JPS6157126A - 位相同期原子発振器 - Google Patents
位相同期原子発振器Info
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- JPS6157126A JPS6157126A JP17848284A JP17848284A JPS6157126A JP S6157126 A JPS6157126 A JP S6157126A JP 17848284 A JP17848284 A JP 17848284A JP 17848284 A JP17848284 A JP 17848284A JP S6157126 A JPS6157126 A JP S6157126A
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- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 abstract description 22
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 22
- 101100422644 Caenorhabditis elegans syx-5 gene Proteins 0.000 abstract 1
- 101000821263 Homo sapiens Synapsin-3 Proteins 0.000 abstract 1
- 101000859568 Methanobrevibacter smithii (strain ATCC 35061 / DSM 861 / OCM 144 / PS) Carbamoyl-phosphate synthase Proteins 0.000 abstract 1
- 102100021920 Synapsin-3 Human genes 0.000 abstract 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
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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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕・
本発明は、ルビジウム原子発振器等の原子発振器の出力
信号を、セシウム原子発振器等の出力信号に位相同期化
させて、短期安定度を向上させた位相同期原子発振器に
関するものである。
信号を、セシウム原子発振器等の出力信号に位相同期化
させて、短期安定度を向上させた位相同期原子発振器に
関するものである。
セシウム（Ｃｓ）やルビジウム（Ｒｂ）等の原子や分子
の共鳴周波数を基準として、電圧制御水晶発振器の発振
周波数を制御する原子発振器は、長期安定度が非常に優
れている為、高積度基準信号発生源として、通信、放送
、電波航法、計測等の分野で広く利用されている。
の共鳴周波数を基準として、電圧制御水晶発振器の発振
周波数を制御する原子発振器は、長期安定度が非常に優
れている為、高積度基準信号発生源として、通信、放送
、電波航法、計測等の分野で広く利用されている。
特に、通信分野に於いては、各種通信装置をそれぞれ同
期化された高精度クロック信号で動作させる所謂網同期
方式が検討されている。この網同期化方式に於いては、
標章クロック信号を形成する為の標準クロック発生装置
を必要とし、この標準クロック発生装置としては、−次
標準器であるセシウム原子発振器が採用されるものであ
る。
期化された高精度クロック信号で動作させる所謂網同期
方式が検討されている。この網同期化方式に於いては、
標章クロック信号を形成する為の標準クロック発生装置
を必要とし、この標準クロック発生装置としては、−次
標準器であるセシウム原子発振器が採用されるものであ
る。
セシウム原子発振器の出力周波数は、前述のように、原
子共鳴器の出力信号により制御される電圧制御水晶発振
器の出力信号周波数であり、例えば、５．ＭＨｚ、１０
ＭＨｚ等に選定されている。
子共鳴器の出力信号により制御される電圧制御水晶発振
器の出力信号周波数であり、例えば、５．ＭＨｚ、１０
ＭＨｚ等に選定されている。
この標準周波数をディジタル装置に都合の良い例えば１
．５４４ Ｍ Ｈｚ等のクロック周波数に変換する為の
周波数変換用位相同期回路（Ｐ Ｌ Ｌ）が設けられる
ことになる。
．５４４ Ｍ Ｈｚ等のクロック周波数に変換する為の
周波数変換用位相同期回路（Ｐ Ｌ Ｌ）が設けられる
ことになる。
又分散配置された主局と準主局とにそれぞれセシウム原
子発振器を設けて、相互に通信回線を介して同期化させ
たクロック信号を形成できるようにし、一方のセシウム
原子発振器に障害が発生しても、網同期を維持できるよ
うにすることが考え、られている。この場合は、長大な
ループ時定数が得られるディジタル処理型位相同期方式
により、入力雑音の影響の少ない構成が採用されること
になる。又位相同期用の電圧制御水晶発振器としては、
エージング、短期安定度の最も優れた最高級の電圧制御
水晶発振器を用いることになる。
子発振器を設けて、相互に通信回線を介して同期化させ
たクロック信号を形成できるようにし、一方のセシウム
原子発振器に障害が発生しても、網同期を維持できるよ
うにすることが考え、られている。この場合は、長大な
ループ時定数が得られるディジタル処理型位相同期方式
により、入力雑音の影響の少ない構成が採用されること
になる。又位相同期用の電圧制御水晶発振器としては、
エージング、短期安定度の最も優れた最高級の電圧制御
水晶発振器を用いることになる。
長期安定度の最も優れたセシウム原子発振器の出力信号
を、周波数変換用位相同期回路を介して所望の周波数の
クロック信号とする構成に於いて″ は、周
波数短期安定度は、位相同期回路の入力となるセシウム
原子発振器の短期安定度と、位相同期回路特に電圧制御
水晶発振器の短期安定度とにより決まることになる。即
ち、位相同期回路のループ制御時定数より短い平均時間
領域では電圧制御水晶発振器の雑音で、又ループ制御時
定数より長い平均時間領域では入力信号の雑音即ちセシ
ウム原子発振器の出力雑音で周波数短期安定度が決まる
ごとになる。
を、周波数変換用位相同期回路を介して所望の周波数の
クロック信号とする構成に於いて″ は、周
波数短期安定度は、位相同期回路の入力となるセシウム
原子発振器の短期安定度と、位相同期回路特に電圧制御
水晶発振器の短期安定度とにより決まることになる。即
ち、位相同期回路のループ制御時定数より短い平均時間
領域では電圧制御水晶発振器の雑音で、又ループ制御時
定数より長い平均時間領域では入力信号の雑音即ちセシ
ウム原子発振器の出力雑音で周波数短期安定度が決まる
ごとになる。
第３図は安定度特性曲線図であり、横軸は任意対数目盛
の平均時間τ（ｓｅａ）、縦軸は任意対数目盛の安定度
σｙ （τ）を示す。又曲線ａはセシウム原子発振器、
曲線すは位相同期回路、曲線Ｃは自走状態の電圧制御水
晶発振器のそれぞれ安定度曲線である。位相同期回路内
の電圧制御水晶発振器は、曲線Ｃに示すように、自走状
態となると安定度は低下する。又この電圧制御水晶発振
器を含む位相同期回路は、ループ制御時定数τ。付近に
於いて短期安定度は低下している。このような点から、
ループ制御時定数τ。の設定は、位相同期回路の設計の
重要なポイントの一つとなって でいる。
の平均時間τ（ｓｅａ）、縦軸は任意対数目盛の安定度
σｙ （τ）を示す。又曲線ａはセシウム原子発振器、
曲線すは位相同期回路、曲線Ｃは自走状態の電圧制御水
晶発振器のそれぞれ安定度曲線である。位相同期回路内
の電圧制御水晶発振器は、曲線Ｃに示すように、自走状
態となると安定度は低下する。又この電圧制御水晶発振
器を含む位相同期回路は、ループ制御時定数τ。付近に
於いて短期安定度は低下している。このような点から、
ループ制御時定数τ。の設定は、位相同期回路の設計の
重要なポイントの一つとなって でいる。
又セシウム原子発振器と最高級の電圧制御水晶発振器と
を組合せた場合の短期安定度は、第３図に対応して示す
第４図の曲線ａ、ｂとなる。即ち、位相同期回路の安定
度は、曲線すに示すように第３図に比較して多少改善さ
れているが、ループ制御時定数で。付近で低下するもの
であった。なお曲線ａはセシウム原子発振器の安定度曲
線を示す。このように、ループ制御時定数τ。付近で安
定度が低下するのは、最高級であっても、電圧制御水晶
発振器の温度特性に基づ（温度揺らぎの影響或いは周波
数経時変化特性の影響が現れるからである。
を組合せた場合の短期安定度は、第３図に対応して示す
第４図の曲線ａ、ｂとなる。即ち、位相同期回路の安定
度は、曲線すに示すように第３図に比較して多少改善さ
れているが、ループ制御時定数で。付近で低下するもの
であった。なお曲線ａはセシウム原子発振器の安定度曲
線を示す。このように、ループ制御時定数τ。付近で安
定度が低下するのは、最高級であっても、電圧制御水晶
発振器の温度特性に基づ（温度揺らぎの影響或いは周波
数経時変化特性の影響が現れるからである。
本発明は、このような短期安定度を改善することを目的
とするものである。
とするものである。
本発明の位相同期原子発振器は、電圧制御水晶発振器の
出力信号と外部入力信号との位相比較を行う位相比較器
と、サーボ回路と第１のループフィルタとを介した原子
共鳴器の出力信号と、第２のループフィルタを介した前
記位相比較器の出力信号とをそれぞれ加算して前記電圧
制御水晶発振器の制御電圧とする加算器を設けたもので
ある。
出力信号と外部入力信号との位相比較を行う位相比較器
と、サーボ回路と第１のループフィルタとを介した原子
共鳴器の出力信号と、第２のループフィルタを介した前
記位相比較器の出力信号とをそれぞれ加算して前記電圧
制御水晶発振器の制御電圧とする加算器を設けたもので
ある。
Ｃ作用〕
原子共鳴器の出力信号に対応して電圧制御水晶発振器を
制御する原子発振器に於いて、電圧制御水晶発振器の制
御電圧に、その電圧制御水晶発振器の出力信号と外部入
力信号との位相差に対応する信号を加算するもので、そ
れによって、電圧制御水晶発振器の出力信号は、外部入
力信号に位相同期化されたものとなる。
制御する原子発振器に於いて、電圧制御水晶発振器の制
御電圧に、その電圧制御水晶発振器の出力信号と外部入
力信号との位相差に対応する信号を加算するもので、そ
れによって、電圧制御水晶発振器の出力信号は、外部入
力信号に位相同期化されたものとなる。
以下図面を参照して、本発明の実施例について詳細に説
明する。
明する。
第１図は本発明の実施例のブロック図であり、ｌは出力
端子、２は電圧制御水晶発振器（■ｃＸＯ）、３はシン
セサイザ（ＳＹＮ） 、４は逓倍器（ＭＬＴ） 、５は
混合器（ＭＩＸ）、６は原子共鳴器（ＡＲ） 、７はサ
ーボ回路（Ｓ’ＲＶ） 、８は第１のループフィルタ（
ＬＰ） 、９は加算器（ＡＤＤ）、第２の１０はループ
フィルタ（Ｌ Ｆ）、１１は位相比較器（ＰＨ） 、１
２は外部入力信号の入力端子である。
端子、２は電圧制御水晶発振器（■ｃＸＯ）、３はシン
セサイザ（ＳＹＮ） 、４は逓倍器（ＭＬＴ） 、５は
混合器（ＭＩＸ）、６は原子共鳴器（ＡＲ） 、７はサ
ーボ回路（Ｓ’ＲＶ） 、８は第１のループフィルタ（
ＬＰ） 、９は加算器（ＡＤＤ）、第２の１０はループ
フィルタ（Ｌ Ｆ）、１１は位相比較器（ＰＨ） 、１
２は外部入力信号の入力端子である。
電圧制御発Ｆ；ｃ器２の出力信号は、出力端子１とシン
セサイザ３と逓倍器４と位相比較器１１とに加えられ、
シンセサイザ３に於いて共鳴周波数の端数周波数の信号
が形成され、又逓倍器４により共鳴周波数の整数周波数
の信号が形成されて、混合器５により混合され、原子共
鳴器６に加える共鳴周波数の信号が形成される。
セサイザ３と逓倍器４と位相比較器１１とに加えられ、
シンセサイザ３に於いて共鳴周波数の端数周波数の信号
が形成され、又逓倍器４により共鳴周波数の整数周波数
の信号が形成されて、混合器５により混合され、原子共
鳴器６に加える共鳴周波数の信号が形成される。
又原子共鳴器６の出力信号は、サーボ回路７からループ
フィルタ８を介して加算器９に加えられ、位相比較器１
１の出力信号が零である場合は、ループフィルタ８の出
力信号がそのまま電圧制御水晶発振器２の制御電圧とな
る。
フィルタ８を介して加算器９に加えられ、位相比較器１
１の出力信号が零である場合は、ループフィルタ８の出
力信号がそのまま電圧制御水晶発振器２の制御電圧とな
る。
入力端子１２にセシウム原子発振器等の出力信号が加え
られると、位相比較器１１に於いて電圧制御水晶発振器
２の出力信号との位相差が検出され、位相差に対応した
信号がループフィルタ１０を介して加算器９に加えられ
、前述のループフィルタ８の出力信号に加算されて、電
圧制御水晶発振器２の制御電圧となる。従って、電圧制
御水晶発振器２の出力信号は、外部入力信号の位相に同
期化されることになる。
られると、位相比較器１１に於いて電圧制御水晶発振器
２の出力信号との位相差が検出され、位相差に対応した
信号がループフィルタ１０を介して加算器９に加えられ
、前述のループフィルタ８の出力信号に加算されて、電
圧制御水晶発振器２の制御電圧となる。従って、電圧制
御水晶発振器２の出力信号は、外部入力信号の位相に同
期化されることになる。
セシウム原子発振器とルビジウム原子発振器とを比較す
ると、短期安定度はルビジウム原子発振器の方が優れて
おり、又長期安定度はセシウム原子発振器の方が優れて
いる。そこで、原子共鳴器６をルビジウム原子発振器の
共鳴器とし、外部入力信号としてセシウム原子発振器の
出力信号を用いることが好適である。
ると、短期安定度はルビジウム原子発振器の方が優れて
おり、又長期安定度はセシウム原子発振器の方が優れて
いる。そこで、原子共鳴器６をルビジウム原子発振器の
共鳴器とし、外部入力信号としてセシウム原子発振器の
出力信号を用いることが好適である。
即ち、位相同期原子発振器の短期安定度は、外部入力信
号の短期安定度に応じてループフィルタ１０の時定数を
選定することにより最適化を図ることができるものであ
り、例えば、ループフィルタ１０の時定数を約１０’ｓ
ｅｃとすれば、位相同期原子発振器の短期安定度は、１
０５ｓｅｃ付近までは、ルビジウム原子発振器の性能で
決まり、それ以上では外部人力信号の安定度で決まるこ
とになり、外部入力信号がセシウム原子発振器の出力信
号の場合には、第２図に示すように、ルビジウム原子発
振器の長所と、ルビジウム原子発振器の長所とを合わせ
たものとなる。この第２図は、第３図及び第４図に対応
して安定度特性を示すものであり、曲線ａはセシウム原
子発振器、曲線すは位相同期回路、曲線Ｃはルビジウム
原子発振器のそれぞれ安定度特性を示し、ループ制御時
定数τ。付近でセシウム原子発振器の安定度曲線ａと、
ルビジウム原子発振器の安定度曲線Ｃとが交叉するよう
になり、ループ制御時定数τθ付近までは、ルビジウム
原子発振器の短期安定度により、又それ以上では、セシ
ウム原子発振器の短期安定度によりそれぞれ決まる安定
度が得られることになる。
号の短期安定度に応じてループフィルタ１０の時定数を
選定することにより最適化を図ることができるものであ
り、例えば、ループフィルタ１０の時定数を約１０’ｓ
ｅｃとすれば、位相同期原子発振器の短期安定度は、１
０５ｓｅｃ付近までは、ルビジウム原子発振器の性能で
決まり、それ以上では外部人力信号の安定度で決まるこ
とになり、外部入力信号がセシウム原子発振器の出力信
号の場合には、第２図に示すように、ルビジウム原子発
振器の長所と、ルビジウム原子発振器の長所とを合わせ
たものとなる。この第２図は、第３図及び第４図に対応
して安定度特性を示すものであり、曲線ａはセシウム原
子発振器、曲線すは位相同期回路、曲線Ｃはルビジウム
原子発振器のそれぞれ安定度特性を示し、ループ制御時
定数τ。付近でセシウム原子発振器の安定度曲線ａと、
ルビジウム原子発振器の安定度曲線Ｃとが交叉するよう
になり、ループ制御時定数τθ付近までは、ルビジウム
原子発振器の短期安定度により、又それ以上では、セシ
ウム原子発振器の短期安定度によりそれぞれ決まる安定
度が得られることになる。
第２のループフィルタ１０の時定数は、前述のように、
通信回線等を介して入力端子１２に外部入力信号が加え
られる場合に於いて、入力雑音の影響が少な（なるよう
に、１０４〜１０６ ｓｅｃ程度に選定されるものであ
る。文筆１のループフィルタ８の時定数は、１〜３ｓｅ
ｃ程度に選定される。
通信回線等を介して入力端子１２に外部入力信号が加え
られる場合に於いて、入力雑音の影響が少な（なるよう
に、１０４〜１０６ ｓｅｃ程度に選定されるものであ
る。文筆１のループフィルタ８の時定数は、１〜３ｓｅ
ｃ程度に選定される。
以上説明したように、本発明は、電圧制御水晶発振器２
の出力信号と外部入力信号との位相比較を行う位十Ｈ比
較器１１と、この位相比較器１１の出力信号を第２のル
ープフィルタ１０を介して加えると共に、原子共鳴器６
の出力信号を、サーボ回路７．第１のループフィルタ８
を介して加える加算器９とを設けたもので、この加算器
９の出力信号を電圧制御水晶発振器２の制御電圧とする
ものであり、それにより外部入力信号に位相間；ｔＪ＋
した出力信号を出力端子１から出力することができる
。
の出力信号と外部入力信号との位相比較を行う位十Ｈ比
較器１１と、この位相比較器１１の出力信号を第２のル
ープフィルタ１０を介して加えると共に、原子共鳴器６
の出力信号を、サーボ回路７．第１のループフィルタ８
を介して加える加算器９とを設けたもので、この加算器
９の出力信号を電圧制御水晶発振器２の制御電圧とする
ものであり、それにより外部入力信号に位相間；ｔＪ＋
した出力信号を出力端子１から出力することができる
。
又ルビジウム原子発振器は、最高級電圧制御水晶発振器
に比較して約１００倍の長期安定度及び約１指手さい温
度特性を有するものであり、更に１００〜１０００ｓｅ
ｃ程度の平均時間領域では、電圧制御水晶発振器及びセ
シウム原子発振器より安定度が優れているものである。
に比較して約１００倍の長期安定度及び約１指手さい温
度特性を有するものであり、更に１００〜１０００ｓｅ
ｃ程度の平均時間領域では、電圧制御水晶発振器及びセ
シウム原子発振器より安定度が優れているものである。
従って、ルビジウム原子発振器の出力信号を、セシウム
原子発振器の出力信号に位相同期化させた場合には、比
較的小型のルビジウム原子発振器の短期安定度を更に向
上させることができる。
原子発振器の出力信号に位相同期化させた場合には、比
較的小型のルビジウム原子発振器の短期安定度を更に向
上させることができる。
又複数の原子発振器の相互同期運転を行うように、相互
に位相同期化させることも可能である。
に位相同期化させることも可能である。
第１図は本発明の実施例のブロック図、第２図は本発明
の実施例の安定度特性曲線図、第３図及び第４図は従来
例の安定度特性曲線図である。 １は出力端子、２は電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）、
３はシンセサイザ（ＳＹＮ） 、４は逓倍器（ＭＬＴ）
、５は混合器（ＭＩＸ）、６は原子共鳴器（ＡＲ） 、
７はサーボ回路（ＳＲＶ） 、８は第１のループフィル
タ（ＬＦ） 、９は加算器（ＡＤＤ）、第２の１０はル
ープフィルタ（ＬＦ）、１１は位相比較器（ＰＨ）、１
２は外部入力信号の入力端子である。
の実施例の安定度特性曲線図、第３図及び第４図は従来
例の安定度特性曲線図である。 １は出力端子、２は電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）、
３はシンセサイザ（ＳＹＮ） 、４は逓倍器（ＭＬＴ）
、５は混合器（ＭＩＸ）、６は原子共鳴器（ＡＲ） 、
７はサーボ回路（ＳＲＶ） 、８は第１のループフィル
タ（ＬＦ） 、９は加算器（ＡＤＤ）、第２の１０はル
ープフィルタ（ＬＦ）、１１は位相比較器（ＰＨ）、１
２は外部入力信号の入力端子である。
Claims (1)
- 共鳴周波数の端数周波数を形成するシンセサイザの出力
信号と電圧制御水晶発振器の出力信号とを混合して共鳴
周波数の信号を形成し、該信号を原子共鳴器に加える原
子発振器に於いて、前記電圧制御水晶発振器の出力信号
と外部入力信号との位相比較を行う位相比較器と、サー
ボ回路と第１のループフィルタとを介した前記原子共鳴
器の出力信号と、第２のループフィルタを介した前記位
相比較器の出力信号とをそれぞれ加算して前記電圧制御
水晶発振器の制御電圧とする加算器を設けたことを特徴
とする位相同期原子発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17848284A JPS6157126A (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | 位相同期原子発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17848284A JPS6157126A (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | 位相同期原子発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6157126A true JPS6157126A (ja) | 1986-03-24 |
Family
ID=16049244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17848284A Pending JPS6157126A (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | 位相同期原子発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6157126A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6394616U (ja) * | 1986-12-10 | 1988-06-18 |
-
1984
- 1984-08-29 JP JP17848284A patent/JPS6157126A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6394616U (ja) * | 1986-12-10 | 1988-06-18 |
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