相差及びその時間的変化を考慮して制御電圧信号を作成する制御部と、を備える。前記位相比較部及び前記制御部は、前記第１同期部が構成される場合において、リファレンス信号と、基準周波数信号を分周した比較用信号と、を比較して前記制御電圧信号を出力する。前記位相比較部及び前記制御部は、前記第２同期部が構成される場合においても、リファレンス信号と、基準周波数信号を分周した比較用信号と、を比較して前記制御電圧信号を出力する。

前記の基準周波数発生装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、ルビジウム発振器又は恒温槽付き水晶発振器を前記第１発振器として用いる。また、水晶発振器又はＬＣ発振器を前記第２発振器として用いる。

これにより、通常時は、周波数安定度の良好なルビジウム発振器等に基づいた基準周波数信号を出力できる。一方、その周波数安定度の良好な発振器が故障状態になったときは、水晶発振器に基づいた基準周波数信号を出力することで、基準周波数信号を維持して停波を防止することができる。また、周波数安定度の良好なルビジウム発振器等と安価な水晶発振器の組合せにより、正常状態及び異常状態を含めた総合的な周波数安定度を低コストで実現することができる。

本発明の一実施形態に係る基準周波数発生装置を概略的に示すブロック図。切替スイッチ、制御切替スイッチ及び温度補正演算部に入力される信号を示すブロック図。ルビジウム発振器が正常状態であり、かつ同期制御時であるときに基準周波数発生装置で構成される回路を概略的に示すブロック図。発振器の周波数が一定量ズレているときの位相比較器及び周波数比較器の出力を示したグラフ。ルビジウム発振器が故障状態であり、かつ同期制御時であるときに基準周波数発生装置で構成される回路を概略的に示すブロック図。ルビジウム発振器が正常状態であり、かつ自走制御時であるときに、基準周波数発生装置で構成される回路を概略的に示すブロック図。ルビジウム発振器が故障状態であり、かつ自走制御時であるときに、基準周波数発生装置で構成される回路を概略的に示すブロック図。変形例に係る基準周波数発生装置を概略的に示すブロック図。

次に発明の実施の形態について説明する。初めに、図１及び図２を参照して、基準周波数発生装置の全体構成について説明する。図１は、本実施形態の基準周波数発生装置１を概略的に示したブロック図である。図２は、切替スイッチ５１ａ〜５１ｆ、制御切替スイッチ６１ａ〜６１ｃ及び温度補正演算部３２に入力される信号を示すブロック図である。

本実施形態の基準周波数発生装置１は、携帯電話の基地局、地上デジタル放送の送信局及びＷｉＭＡＸ（ＷｏｒｌｄｗｉｄｅＩｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙｆｏｒＭｉｃｒｏｗａｖｅＡｃｃｅｓｓ）通信設備等に用いられるものであり、接続されるユーザ側の機器に基準周波数信号を提供するものである。

基準周波数発生装置１は、入力端子としてリファレンス信号入力端子（リファレンス信号入力部）７１とホールドオーバー入力端子（ホールドオーバー入力部）７４とを備えており、出力端子として、基準周波数信号出力端子（基準周波数信号出力部）７２とタイミング信号出力端子（タイミング信号出力部）７３とを備えている。

リファレンス信号入力端子７１は、ＧＰＳ受信機とＧＰＳアンテナからなる図略のＧＰＳ受信部と接続されている。ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳアンテナがＧＰＳ衛星から受信した電波に含まれる測位用信号に基づいて、リファレンス信号としての１ＰＰＳ信号（１秒周期信号）を生成している。そして、ＧＰＳ受信機は、この１ＰＰＳ信号を、リファレンス信号入力端子７１を介して基準周波数発生装置１に出力するよう構成されている。

また、ＧＰＳ受信機（ＧＰＳ受信部）は、ＧＰＳ電波の受信不良等の何らかの原因でリファレンス信号を出力できなくなった場合は、その旨の信号（ホールドオーバー信号）を出力するように構成されている。このホールドオーバー信号は、ホールドオーバー入力端子７４から基準周波数発生装置１に入力される。

基準周波数発生装置１は、ＧＰＳ受信部が出力するリファレンス信号に同期させるような制御を同期回路９０により行って、高精度の１０ＭＨｚの基準周波数信号を基準周波数信号出力端子７２から出力している。なお、タイミング信号出力端子７３からは、基準周波数信号を分周した１ＰＰＳのタイミング信号が出力されている。

基準周波数発生装置１は、図１に示すように、信号を生成するための発振器として、ルビジウム発振器（第１発振器）１１と水晶発振器（第２発振器）２１とを備えている。そして、ルビジウム発振器１１が正常な信号を出力できているときは、基準周波数発生装置１は、ルビジウム発振器１１の出力信号に基づいて水晶発振器２１が生成する出力信号を、基準周波数信号出力端子７２から基準周波数信号として出力する。一方、ルビジウム発振器１１が正常な信号を出力できないときは基準周波数信号の生成モードが切り替わって、基準周波数発生装置１は、水晶発振器２１が（単独で）生成する出力信号を、基準周波数信号出力端子７２から基準周波数信号として出力する。

なお、以下の説明では、ルビジウム発振器１１が正常な出力信号を出力できている状態を正常状態と称する。また、ルビジウム発振器１１に不具合が生じ、正常な出力信号を出力できていない状態を故障状態と称する。基準周波数発生装置１は、ルビジウム発振器１１が正常状態か故障状態かを判断するための判定部４２を備え、この判定部４２は図２に示すように切替スイッチ５１ａ〜５１ｆに接続されている。判定部４２は、判定結果に応じて切替スイッチ５１ａ〜５１ｆに信号を出力することで、切替スイッチ５１ａ〜５１ｆの状態を切り替えて、上記した基準周波数信号の生成モードの切替えを行う。

また、基準周波数発生装置１は、図１に示すように、リファレンス信号を取得できなくなったときに自走制御を行う自走制御部３０を備えている。

なお、以下の説明では、基準周波数発生装置１がＧＰＳ受信部から正常なリファレンス信号を取得できており、上記の同期制御が行われている間を同期制御時と称する。また、基準周波数発生装置１がＧＰＳ受信部から正常なリファレンス信号を取得できず、自走制御部３０による自走制御が行われている間を自走制御時と称する。基準周波数発生装置１は、同期制御時か自走制御時かに応じて内部の回路を切り替えるための制御切替スイッチ６１ａ〜６１ｃを備えている。制御切替スイッチ６１ａ〜６１ｃは図２に示すようにホールドオーバー入力端子７４に接続されており、ホールドオーバー信号に応じて状態が切り替わるように構成されている。

次に、図３を参照して、ルビジウム発振器１１が正常状態であり、かつ同期制御時であるのときの基準周波数発生装置１の構成について説明する。図３は、ルビジウム発振器１１が正常状態であり、かつ同期制御時であるときに基準周波数発生装置１で構成される回路を概略的に示すブロック図である。なお、図３から図７までのブロック図において、実質的に機能していない回路及びブロックは２点鎖線で描かれている。

ルビジウム発振器１１が正常状態であるときは、切替スイッチ５１ａ〜５１ｆが図１に実線で示す状態にそれぞれ切り替えられている。そして、同期制御時であるときは、制御切替スイッチ６１ａ〜６１ｃが図１に実線で示す状態にそれぞれ切り替えられている。これによって、図３に示すように、リファレンス信号と同期を取るための回路として第１ＰＬＬ回路（第１同期部）１０が構成される。この第１ＰＬＬ回路１０は、ルビジウム発振器１１と、位相雑音改善部１８と、分周器（分周部）１２と、位相比較器（位相比較部）１３と、制御器（制御部）１４と、調整用アンプ１５と、を備える。なお、図３において、この第１ＰＬＬ回路１０を構成する矢印及びブロックを太線で示している。

ルビジウム発振器１１は、内蔵する水晶発振器から逓倍及び合成された周波数が、ルビジウム原子の安定な共鳴周波数に常に一致するように、内蔵された水晶発振器の周波数を制御する発振器である。ルビジウム発振器１１は、高価であるが極めて良好な周波数安定度で発振することが一般的に知られている。また、ルビジウム発振器１１は、外部から印加される電圧のレベルによって出力する周波数を変更可能に構成されている。

このルビジウム発振器１１の出力信号は、位相雑音改善部１８を通過することによって位相雑音（ジッタ）が軽減された後、基準周波数信号として、基準周波数信号出力端子７２から外部のユーザ側のシステムへ出力される。また、位相雑音改善部１８を通過した信号は、分周器１２に入力される。

分周器１２は、この基準周波数信号を分周して高い周波数から低い周波数に変換し、得られた位相比較用信号を位相比較器１３へ出力するように構成されている。例えば、基準周波数信号が１０ＭＨｚである場合、分周器１２は、この１０ＭＨｚの信号を分周比１／１０００００００で分周して、１Ｈｚの位相比較用信号を生成する。そして、この比較用信号は、タイミング信号としてタイミング信号出力端子７３から外部のユーザ側のシステムへと出力されるとともに、位相比較器１３に入力される。

位相比較器１３は、リファレンス信号入力端子７１から入力されるリファレンス信号と、分周器１２で分周された前記位相比較用信号と、の位相差を検出し、その位相差に基づく信号（位相差信号）を出力する。位相比較器１３が出力した位相差信号は、制御器１４に入力される。

制御器１４はローパスフィルタ等によって構成されており、前記位相差信号の電圧レベルを時間的に平均化して制御電圧信号に変換する。この制御電圧信号は、調整用アンプ１５によってゲイン等が考慮された適宜の補正が行われ、その後、ルビジウム発振器１１に入力される。ルビジウム発振器１１は、この制御器１４から入力された制御電圧信号に基づく周波数の出力信号を出力する。

以上のようにして第１ＰＬＬ回路１０のループが形成され、リファレンス信号としての１ＰＰＳ信号に位相比較用信号が同期するようにルビジウム発振器１１が制御される。従って、ＧＰＳ受信機が１ＰＰＳ信号を生成して基準周波数発生装置１に供給し、当該１ＰＰＳ信号に対して第１ＰＬＬ回路１０がロックしている限り、基準周波数発生装置１から出力される基準周波数信号の周波数は一定に保たれる。

次に、位相雑音改善部１８について説明する。この位相雑音改善部１８はＰＬＬ回路を構成するものであって、分周器２７と、位相比較器２３と、制御器２４と、調整用アンプ２５と、水晶発振器２１と、分周器２２と、を備えている。なお、この位相雑音改善部１８の各構成要素は、水晶発振器２１を除いて上記の第１ＰＬＬ回路１０のものと実質的に同様であるため、ここでは繰り返して説明しない。

水晶発振器２１は、制御器２４の制御電圧信号によって出力周波数を変更可能に構成されている。この水晶発振器２１として、例えば水晶振動子を共振器として使用したＶＣＸＯ（ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＣｒｙｓｔａｌＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）を用いることができる。なお、この種の水晶発振器２１はルビジウム発振器１１と比べて周波数安定度は低くなるが、相当に低コストで購入することができる。

そして、ルビジウム発振器１１を分周器２７によって分周した信号と、水晶発振器２１を分周器２２によって分周した信号と、の位相差が位相比較器２３によって検出される。制御器２４は、この位相差に基づいて水晶発振器２１を制御している。

このように、ルビジウム発振器１１の出力信号が位相雑音改善部１８のＰＬＬ回路を通過することで、当該ルビジウム発振器１１の出力信号に含まれる位相雑音が軽減される。

なお、制御器２４の制御電圧信号は、調整用アンプ２５に出力されるだけでなく、制御電圧処理部２９にも出力されている。制御電圧処理部２９は、この制御電圧信号をメモリ２８に記憶している。また、制御電圧処理部２９は、このメモリ２８の記憶内容に基づいて、過去の制御電圧信号のうち信頼性の高い制御電圧信号を平滑化することで、ルビジウム発振器１１が故障したときに水晶発振器２１を制御するのに適した制御電圧信号を算出可能に構成されている。なお、この信頼性の高さを判断する方法として、例えば制御電圧信号に最小二乗法を適用して、分散値が低く安定している時間帯を信頼性が高いとする方法を挙げることができる。

次に、図４を参照して、ルビジウム発振器１１が正常状態であるか故障状態であるかを判定するために基準周波数発生装置１が行う処理について説明する。図４は、発振器の周波数が一定量ズレているときの位相比較器及び周波数比較器の出力を示したグラフである。

即ち、ルビジウム発振器１１は他の発振器（例えば、水晶発振器２１）と比較して複雑な構成となっており、また基準周波数発生装置１が過酷な環境で使用される場合もあるため、ルビジウム発振器１１に不具合が生じて正常な出力信号が生成できなくなる場合が少なくない。ルビジウム発振器１１が故障状態になると、制御電圧信号に基づいた周波数の信号が出力できなくなるので、基準周波数信号の周波数が目標値からズレてしまう。そのため、本実施形態の基準周波数発生装置１は、ルビジウム発振器１１が故障状態になると、水晶発振器２１を直接的に制御して基準周波数信号を出力させるように構成されている。

ルビジウム発振器１１が正常状態であるか故障状態であるかの判定は、判定部４２が、監視部４１からの信号及びルビジウム発振器１１からの信号に基づいて行っている。

具体的に説明すると、監視部４１は、ルビジウム発振器１１の出力信号の周波数を監視している。そして、この周波数に対して適宜の演算を行い、その演算結果を判定部４２へ出力している。この演算としては、例えば、ルビジウム発振器１１の出力信号を分周した信号と、リファレンス信号入力端子７１から図略の信号線を介して入力されたリファレンス信号とを比較して、その位相差を算出する方法を挙げることができる。そして、得られた位相差が所定の範囲を外れると、判定部４２は、ルビジウム発振器１１が故障状態であると判定する。

また、ルビジウム発振器１１は、自身が正常な信号を出力できているか否かをチェックし、その結果を、当該ルビジウム発振器１１から判定部４２へ自己診断信号として出力するように構成されている。前記判定部４２は、上記の位相差の算出結果だけではなく、ルビジウム発振器１１からの自己診断信号を考慮して前記判定を行うようになっている。

なお、上記した判定方法の他にも、位相比較器１３の出力する位相差信号を判定部４２に入力して、前記判定を行うこともできる。具体的には、発振器の周波数が一定量ズレている場合、位相差は図４（ａ）に示すような挙動を示す。また、判定部４２には０を中心とした所定の範囲（例えば、−Ａから＋Ａまで）が設定されており、一定時間以内に位相差がこの範囲に収束しないときに、判定部４２は発振器が故障状態であると判断する。なお、上記の説明では０からのズレ量が位相差を示している例を示したが、制御器１４の形式によっては０ではなく所定値からのズレ量が位相差を示すこともある。この場合、判定部４２にはこの所定値を中心とした所定の範囲が設定される。

なお、この位相比較によって発振器の故障を判断することに代えて、周波数比較によって発振器の故障を判断することもできる。具体的には、発振器の周波数が一定量ズレている場合、周波数差は図４（ｂ）に示すような挙動を示す。また、判定部４２には０を中心とした所定の範囲（例えば、−Ｂから＋Ｂまで）が設定されており、一定時間以内に周波数差がこの範囲に収束しないときに、判定部４２は発振器が故障状態であると判断する。

また、故障検出用の発振器を更に備え、この故障検出用発振器の出力信号に基づいて、発振器が故障状態であるか否かを判断する構成にすることもできる。このように、発振器が故障状態であるか否かを判断する方法は複数考えられるが、これらの方法を組み合わせて利用して判断精度を向上させることもできる。

あるいは、制御器１４が出力する制御電圧信号のレベル値（ＤＡＣ値）が大きく変動した場合は、何らかの原因で大きな位相差が生じ、その修正のためにＤＡＣ値の変動が大きくなったと考えられる。そのため、判定部４２が制御器１４のＤＡＣ値を監視するとともに、当該ＤＡＣ値が通常考えられる範囲を超えて大きく変動しているときは、ルビジウム発振器１１が正常な出力信号を生成できていないと判断するように構成することができる。この場合、第１ＰＬＬ回路１０がロック外れにならない場合でも、ルビジウム発振器１１が故障状態であることを検出することができる。勿論、ＤＡＣ値が大きく変動する原因としては他の原因（例えば、リファレンス信号の確度低下等）も考えられるため、この判定方法は他の方法と併用することが好ましい。

判定部４２は、ルビジウム発振器１１が故障状態であると判定したときは、図１に示す報知部４３、及び図２の切替スイッチ（切替部）５１ａ〜５１ｆ並びに温度補正演算部３２に故障検出信号を出力するように構成されている。

報知部４３は、故障検出信号が入力されると光や音等の適宜の方法でアラームを発して、ルビジウム発振器１１に不具合が生じたことを基準周波数発生装置１の管理者等に知らせるように構成されている。なお、基準周波数発生装置１が報知部として故障検出出力端子（故障検出出力部）を備え、この故障検出出力端子を介して外部の装置に故障検出信号を出力することでルビジウム発振器１１の故障を知らせる構成としても良い。

また、切替スイッチ５１ａ〜５１ｆは、判定部４２が出力する故障検出信号に応じて切り替わるように構成されている。特に、切替スイッチ５１ｃ，５１ｄが図１の鎖線の状態に切り替わることで、ルビジウム発振器１１を用いずに水晶発振器２１だけで基準周波数信号を生成するようになり（図５）、基準周波数信号の周波数安定度を維持したまま出力し続けることができる。

次に、図５を参照して、水晶発振器２１に基づいて基準周波数信号を出力するときの基準周波数発生装置１の構成について説明する。図５は、ルビジウム発振器１１が故障状態であり、かつ同期制御時であるときに基準周波数発生装置１で構成される回路を概略的に示すブロック図である。

判定部４２がルビジウム発振器１１の故障状態を検出すると、切替スイッチ５１ａ〜５１ｆが図１に鎖線で示す状態にそれぞれ切り替えられ、この結果、基準周波数発生装置１において第２ＰＬＬ回路（第２同期部）２０が構成される。なお、図５において、この第２ＰＬＬ回路２０を構成する矢印及びブロックを太線で示している。

この第２ＰＬＬ回路２０は、水晶発振器２１と、分周器１２と、位相比較器１３と、制御器１４と、調整用アンプ２５と、を備える。図３と図５を比較すると明らかであるように、上記で列挙した第２ＰＬＬ回路２０の構成要素（水晶発振器２１、分周器１２、位相比較器１３、制御器１４、及び調整用アンプ２５）は、第１ＰＬＬ回路１０と共通となっている。

第２ＰＬＬ回路２０においては、リファレンス信号入力端子７１から入力されるリファレンス信号と、水晶発振器２１の出力信号を分周器１２で分周した比較用信号と、の位相差が位相比較器１３によって検出される。そして、この位相差に基づいて制御器１４が水晶発振器２１を制御することで、基準周波数信号を発生させている。

なお、判定部４２がルビジウム発振器１１の故障状態を検出することにより第１ＰＬＬ回路１０から第２ＰＬＬ回路２０への切替えが行われると、その切替えの直後において、水晶発振器２１は制御器１４の制御電圧信号によって制御され始める。これと同時に、判定部４２の故障検出信号によって図１の切替スイッチ５１ｅ及び切替スイッチ５１ｆが切り替えられる。切替スイッチ５１ｅが切り替えられることで、制御電圧処理部２９が前述のように算出した制御電圧信号が制御器１４に入力されるようになっている。また、切替スイッチ５１ｆが切り替えられることで、故障状態のルビジウム発振器１１に基づく制御電圧信号が制御電圧処理部２９に出力されることを防止している。そのため、第１ＰＬＬ回路１０から第２ＰＬＬ回路２０へ切り替わる前後において、基準周波数信号に位相ズレが生じないようになっている。

次に、故障したルビジウム発振器１１を交換する方法について説明する。ルビジウム発振器１１は、いわゆる活線挿抜（ホットプラグ）に対応した構成となっており、第２ＰＬＬ回路２０が構成されている間において、基準周波数信号の出力に影響を与えることなくルビジウム発振器１１を取り外すことができる。

そして、この取り外したルビジウム発振器１１を修理又は交換して、基準周波数発生装置１に再び取り付けることができる。勿論、この場合も基準周波数信号に影響を与えることはない。

また、本実施形態の基準周波数発生装置１は、上記のような取外し及び取付けを検知して、挿抜検出信号を切替スイッチ５１ａ〜５１ｆに出力可能に構成されている。そのため、ルビジウム発振器１１を基準周波数発生装置１から取り外すと、第２ＰＬＬ回路２０が即座に構成され、基準周波数信号が途絶えることがない。一方、ルビジウム発振器１１を基準周波数発生装置１に取り付けたときは、第１ＰＬＬ回路１０はすぐには構成されずに、まずルビジウム発振器１１の出力信号の周波数が監視部４１によって監視される。そして、監視部４１が周波数に対して行った演算結果に基づき、良好な周波数を出力していると判定部４２が判定したときに第１ＰＬＬ回路１０が再び構成されて、周波数安定度の良好な基準周波数信号を出力できる。

また、ルビジウム発振器１１が良好な周波数を出力しているか否かの判定には、上記で説明した周波数比較器を用いる方法や故障検出用の発振器を用いる方法を用いても良い。

また、ルビジウム発振器１１を基準周波数発生装置１に取り付けたときに、水晶発振器２１の出力をリファレンス信号として当該ルビジウム発振器１１をロックさせるＰＬＬ回路を形成するような構成を備え、このＰＬＬ回路がロックしたときのルビジウム発振器１１への制御電圧信号を初期値として、第１ＰＬＬ回路１０による基準周波数信号の出力を開始しても良い。

なお、ルビジウム発振器１１のみを取外し可能な構成とすることに代えて、ルビジウム発振器１１及び調整用アンプ１５を一体化して、この一体化したものを取外し可能な構成にしても良い。

次に、基準周波数発生装置１の自走制御のための構成について説明する。

前述したように、基準周波数発生装置１が備えるルビジウム発振器１１及び水晶発振器２１は、入力される制御電圧に応じて異なる周波数を発生するように構成されている。このタイプの電圧制御発振器の制御電圧対発振周波数特性（以下、Ｆ−Ｖ特性と称する）は、温度変化及び時間経過に従って、ごく僅かではあるが変化する。以下では、温度変化に従うＦ−Ｖ特性の変化を周波数温度特性と称し、時間経過に従うＦ−Ｖ特性の変化を経時変化特性と称する。

本実施形態の基準周波数発生装置１は、リファレンス信号が取得できなくなった場合は、求めた経時変化特性及び周波数温度特性に基づいて、制御器１４に代わってルビジウム発振器１１又は水晶発振器２１を制御するように構成されている。そして基準周波数発生装置１は、リファレンス信号が正常に取得できて同期回路９０の同期が得られている間に、制御器１４が出力する制御電圧値に基づいて各種のパラメータを学習により決定し、これを将来の自走制御において利用するように構成されている。ただし、ルビジウム発振器１１は経時変化が極めて小さいため、本実施形態では、経時変化特性に基づく制御は水晶発振器２１についてのみ行う構成となっている。

図１に示すように、自走制御部３０は、温度センサ３１と、温度補正演算部（自走演算部）３２と、温度補正処理部３３と、ローパスフィルタ３５と、経時変化特性補正演算部（自走演算部）３６と、処理部（自走処理部）３８と、を備えている。

温度センサ３１は、ルビジウム発振器１１及び水晶発振器２１の周囲の温度を検出し、その検出結果を温度補正演算部３２へ出力する。

温度補正演算部３２は、ルビジウム発振器１１及び水晶発振器２１の両方の周波数温度特性が記憶されたテーブルを備えている。そして、温度補正演算部３２は、温度センサ３１から入力された温度に基づいて、周波数温度特性によるＤＡＣ値の変動量を求めるように構成されている。この温度補正値は、温度補正処理部３３又は処理部３８に入力される。

なお、判定部４２と温度補正演算部３２とは図２に示すように接続されており、ルビジウム発振器１１が正常状態から故障状態に移行したときは、判定部４２から温度補正演算部３２に対して故障検出信号が出力される。この故障検出信号により、図略の温度補正テーブル切替部は、温度補正演算部３２で使用される周波数温度特性のテーブルを、ルビジウム発振器１１用のものから水晶発振器２１用のものへ切り替えるように構成されている。

温度補正処理部３３は、制御器１４からＤＡＣ値が入力されると、周波数温度特性によるＤＡＣ値の変動量に基づいて、当該変動量を排除したＤＡＣ値を算出するように構成されている。算出されたＤＡＣ値は、ローパスフィルタ３５又は経時変化特性補正演算部３６に出力される。

前述したように、切替スイッチ５１ａ，５１ｂは、判定部４２が出力する故障検出信号に応じて切り替えられる。従って、上記で得られたＤＡＣ値は、第１ＰＬＬ回路１０により基準周波数信号を出力している場合は、ローパスフィルタ３５へ出力される（図３参照）。一方、第２ＰＬＬ回路２０に基づいて基準周波数信号を出力している場合は、ＤＡＣ値は経時変化特性補正演算部３６へ出力される（図５参照）。

即ち、ルビジウム発振器１１は経時変化特性が小さいため、本実施形態の基準周波数発生装置１では、ルビジウム発振器１１については、自走制御時においても経時変化特性の補正を行わない構成となっている。そのため、第１ＰＬＬ回路１０がリファレンス信号に同期している状態（図３）では、温度補正処理部３３が出力するＤＡＣ値がローパスフィルタ３５に入力されるように切替スイッチ５１ａ，５１ｂが切り替えられるので、処理部３８には、周波数温度特性の影響を取り除いたＤＡＣ値が直接的に入力される。処理部３８は、入力されたＤＡＣ値を適宜の記憶部に記憶する。

一方、水晶発振器２１については自走状態となったときに経時変化特性を考慮した補正を行うことが好ましいため、第２ＰＬＬ回路２０がリファレンス信号に同期している状態（図５）では、ＤＡＣ値が経時変化特性補正演算部３６に入力されるように切替スイッチ５１ａ，５１ｂが切り替えられる。この結果、経時変化特性補正演算部３６は、入力されたＤＡＣ値から、水晶発振器２１の経時変化特性に基づいて経時変化特性補正項を算出し、これを適宜の記憶部に記憶する。また、経時変化特性補正演算部３６は、経時変化特性の影響を排除する計算を行い、得られたＤＡＣ値を処理部３８に出力する。処理部３８は、入力されたＤＡＣ値（周波数温度特性及び経時変化特性の影響が取り除かれたＤＡＣ値）を適宜の記憶部に記憶する。

次に、リファレンス信号が取得できなくなった場合に自走制御部３０が行う処理について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、ルビジウム発振器１１が正常状態であり、かつ装置が自走制御時であるときに、基準周波数発生装置１で構成される回路を概略的に示すブロック図である。図７は、ルビジウム発振器１１が故障状態であり、かつ装置が自走制御時であるときに、基準周波数発生装置１で構成される回路を概略的に示すブロック図である。

基準周波数発生装置１の制御切替スイッチ６１ａ〜６１ｃは、ホールドオーバー入力端子７４からホールドオーバー信号が入力されると図１の鎖線の状態に切り替えられ、これにより自走制御に移行する。

最初に、ルビジウム発振器１１が正常状態であり、第１ＰＬＬ回路１０がリファレンス信号にロックしている場合（図３の場合）に、当該リファレンス信号の供給が失われた場合について説明する。この場合は図６に示すように、自走制御時においては、温度補正演算部３２が求めた周波数温度特性によるＤＡＣ値の変動量が処理部３８へ出力される（本実施形態ではルビジウム発振器１１の経時変化特性は補正しない構成であるため、ルビジウム発振器１１が正常状態であるときは経時変化特性補正演算部３６は機能しない）。そして処理部３８は、温度補正演算部３２から得られた値を考慮した制御電圧信号を生成して、ルビジウム発振器１１を制御する。

次に、ルビジウム発振器１１が故障状態であり、第２ＰＬＬ回路２０がリファレンス信号にロックしている場合（図５の場合）に、当該リファレンス信号の供給が失われた場合について説明する。この場合は図７に示すように、自走制御時においては、温度補正演算部３２が求めた周波数温度特性によるＤＡＣ値の変動量と、経時変化特性補正演算部３６が求めた経時変化特性によるＤＡＣ値の変動量と、が処理部３８へ出力される。そして処理部３８は、温度補正演算部３２及び経時変化特性補正演算部３６から得られた値を考慮した制御電圧信号を生成して、水晶発振器２１を制御する。

以上に説明したように、本実施形態の基準周波数発生装置１は、ルビジウム発振器１１と、ルビジウム発振器１１より周波数安定度が低い水晶発振器２１と、判定部４２と、同期回路９０と、切替スイッチ５１ａ〜５１ｆと、を備える。判定部４２は、ルビジウム発振器１１が正常な出力信号を出力している正常状態か、正常な出力信号を出力していない故障状態か、を判定する。同期回路９０は、ルビジウム発振器１１を制御して基準周波数信号を出力する第１ＰＬＬ回路１０と、水晶発振器２１を制御して基準周波数信号を出力する第２ＰＬＬ回路２０と、を切替可能である。切替スイッチ５１ｃ，５１ｄは、ルビジウム発振器１１が正常状態であると判定部４２が判定しているときは、第１ＰＬＬ回路１０を構成するように同期回路９０の設定を行い、ルビジウム発振器１１が故障状態であると判定部４２が判定しているときは、第２ＰＬＬ回路２０を構成するように同期回路９０の設定を行う。

これにより、ルビジウム発振器１１が正常な出力信号を出力しなくなったとしても、第２ＰＬＬ回路２０を構成するような切替えが切替スイッチ５１ｃ，５１ｄによって自動的に行われるので、水晶発振器２１が基準周波数信号を継続して出力することができる。そのため、基準周波数信号が途切れることがなく、安定性の高い基準周波数発生装置１が実現できる。また、水晶発振器２１はルビジウム発振器１１に比べて安価に入手することができるので、故障時の対応も可能な基準周波数発生装置１を全体として安価に実現することができる。

また、本実施形態の基準周波数発生装置１において、判定部４２は、ルビジウム発振器１１の比較用信号とリファレンス信号との位相差、及び、ルビジウム発振器１１が自らの状態に基づいて出力する信号に基づいて、ルビジウム発振器１１が正常状態か故障状態かを判定する。

これにより、ルビジウム発振器１１が故障状態になったことを的確に判定して、同期回路９０の切替えを行うことができる。

また、本実施形態の基準周波数発生装置１においては、ルビジウム発振器１１が故障状態であると判定部４２が判定し、第２ＰＬＬ回路２０による基準周波数信号を出力し始めるときは、ルビジウム発振器１１が正常状態であると判定部４２が判定していたときの制御器２４の制御電圧信号に基づいて、水晶発振器２１を制御するための制御信号を決定する。

これにより、第１ＰＬＬ回路１０と第２ＰＬＬ回路２０とを切り替える前後で、基準周波数信号に位相ズレが生じることを防止できる。更に、第２ＰＬＬ回路２０をリファレンス信号に素早くロックさせることができるので、基準周波数信号を安定性の高い状態に素早く移行させることができる。

また、本実施形態の基準周波数発生装置１においては、処理部３８と、温度補正演算部３２及び経時変化特性補正演算部３６と、を備える。処理部３８は、リファレンス信号を取得できなくなると、自走用制御信号を生成してルビジウム発振器１１又は水晶発振器２１を制御する。温度補正演算部３２及び経時変化特性補正演算部３６は、自走用制御信号を生成するための自走データを算出する。切替スイッチ５１ａ，５１ｂ、及び温度テーブル切替部は、ルビジウム発振器１１が正常状態であると判定部４２が判定しているときは、ルビジウム発振器に対応した自走データを算出できるように温度補正演算部３２を設定する。そして、切替スイッチ５１ａ，５１ｂ、及び温度テーブル切替部は、ルビジウム発振器１１が故障状態であると判定部４２が判定しているときは、水晶発振器２１に対応した自走データを算出できるように温度補正演算部３２及び経時変化特性補正演算部３６を設定する。

これにより、ルビジウム発振器１１が正常状態であるときは、当該ルビジウム発振器１１に対応した周波数温度特性を用いて自走制御を行うことができる。一方、ルビジウム発振器１１が故障状態であるときは、水晶発振器２１に対応した周波数温度特性及び経時変化特性を用いて自走制御を行うことができる。そのため、ルビジウム発振器１１が故障状態のときにリファレンス信号が取得できなくなっても、高精度な基準周波数信号を出力し続けることができる。

また、本実施形態の基準周波数発生装置１において、水晶発振器２１は、ルビジウム発振器１１が正常状態であると判定部４２が判定しているときは、出力信号をルビジウム発振器１１の出力信号に同期させるとともに、その同期させた出力信号を基準周波数信号として出力するようになっている。

これにより、ルビジウム発振器１１の出力信号に含まれる位相雑音を軽減して、安定した基準周波数信号を出力することができる。

また、本実施形態の基準周波数発生装置１において、第２ＰＬＬ回路２０により基準周波数信号を出力している間は、当該基準周波数信号の出力を停止することなくルビジウム発振器１１を取外し可能である。

これにより、ルビジウム発振器１１が故障状態になっても、基準周波数信号の出力を継続しながら当該ルビジウム発振器１１を取り外して修理又は交換を行い、正常な状態に復帰させることができる。

また、本実施形態の基準周波数発生装置１においては、ルビジウム発振器１１を第１発振器として用い、水晶発振器２１を第２発振器として用いている。

これにより、安定性の高いルビジウム発振器１１と安価な水晶発振器２１との組合せにより、全体的な性能とコストの良好なバランスを実現することができる。

次に、図８を参照して、基準周波数発生装置１の変形例である基準周波数発生装置１ａについて説明する。図８は、変形例に係る基準周波数発生装置１ａを概略的に示すブロック図である。なお、本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

本変形例に係る基準周波数発生装置１ａは、上記実施形態のルビジウム発振器１１に代えて水晶発振器８１を備えている。この水晶発振器８１は、ＯＣＸＯ（ＯｖｅｎＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＣｒｙｓｔａｌＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ、恒温槽付き水晶発振器）として構成されている。このＯＣＸＯも、水晶発振器２１で用いられるＶＣＸＯと比較して高価であるが、周波数安定度が良好であることが知られている。また、ＯＣＸＯは位相雑音が低いという特徴があるため、上記実施形態では備えられていた位相雑音改善部１８が本変形例では省略されている。なお、ルビジウム発振器は、ＯＣＸＯと比べて位相雑音が高いが、基準周波数発生装置１ａに接続されるユーザ側の機器に位相雑音を改善する構成を備えていれば、ＯＣＸＯに代えてルビジウム発振器を用いることができる。

また、基準周波数発生装置１ａは、上記実施形態の切替スイッチ５１ａ〜５１ｆに加え、切替スイッチ５１ｇを備えた構成となっている。そのため、本変形例の基準周波数発生装置１ａにおいては、通常時では、周波数安定度の良好な水晶発振器８１の出力信号が基準周波数信号として基準周波数信号出力端子７２から直接的に出力される。そして、水晶発振器８１が故障状態であると判定部４２が判定したときは、切替スイッチ５１ｇが切り替わることで、水晶発振器２１の出力信号が基準周波数信号として基準周波数信号出力端子７２から出力される。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

上記実施形態及び変形例は、ＧＰＳ衛星からの信号に基づいてリファレンス信号を生成する構成であるが、ＧＮＳＳ（ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ）を利用する構成であれば、適宜変更することができる。例えば、ＧＬＯＮＡＳＳ衛星やＧＡＬＩＬＥＯ衛星からの信号に基づいてリファレンス信号を生成する構成に変更することができる。更に、外部装置からのリファレンス信号を取得する構成としても良い。

切替スイッチ５１ａ〜５１ｇの配置及び個数は上記実施形態で示した構成に限定されず、様々な配置及び個数に変更することができる。

基準周波数発生装置１，１ａの内部にＧＰＳ受信部を配置し、自機の内部で１ＰＰＳ信号（リファレンス信号）を生成する構成に変更することができる。また、ＧＰＳ受信部が、１ＰＰＳに代えて、ＰＰ２Ｓ等の１Ｈｚ以外の信号をリファレンス信号として基準周波数発生装置１に供給する構成に変更することができる。

上記実施形態では水晶発振器２１としてＶＣＸＯを用いた例を示したが、これに代えて、例えばＯＣＸＯ及びＴＣＸＯ（ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＣｒｙｓｔａｌＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ、温度補償型水晶発振器）等の水晶発振器を用いることができる。また、コイルとコンデンサとで構成されたＬＣ発振器を用いることもできる。

基準周波数信号の周波数は１０ＭＨｚとすることに限らず、ユーザが要求する信号周波数に応じて別の周波数のものを使用しても良い。

制御器１４，２４は、ルビジウム発振器１１及び水晶発振器２１に出力する制御電圧信号を適切に制御できる限り、Ｐ制御、Ｉ制御及びＤ制御のうち少なくとも１つを実行可能な制御器に変更することができる。

基準周波数発生装置１，１ａが備える各部は、ハードウェアとして構成することに代えて、ソフトウェアにより構成することもできる。

１，１ａ基準周波数発生装置
１０第１ＰＬＬ回路（第１同期部）
１１ルビジウム発振器（第１発振器）
２０第２ＰＬＬ回路（第２同期部）
２１水晶発振器（第２発振器）
４２判定部
５１ａ〜５１ｇ切替スイッチ（切替部）
６１ａ〜６１ｃ制御切替スイッチ
９０同期回路（同期部）

Claims

第１発振器と、
前記第１発振器より周波数安定度が低い第２発振器と、
前記第１発振器が正常な出力信号を出力している正常状態か、正常な出力信号を出力していない故障状態か、を判定する判定部と、
リファレンス信号に基づいて生成された制御電圧信号により前記第１発振器を制御して基準周波数信号を出力する第１同期部と、リファレンス信号に基づいて生成された制御電圧信号により前記第２発振器を制御して基準周波数信号を出力する第２同期部と、を切替可能である同期部と、
前記第１発振器が正常状態であると前記判定部が判定しているときは、前記第１同期部を構成するように前記同期部の設定を行い、前記第１発振器が故障状態であると前記判定部が判定しているときは、前記第２同期部を構成するように前記同期部の設定を行う切替部と、
を備え、
前記切替部が前記第２同期部を構成するように前記同期部の設定を行った場合は、前記第１発振器への前記制御電圧信号の供給を停止することで、当該第１発振器を機能させず、
前記第２同期部により基準周波数信号を出力している間は、当該基準周波数信号の出力を停止することなく前記第１発振器が取外し可能であり、
前記同期部は、
前記第１発振器が故障状態であると前記判定部が判定し、前記第２同期部による基準周波数信号を出力し始めるときは、前記第１発振器が正常状態であると前記判定部が判定していたときにおいて前記第１同期部を流れていた信号に基づいて、前記第２発振器を制御するための制御信号を決定することを特徴とする基準周波数発生装置。
第１発振器と、
前記第１発振器より周波数安定度が低い第２発振器と、
前記第１発振器が正常な出力信号を出力している正常状態か、正常な出力信号を出力していない故障状態か、を判定する判定部と、
リファレンス信号に基づいて生成された制御電圧信号により前記第１発振器を制御して基準周波数信号を出力する第１同期部と、リファレンス信号に基づいて生成された制御電圧信号により前記第２発振器を制御して基準周波数信号を出力する第２同期部と、を切替可能である同期部と、
前記第１発振器が正常状態であると前記判定部が判定しているときは、前記第１同期部を構成するように前記同期部の設定を行い、前記第１発振器が故障状態であると前記判定部が判定しているときは、前記第２同期部を構成するように前記同期部の設定を行う切替部と、
を備え、
前記切替部が前記第２同期部を構成するように前記同期部の設定を行った場合は、前記第１発振器への前記制御電圧信号の供給を停止することで、当該第１発振器を機能させず、
前記第２同期部により基準周波数信号を出力している間は、当該基準周波数信号の出力を停止することなく前記第１発振器が取外し可能であり、
前記第２発振器は、前記第１発振器が正常状態であると前記判定部が判定しているときは、出力信号を前記第１発振器の出力信号に同期させるとともに、その同期させた出力信号を基準周波数信号として出力することを特徴とする基準周波数発生装置。
請求項１又は２に記載の基準周波数発生装置であって、
前記判定部は、前記第１発振器を制御するための制御信号、前記第１発振器の出力信号に基づく比較用信号とリファレンス信号との位相差、及び、前記第１発振器が自らの状態に基づいて出力する信号のうち少なくとも何れかに基づいて、前記第１発振器が正常状態か故障状態かを判定することを特徴とする基準周波数発生装置。
請求項１から３までの何れか一項に記載の基準周波数発生装置であって、
リファレンス信号を取得できなくなると、自走用制御信号を生成して前記第１発振器又は前記第２発振器を制御する自走処理部と、
自走用制御信号を生成するための自走データを算出する自走演算部と、
を備え、
前記切替部は、
前記第１発振器が正常状態であると前記判定部が判定しているときは、当該第１発振器に対応した自走データを算出できるように前記自走演算部の設定を行い、前記第１発振器が故障状態であると前記判定部が判定しているときは、前記第２発振器に対応した自走データを算出できるように前記自走演算部の設定を行うことを特徴とする基準周波数発生装置。
請求項１から４までの何れか一項に記載の基準周波数発生装置であって、
入力される信号の位相差を検出する位相比較部と、
前記位相比較部が検出した位相差及びその時間的変化を考慮して制御電圧信号を作成する制御部と、
を備え、
前記位相比較部及び前記制御部は、
前記第１同期部が構成される場合において、リファレンス信号と、基準周波数信号を分周した比較用信号と、を比較して前記制御電圧信号を出力するとともに、
前記第２同期部が構成される場合においても、リファレンス信号と、基準周波数信号を分周した比較用信号と、を比較して前記制御電圧信号を出力することを特徴とする基準周波数発生装置。
請求項１から５までの何れか一項に記載の基準周波数発生装置であって、
ルビジウム発振器又は恒温槽付き水晶発振器を前記第１発振器として用い、
水晶発振器又はＬＣ発振器を前記第２発振器として用いることを特徴とする基準周波数発生装置。