JPH0817325B2 - 発振装置 - Google Patents

発振装置

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JPH0817325B2
JPH0817325B2 JP5062609A JP6260993A JPH0817325B2 JP H0817325 B2 JPH0817325 B2 JP H0817325B2 JP 5062609 A JP5062609 A JP 5062609A JP 6260993 A JP6260993 A JP 6260993A JP H0817325 B2 JPH0817325 B2 JP H0817325B2
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JP
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phase
axis
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crystal oscillator
vibration
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信二 田辺
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NEC Corp
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は移動体通信に用いられる
通信装置に関し、特にその送受信回路で使用されて振動
による位相雑音の劣化を防止した発振装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、通信装置の局部発振回路等に用い
られる発振器では、振動による位相雑音の劣化を防止す
るために種々の物理的対策が施されている。例えば、固
定局等で使用する発振器では、弾性係数の小さい接着剤
で振動素子を固着する構造、或いは移動局等で使用する
発振器では振動素子をバネにより懸架する構造が採用さ
れている。例えば、図3は前者の例であり、実開平2−
108429号公報に開示されたものである。ここで
は、水晶振動子31を封入した保持器32の電極リード
33に細い軟銅線36を接続してプリント基板34に搭
載し、かつ保持器32は弾性係数の小さい接着剤35で
プリント基板34に固着している。これにより、プリン
ト基板34に加えられた機械的振動を水晶振動子31に
伝達し難くしている。また、図4は後者の例であり、水
晶振動子41を8本のバネ42により保持器43内に懸
架し、保持器43に加えられた機械的振動をバネ42に
よって吸収し、水晶振動子41に伝達されるのを防止し
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来の振動に
対する対策のうち、前者のものは接着剤の弾性係数を小
さくすることには限界があるため、プリント基板34か
ら水晶振動子31への振動の伝達を有効に阻止すること
が難しく、大きな改善効果を期待することは難しい。ま
た、後者のものは、バネ42のバネ定数を適宜に設定す
ることで比較的に大きな改善効果を得ることは可能であ
るが、全体構成が大型になるとともに、バネ定数の設定
いかんによっては振動周波数により効果に差が生じ、特
にバネが振動に共振したときには却って効果が劣化され
てしまうことがあるという問題がある。本発明の目的
は、振動による位相雑音の劣化を有効に改善することを
可能にした発振装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の発振装置は、基
準周波数信号を出力する水晶発振器と、この水晶発振器
の出力に基づいて所要の周波数信号を発振させる位相同
期ループと、水晶発振器に加えられる振動成分を検出す
る手段と、予め水晶発振器における振動変化に対する出
力位相およびレベルの変動を測定して得られた関係に基
づいて、検出された振動成分の位相及びレベルを可変す
る手段と、可変された振動成分の位相及びレベルに基づ
いて位相同期ループを制御する手段とを備える。例え
ば、基準周波数を出力する水晶発振器と、入力される制
御電圧に基づいて出力周波数が制御される電圧制御発振
器と、水晶発振器と電圧制御発振器の出力の位相を比較
する位相比較器と、この位相比較器の出力に接続される
減算器と、この減算器の出力を電圧制御発振器の制御電
圧として入力させるループアンプとで位相同期ループを
構成し、かつ水晶発振器に加えられる振動成分を検出す
る振動センサと、予め水晶発振器における振動変化に対
する出力位相およびレベルの変動を測定して得られた関
係に基づいて、前記振動センサの出力の位相とレベルが
その測定された関係に準じた位相やレベルとなるように
可変する可変位相器及び可変減衰器とを備え、減算器は
位相比較器の出力からこの可変減衰器の出力を減算して
出力するように構成する。また、振動センサとして水晶
発振器のX軸,Y軸,Z軸の各軸方向の加速度をそれぞ
れ検出するX軸加速度センサ,Y軸加速度センサ,Z軸
加速度センサを有し、予め水晶発振器における振動変化
に対する出力位相およびレベルの変動を測定して得られ
た関係に基づいて、これらのセンで検出された振動成分
の位相とレベルがその測定された関係に準じた位相やレ
ベルとなるように可変するX軸,Y軸,Z軸の各可変位
相器及びX軸,Y軸,Z軸の各可変減衰器と、各可変減
衰器の出力を加算する加算器とを備え、この加算器の出
力を減器に入力して位相比較器の出力から減算するよ
うに構成する。
【0005】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の発振装置の一実施例の概略構成図で
ある。水晶発振器1は気密ケーシング内に水晶発振子を
封止した構成とされ、発振装置を構成する回路基板7に
搭載される。この回路基板7には、水晶発振器1に近接
した位置に、振動センサとしてX軸加速度センサ11、
Y軸加速度センサ12、Z軸加速度センサ13がそれぞ
れ一体的に固定されている。これらX軸,Y軸,Z軸の
各加速度センサ11,12,13は例えば円筒状に形成
された圧電素子で構成され、それぞれの検出方向が回路
基板7のX軸,Y軸,X軸に沿うように、換言すれば水
晶発振器1のX軸、Y軸、Z軸に沿うように設置され
る。これにより、各加速度センサ11,12,13は水
晶発振器1に加えられるX,Y,Z軸方向の振動成分を
検出し、検出した振動成分に対応する電圧波形を出力す
る。また、回路基板7には後述する回路を構成するため
の各種電子回路部品8が搭載されている。
【0006】図2は前記水晶発振器1とX軸,Y軸,Z
軸の各加速度センサ11,12,13で構成される発振
装置のブロック回路図である。水晶発振器1には位相比
較器2が接続され、水晶発振器1で発振される基準周波
数信号が位相比較器2の一方の入力端に入力される。ま
た、この位相比較器2の他方の入力端には、その制御電
圧入力端子に加える制御電圧により発振周波数が可変さ
れる電圧制御発振器3の出力信号が入力される。位相比
較器2は、これは基準周波数信号と電圧制御発振器3の
出力信号との位相差を検出し、その位相差信号を減算器
5に入力する。また、この減算器5の出力は、ループア
ンプ4を通され、制御電圧として前記電圧制御発振器3
の制御電圧入力端子に入力される。これにより、水晶発
振器1の出力を基準周波数信号とする位相同期ループが
構成される。
【0007】一方、前記X軸加速度センサ11には、可
変位相器21と可変減衰器31が接続され、この可変減
衰器31の出力は加算器6に入力される。X軸加速度セ
ンサ11は水晶発振器1におけるX軸方向の振動成分を
検出し、可変位相器21にて位相を制御し、可変減衰器
31にてレベル(振幅)を制御する。これら可変位相器
21及び可変減衰器31においては、予め水晶発振器1
にX軸方向の振動を加えた上で、そのときの水晶発振器
1の出力の位相やレベルの変動を減算器5の位相比較器
2側ポートにて検出しておき、X軸加速度センサ11に
その対応する振動が入力されたときに、減算器5の加算
器6側ポートにてその検出させた位相やレベルになるよ
うに可変し、減算器5の出力にて両信号をキャンセルす
る構成にしておく。
【0008】同様に、水晶発振器1のY軸方向の振動成
分を加速度センサ12にて検出し、可変位相器22にて
位相を制御し、可変減衰器32にてレベルを制御する。
また、水晶発振器1のZ軸方向の振動成分を加速度セン
サ13にて検出し、可変位相器23にて位相を制御し、
可変減衰器33にてレベルを制御する。これらY軸及び
Z軸の各可変位相器22,23及び可変減衰器32,3
3においても、X軸の場合と同様に、予め水晶発振器1
にY軸、Z軸の振動を加えた上で、そのときの水晶発振
器1の出力の位相やレベルの変動を減衰器5の位相比較
器2側のポートにて検出しておき、Y軸加速度センサ1
2、Z軸加速度センサ13にその対応する振動が入力さ
れたときに、減衰器5の加算器6側ポートにてその検出
された位相やレベルになるように可変し、減衰器5の出
力にて両信号をキャンセルする構成にしておく。更に、
前記X軸,Y軸,Z軸の各軸の可変減衰器31,32,
33の出力は加算器6にそれぞれ入力され、ここで各軸
の位相及びレベルが加算される。この加算された信号は
前記減算器5に入力され、ここで前記位相同期ループの
位相比較器2の出力信号からの減算を行う。
【0009】この構成によれば、水晶発振器1,位相比
較器2,電圧制御発振器3,及びループアンプ4からな
る位相同期ループにより、電圧制御発振器3は水晶発振
器1で発振される基準周波数信号に基づいた周波数での
発振が行われ、その出力の一部が出力端9から出力され
ることは、これまでと同じである。ここで、水晶発振器
1に振動が加えられた場合には、その振動のX軸,Y
軸,Z軸の各成分がそれぞれの加速度センサ11,1
2,13によって検出される。この検出された振動成分
は、それぞれ可変位相器21,22,23により位相が
可変され、更に可変減衰器31,32,33によってレ
ベルが可変される。そして、位相及びレベルが制御され
た各軸の成分は加算器6において加算され、この加算さ
れた値を位相同期ループ内の減算器5において位相比較
器2の出力から減算する。
【0010】これにより、ループアンプ4から出力され
る電圧制御発振器3の制御電圧は、位相比較器2の出力
から水晶発振器1において振動により生じる変動分を相
殺した電圧となり、この修正された制御電圧に基づいて
電圧制御発振器3が発振を行うことで、水晶発振器1に
おける振動による位相雑音の劣化を防止することが可能
となる。なお、この発振装置では、電気的手法により振
動が原因とされる位相雑音の劣化を防止しているので、
前記した従来の機構的手法により生じる改善量がバラツ
クこと、共振時に応答倍率が増大して対策前よりも劣化
の程度が大きくなる等の問題を生じることなく大きな改
善を得ることができる。
【0011】なお、前記実施例では水晶発振器に加えら
れる振動をX軸,Y軸,Z軸の成分としてそれぞれ加速
度センサにより検出しているが、発振装置に要求される
精度に応じて、一軸方向、或いは二軸方向の振動成分の
みを検出して位相同期ループを制御するように構成して
もよい。また、加速度センサは通信装置を搭載する車両
やその他の機器に設置してもよいが、水晶発振器に加え
られる振動成分を高精度に検出するためには、加速度セ
ンサを水晶発振器と一体に設けることが好ましい。な
お、本発明における振動センサは前記した圧電素子で構
成された加速度センサに限られるものではなく、他の素
子で構成されたものを利用してもよい。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、水晶発振
器に加えられる振動成分を検出する振動センサを設け、
この振動センサで検出した振動成分に基づいて水晶発振
器の出力を基準周波数信号とする位相同期ループを制御
しているので、水晶発振器において生じる振動による位
相やレベルの変動を位相同期ループにおいて相殺し、位
相雑音の劣化を大きく改善することができる。また、本
発明では水晶発振器のX軸,Y軸,Z軸の振動成分をそ
れぞれ加速度センサにより検出しているので、水晶発振
器に加わる振動成分を高精度に検出することができ、位
相雑音の劣化を更に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の発振装置の概略構成を示す模式的な斜
視図である。
【図2】本発明の発振装置のブロック回路図である。
【図3】振動対策を施した従来の水晶発振器の内部構成
を示す図である。
【図4】振動対策を施した従来の他の発振器の概略構成
を示す図である。
【符号の説明】
1 水晶発振器 2 位相比較器 3 電圧制御発振器 4 ループアンプ 5 減算器 6 加算器 11 X軸加速度センサ 12 Y軸加速度センサ 13 Z軸加速度センサ 21,22,23 可変位相器 31,32,33 可変減衰器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基準周波数信号を出力する水晶発振器
    と、この水晶発振器の出力に基づいて所要の周波数信号
    を発振させる位相同期ループと、前記水晶発振器に加え
    られる振動成分を検出する手段と、予め水晶発振器にお
    ける振動変化に対する出力位相およびレベルの変動を測
    定して得られた関係に基づいて、検出された振動成分の
    位相及びレベルがその測定された関係に準じた位相やレ
    ベルとなるように可変する手段と、可変された振動成分
    の位相及びレベルに基づいて前記位相同期ループを制御
    する手段とを備え、水晶発振器が振動したときに生ずる
    変動成分を除去することを特徴とする発振装置。
  2. 【請求項2】 基準周波数を出力する水晶発振器と、入
    力される制御電圧に基づいて出力周波数が制御される電
    圧制御発振器と、前記水晶発振器と電圧制御発振器の出
    力の位相を比較する位相比較器と、この位相比較器の出
    力に接続される減算器と、この減算器の出力を前記電圧
    制御発振器の制御電圧として入力させるループアンプ
    と、前記水晶発振器に加えられる振動成分を検出する振
    動センサと、予め水晶発振器における振動変化に対する
    出力位相およびレベルの変動を測定して得られた関係に
    基づいて、前記振動センサの出力の位相とレベルがその
    測定された関係に準じた位相やレベルとなるように可変
    する可変位相器及び可変減衰器とを備え、前記減算器は
    前記位相比較器の出力からこの可変減衰器の出力を減算
    して水晶発振器が振動したときに生ずる変動成分を除去
    して出力するように構成したことを特徴とする発振装
    置。
  3. 【請求項3】 振動センサとして水晶発振器のX軸,Y
    軸,Z軸の各軸方向の加速度をそれぞれ検出するX軸加
    速度センサ,Y軸加速度センサ,Z軸加速度センサを有
    し、予め水晶発振器における振動変化に対する出力位相
    およびレベルの変動を測定して得られた関係に基づい
    て、これらのセンで検出された振動成分の位相とレベル
    がその測定された関係に準じた位相やレベルとなるよう
    に可変するX軸,Y軸,Z軸の各可変位相器及びX軸,
    Y軸,Z軸の各可変減衰器と、各可変減衰器の出力を加
    算する加算器とを備え、この加算器の出力を減器に入
    力して位相比較器の出力から減算する請求項2の発振装
    置。
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KR101339270B1 (ko) * 2012-12-17 2013-12-09 현대자동차 주식회사 Mems 센서 및 mems 센서를 이용한 가속도 센싱 방법
WO2015039330A1 (en) * 2013-09-22 2015-03-26 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Pll and adaptive compensation method in pll

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