JP6474570B2 - 発振器 - Google Patents
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Description
図9に水晶フィルタを有しない水晶発振器の位相雑音特性と、水晶フィルタを有する水晶発振器の位相雑音特性との比較例を示す。なお、図9において、縦軸は位相雑音であり、横軸は発振信号の発振周波数の中心値からの離調幅(離調周波数)である。図9に示すように、水晶フィルタを設けることで、発振周波数から数kHz離れた離調周波数帯において低雑音化を実現していることが確認できる。
具体的には、高温時の水晶フィルタは、図中の中心周波数から−2kHz離れた周波数の減衰量が、中心周波数(減衰量5dB)の減衰量よりも5dB大きい。これに対して、低温時の水晶フィルタは、図中の中心周波数から−2kHz離れた周波数の減衰量が、中心周波数の減衰量と同じである。そのため、低温時の水晶フィルタは、−2kHz離れた周波数の信号を適切に除去することができない。
図1は、本実施形態に係る水晶発振器1の機能構成図であり、図2は、水晶発振器1の発振回路2及び水晶フィルタ3の回路構成図であり、図3は、水晶発振器1のヒーター回路5の回路構成図である。
図1に示すように、水晶発振器1は、発振回路2と、水晶フィルタ3と、増幅回路4と、加熱部としてのヒーター回路5とを含んで構成される。
発振回路2は、水晶ブランク2aを発振させることで発振信号を出力する。水晶フィルタ3は、発振回路2から発振信号とともに出力される不要な雑音成分を除去する。即ち、水晶フィルタ3は、発振信号の発振周波数と異なる周波数である離調周波数における減衰量が、発振周波数における減衰量よりも大きい周波数特性を有する。増幅回路4は、水晶フィルタ3を介して得られた発振信号を増幅し、出力する。
なお、本実施形態では、目標温度を水晶ブランク2a,3aで共通としており、その温度を80℃としている。
なお、パッケージP1については、水晶ブランク2aに対して6つの発熱抵抗(発熱部5a)を用いる点が異なるのみであるため、図示及び詳細な説明を省略する。
即ち、水晶発振器1では、発振回路2の水晶ブランク2aの周囲温度を目標温度から第1範囲に収まるように発熱部5aを制御するとともに、水晶フィルタ3の水晶ブランク3aの周囲温度を目標温度から第1範囲よりも広い第2範囲に収まるように発熱部5bを制御する。これにより、厳密な温度管理が要求される発振回路2の水晶ブランク2aの周囲温度を精度よく管理することができ、水晶発振器1から出力する信号の周波数安定度を向上させることができる。
続いて、第2の実施形態に係る水晶発振器1Aについて説明する。
第1の実施形態に係る水晶発振器1では、発振回路2の水晶ブランク2aと水晶フィルタ3の水晶ブランク3aとを別々のパッケージP1,P2で覆うのに対して、第2の実施形態に係る水晶発振器1Aでは、発振回路2の水晶ブランク2aと水晶フィルタ3の水晶ブランク3aとを同じパッケージP3で覆う。なお、以下において第1の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
これにより、パッケージP3の内部温度、即ち、水晶ブランク2a,3aの周囲温度が略一定に保たれる。
また、上述のように発振回路2の水晶ブランク2aと水晶フィルタ3の水晶ブランク3aとでは、発振回路2の水晶ブランク2aの方が厳密な温度管理が要求される。そこで、水晶ブランク2a,3aの周囲温度を測定するサーミスタ等は、水晶ブランク3aよりも水晶ブランク2aの近傍に配置することとしてもよい。また、発熱部5dとして2セットのトランジスタ及び発熱抵抗を用いることで、水晶ブランク2aに対する高精度な温度管理を実現することとしてもよい。このとき、発熱抵抗の配置は、水晶ブランク2aからの距離が均等になるように配置することとしてもよい。
続いて、第3の実施形態に係る水晶発振器1Bについて説明する。第3の実施形態に係る水晶発振器1Bでは、第1及び第2の実施形態と比較して、発熱部5a乃至5dが発する熱の伝達効率を向上させる更なる工夫を有する。
以下、図6A及び図6Bを参照して、第3の実施形態に係る水晶発振器1Bの詳細について説明する。なお、図6A及び図6Bは、図4Bに対応して設けられた図面であり、基板及びパッケージP2の断面図を示す。また、図6Aは、第3の実施形態に係る水晶発振器1Bとの比較用の断面図であり、図6Bは、第3の実施形態に係る水晶発振器1Bの断面図である。なお、図6A及び図6Bでは、パッケージP2の断面図のみを示しているが、パッケージP1,P3についても同様である。
本実施形態では、パッケージP2の下部を含む矩形状の領域においてレジストを剥離することとしている。より詳細には、図4A及び図4Cに示すように、パッケージP2の底面が円形であるため、本実施形態では、パッケージP2(円)に外接する矩形状の領域においてレジストを剥離する。
この場合においても、発振回路2の水晶ブランク2a,2b,2c及び水晶フィルタ3の3aを所定のパッケージで覆い、温度管理することで、周波数特性のピークを急峻にしたことに伴う、温度変化の影響を軽減することができ、水晶発振器1から出力する信号の周波数安定度及び雑音特性を向上させることができる。
Claims (5)
- 発振信号を出力する発振回路と、
前記発振信号の発振周波数と異なる周波数である離調周波数における減衰量が、前記発振周波数における減衰量よりも大きい周波数特性を有する水晶フィルタと、
前記発振回路が有する水晶ブランク及び前記水晶フィルタが有する水晶ブランクを覆うパッケージ部と、
前記パッケージ部が固定された基板と前記パッケージ部との間に設けられ、且つ、当該基板に配置された発熱抵抗により、前記発振回路が有する水晶ブランク及び前記水晶フィルタが有する水晶ブランクを加熱する加熱部と、
を備え、
前記加熱部は、前記発振回路が有する水晶ブランクを加熱する第1発熱部と、前記水晶フィルタが有する水晶ブランクを加熱する第2発熱部と、前記第1発熱部の発熱に応じた前記発振回路の周囲温度及び前記第2発熱部の発熱に応じた前記水晶フィルタの周囲温度を制御する調整部とを有し、
前記パッケージ部は、前記加熱部の前記第1発熱部及び第2発熱部が発する熱の伝導により加熱され、
前記調整部は、
前記発振回路の周囲温度が前記発振回路に対する目標温度から第1範囲に収まるように前記第1発熱部を制御し、
前記水晶フィルタの周囲温度が前記水晶フィルタに対する目標温度から前記第1範囲よりも広い第2範囲に収まるように前記第2発熱部を制御する、発振器。 - 発振信号を出力する発振回路と、
前記発振信号の発振周波数と異なる周波数である離調周波数における減衰量が、前記発振周波数における減衰量よりも大きい周波数特性を有する水晶フィルタと、
前記発振回路が有する水晶ブランク及び前記水晶フィルタが有する水晶ブランクを覆うパッケージ部と、
前記パッケージ部が固定され且つ前記パッケージ部の下方に形成された銅体を有する基板と前記パッケージ部との間に設けられ、且つ、当該基板に配置された発熱抵抗により、前記発振回路が有する水晶ブランク及び前記水晶フィルタが有する水晶ブランクを加熱する加熱部と、
前記銅体の上方に設けられているレジストと、
を備え、
前記レジストは、前記基板のうち、前記パッケージ部の下部の少なくとも一部において剥離されている、
発振器。 - 前記パッケージ部は、前記発振回路が有する水晶ブランク及び前記水晶フィルタが有する水晶ブランクを同一のパッケージで覆う、
請求項1又は2に記載の発振器。 - 前記パッケージ部は、前記発振回路が有する水晶ブランクを覆う第1パッケージ部、及び前記水晶フィルタが有する水晶ブランクを覆う第2パッケージ部を有する、
請求項1又は2に記載の発振器。 - 前記パッケージ部と前記加熱部との間に設けられた熱伝導シートを備える、
請求項1から4のいずれか一項に記載の発振器。
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