JPS6158322A - 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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- JPS6158322A JPS6158322A JP18107684A JP18107684A JPS6158322A JP S6158322 A JPS6158322 A JP S6158322A JP 18107684 A JP18107684 A JP 18107684A JP 18107684 A JP18107684 A JP 18107684A JP S6158322 A JPS6158322 A JP S6158322A
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Links
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- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 12
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
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- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 6
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
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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、通信、航法、放送、計測等の分野で利用出来
る、外部より入力する信号の周波数と位相同期可能な位
相同期原子発振器特に位相同期ルビジウム原子発振器に
関する。
る、外部より入力する信号の周波数と位相同期可能な位
相同期原子発振器特に位相同期ルビジウム原子発振器に
関する。
第３図に示す如き、電圧制御水晶発振器（以下ｖｃｘｏ
と称す）１の周波数からシンセサイザ２により原子共鳴
器３の共振周波数に殆ど等しい周波数を合成して、これ
を原子共鳴器３に入力し、この入力周波数と原子共鳴器
３の共鳴周波数との差に比例した信号をサーボ回路４に
より電圧に変換して、この電圧で、ＶＣＸＯｌの周波数
を制、御する原子発振器は長期安定度が優れているので
、高精度基準周波数発生源として広く利用されている。
と称す）１の周波数からシンセサイザ２により原子共鳴
器３の共振周波数に殆ど等しい周波数を合成して、これ
を原子共鳴器３に入力し、この入力周波数と原子共鳴器
３の共鳴周波数との差に比例した信号をサーボ回路４に
より電圧に変換して、この電圧で、ＶＣＸＯｌの周波数
を制、御する原子発振器は長期安定度が優れているので
、高精度基準周波数発生源として広く利用されている。
特に通信分野においては、現在各種通信装置を全て同期
した高精度クロックで動作させる所謂網同期方式が検討
されており、この網同期方式では、標準クロックを作る
標準クロンク発生装置が不可欠で、この周波数発生源と
して一次標準器であるセシウム原子発振器が導入されて
いる。
した高精度クロックで動作させる所謂網同期方式が検討
されており、この網同期方式では、標準クロックを作る
標準クロンク発生装置が不可欠で、この周波数発生源と
して一次標準器であるセシウム原子発振器が導入されて
いる。
又この標準クロック発生装置より遠距離にある装置の為
に、通信回線を介して送られてくるこの標準クロックに
同期可能なＰＬＬ回路が必要になる。
に、通信回線を介して送られてくるこの標準クロックに
同期可能なＰＬＬ回路が必要になる。
これに就いて説明すると、第４図に示すセシウム原子発
振器５からの標準周波数をデジタル装置に都合の良いク
ロック周波数に変換する為に、第４図に示す周波数変換
用ＰＬＬ回路６が用いられる。
振器５からの標準周波数をデジタル装置に都合の良いク
ロック周波数に変換する為に、第４図に示す周波数変換
用ＰＬＬ回路６が用いられる。
このＰＬＬ回路６の周波数短期安定度は、セシウム原子
発振器５の周波数短期安定度とＰＬＬ回路６特に電圧制
御水晶発振器（ＶＣＸＯ）の周波数短期安定度で定まる
。
発振器５の周波数短期安定度とＰＬＬ回路６特に電圧制
御水晶発振器（ＶＣＸＯ）の周波数短期安定度で定まる
。
第５図により周波数安定度について説明する。
図において、縦軸は周波数安定度を示す標準偏差σｙを
、横軸はＰＬＬ回路６の時定数をτ０とした時のＰＬＬ
回路６の出力の測定時間（秒）を示す。又曲線ａはＰＬ
Ｌ回路６のｖｃｘｏの自走状態の安定度を、曲線すはＰ
ＬＬ回路６の出力安定度を、曲線Ｃはセシウム原子発振
器出力の安定度を夫々示す。
、横軸はＰＬＬ回路６の時定数をτ０とした時のＰＬＬ
回路６の出力の測定時間（秒）を示す。又曲線ａはＰＬ
Ｌ回路６のｖｃｘｏの自走状態の安定度を、曲線すはＰ
ＬＬ回路６の出力安定度を、曲線Ｃはセシウム原子発振
器出力の安定度を夫々示す。
第４図の構成において、ＰＬＬ回路６の時定数τＯ（例
えば１０秒）より小さい時間領域ではＶＣＸｏの安定度
によって、ＰＬＬ回路６の安定度が決り、τ０より大き
い時間領域ではＰＬＬ回路６の安定度は曲ｂｉ ｃで示
すセシウム原子発振器５の安定度に近づきついに等しく
なる。
えば１０秒）より小さい時間領域ではＶＣＸｏの安定度
によって、ＰＬＬ回路６の安定度が決り、τ０より大き
い時間領域ではＰＬＬ回路６の安定度は曲ｂｉ ｃで示
すセシウム原子発振器５の安定度に近づきついに等しく
なる。
ここで、通信回線を介して送られてくる標準クロックに
同期可能なＰＬＬ回路７では、ループ時定数を短くする
と、通信回線の雑音が直接影響し、周波数短期安定度は
悪（なるので、長大なループ時定数（１０５〜１０６秒
）が得られる方式が採用されているが、ＰＬＬ用ｖｃｘ
ｏとしては、エージング及び周波数短期安定度の最も優
れた最高級のｖｃｘｏを用いてもループ時定数付近では
第６図の曲ｖＡｂ ’ に示す如＜ｖｃｘｏの温度特性
による温度ゆらぎの影響及び避けることの出来ない周波
数ドリフトの影響により周波数短期安定度が劣化する。
同期可能なＰＬＬ回路７では、ループ時定数を短くする
と、通信回線の雑音が直接影響し、周波数短期安定度は
悪（なるので、長大なループ時定数（１０５〜１０６秒
）が得られる方式が採用されているが、ＰＬＬ用ｖｃｘ
ｏとしては、エージング及び周波数短期安定度の最も優
れた最高級のｖｃｘｏを用いてもループ時定数付近では
第６図の曲ｖＡｂ ’ に示す如＜ｖｃｘｏの温度特性
による温度ゆらぎの影響及び避けることの出来ない周波
数ドリフトの影響により周波数短期安定度が劣化する。
尚曲線Ｃ゛はセシウム原子発振器の周波数安定度を示す
曲線である。
曲線である。
このような理由により、最高級のｖｃｘｏを用いたＰＬ
Ｌ回路より更に短期安定度の高い位相同期原子発振器の
如き位相同期回路の出現が望まれる。
Ｌ回路より更に短期安定度の高い位相同期原子発振器の
如き位相同期回路の出現が望まれる。
〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕しかる
に、従来技術としては最高級のＶＣＸｏを用いたＰＬＬ
回路より更に安定度の高い位相同期原子発振器の如き位
相同期回路は実現されていない。
に、従来技術としては最高級のＶＣＸｏを用いたＰＬＬ
回路より更に安定度の高い位相同期原子発振器の如き位
相同期回路は実現されていない。
上記問題点は、原子発振器内における原子共鳴により制
御される電圧制御水晶発振器の周波数と、外部より入力
する信号の周波数とを位相比較器により位相比較し、該
位相比較器の出力により原子共鳴器内のＣ磁界を制御す
ることにより、該外部より入力する信号の周波数と位相
同期を可能にした本発明の位相同期原子発振器により解
決される。
御される電圧制御水晶発振器の周波数と、外部より入力
する信号の周波数とを位相比較器により位相比較し、該
位相比較器の出力により原子共鳴器内のＣ磁界を制御す
ることにより、該外部より入力する信号の周波数と位相
同期を可能にした本発明の位相同期原子発振器により解
決される。
本発明は、最高級の水晶発振器より温度特性及び長期安
定度の溝かに良い原子共鳴周波数が、原子共鳴器内のＣ
磁界と呼ばれる弱静磁場の強さによって調整出来ること
に着目し、ｖｃｘｏの出力周波数と外部より入力する信
号の周波数とを位相比較器で比較し、その出力によりＣ
ＮＩ界発生用コイルに流れる電流を制御するようにして
、周波数短期安定度も良い位相同期原子発振器を実現さ
せたものである。
定度の溝かに良い原子共鳴周波数が、原子共鳴器内のＣ
磁界と呼ばれる弱静磁場の強さによって調整出来ること
に着目し、ｖｃｘｏの出力周波数と外部より入力する信
号の周波数とを位相比較器で比較し、その出力によりＣ
ＮＩ界発生用コイルに流れる電流を制御するようにして
、周波数短期安定度も良い位相同期原子発振器を実現さ
せたものである。
第１図は本発明の実施例のブロック図、第２図は第１図
の場合の周波数短期安定度を示す特性図である。
の場合の周波数短期安定度を示す特性図である。
図中８は位相比較器、９はループフィルタ、１０は加算
回路、１１はＣ磁界制御回路、１２はＶＣＸｏ、１３は
シンセサイザ、１４は原子共鳴器、１５はサーボ回路、
１６はＣ磁界調整用ポテンショメータ、１７はＣ磁界発
生用コイル、２０は原子発振器を示す。
回路、１１はＣ磁界制御回路、１２はＶＣＸｏ、１３は
シンセサイザ、１４は原子共鳴器、１５はサーボ回路、
１６はＣ磁界調整用ポテンショメータ、１７はＣ磁界発
生用コイル、２０は原子発振器を示す。
ここでは、原子発振器２０としては、セシウム原子発振
器より値段が相当安く又原子発振器としては最も小形で
、最高級の水晶発振器と比べ約１００程度度の長期安定
度、約１桁小さい温度特性。
器より値段が相当安く又原子発振器としては最も小形で
、最高級の水晶発振器と比べ約１００程度度の長期安定
度、約１桁小さい温度特性。
又約１０４秒以下の領域でセシウム原子発振器よりも優
れた短期安定度を有するルビジュウム原子発振器を用い
た例で説明する。
れた短期安定度を有するルビジュウム原子発振器を用い
た例で説明する。
第１図において、ＶＣＸＯ１２の出力周波数とセシウム
原子発振器より入力する信号の周波数との間に差がある
と、位相比較器８はその差の周波数の信号を出力し、該
出力は、ループフィルタ９を介して、自走周波数を調整
する為のＣ６ｎ界調整用ポテンシヨメータ１６にて予め
設定された電圧に加算回路１０により加算される。加算
回路１０の出力電圧はＣ磁界制御回路１１に入力し、ｃ
Ｅｌｌ界制御回路１１を介しＣ磁界発生用コイル１７
に、この電圧に応じた電流を流す。これにより、原子共
鳴器１４のＣ磁界は変調を受け、結局ＶＣＸＯ１２が変
調される。
原子発振器より入力する信号の周波数との間に差がある
と、位相比較器８はその差の周波数の信号を出力し、該
出力は、ループフィルタ９を介して、自走周波数を調整
する為のＣ６ｎ界調整用ポテンシヨメータ１６にて予め
設定された電圧に加算回路１０により加算される。加算
回路１０の出力電圧はＣ磁界制御回路１１に入力し、ｃ
Ｅｌｌ界制御回路１１を介しＣ磁界発生用コイル１７
に、この電圧に応じた電流を流す。これにより、原子共
鳴器１４のＣ磁界は変調を受け、結局ＶＣＸＯ１２が変
調される。
其の結果、位相比較器８の出力（ビート信号）の周波数
が小さくなる。
が小さくなる。
尚曲線ｄはルビジウム原子発振器の自走安定性を示す。
これにより、通常のＰＬＬにおける動作と同様の引き込
み原理により、ＶＣＸＯ１２は外部より入力する信号の
周波数の位相に同期される。
み原理により、ＶＣＸＯ１２は外部より入力する信号の
周波数の位相に同期される。
以上により、ルビジウム原子発振器２０の出力はセシウ
ム原子発振器出力と位相同期され、外部入力信号と同一
周波数の信号を出力する。
ム原子発振器出力と位相同期され、外部入力信号と同一
周波数の信号を出力する。
又位相比較器８の出力に接続されたループフィルタ９の
カットオフ周波数（時定数）を変えることにより、ＶＣ
ＸＯ１２の周波数短期安定度を最適化することが出来る
。
カットオフ周波数（時定数）を変えることにより、ＶＣ
ＸＯ１２の周波数短期安定度を最適化することが出来る
。
即ち時定数を１０ｓ秒程度にすれば、周波数短期安定度
は１０’秒迄はルビジウム原子発振器２０自体で定まり
、それ以上の長い平均化時間に対しては、外部入力信号
の安定度に支配される。
は１０’秒迄はルビジウム原子発振器２０自体で定まり
、それ以上の長い平均化時間に対しては、外部入力信号
の安定度に支配される。
従って第２図にに曲線ｅで示す如く時定数τ０迄はルビ
ジウム原子発振器の高性能が活かされ、１０以上では曲
線Ｃ”で示すセシウム原子発振器の安定度と同等の安定
度を得ることが出来る。
ジウム原子発振器の高性能が活かされ、１０以上では曲
線Ｃ”で示すセシウム原子発振器の安定度と同等の安定
度を得ることが出来る。
以上詳細に説明せる如く、本発明によれば、最高級のｖ
ｃｘｏを用いたＰＬＬ回路より更に安定度の高い位相同
期原子発振器が得られる効果がある。
ｃｘｏを用いたＰＬＬ回路より更に安定度の高い位相同
期原子発振器が得られる効果がある。
第１図は本発明の実施例のブロック図、第２図は第１図
の場合の周波数短期安定度を示す特性図、 第３図は原子発振器の構成を示すブロック図、第４図は
網同期方式の標準クロック供給方式のブロック図、 第５図は第４図のＰＬＬ回路６の周波数短期安定度を示
す特性図、 第６図は第４図のＰＬＬ回路７の周波数短期安定度を示
す特性図である。 図において、 １．１２は電圧制御水晶発振器、 ２．１３はシンセサイザ、 ３．１４は原子共鳴器″、 ４．１５はサーボ回路、 ５はセシウム原子発振器、 ６．７はＰＬＬ回路、 ８は位相比較器、 ９はループフィルタ、 １０は加算回路、 １１はＣ磁界制御回路、 １６はＣｆ１ｉ界調整用ポテンシヨメータ、１７はＣ磁
界発生用コイル、 ２０は原子発振器を示す。 て− ７（ｘｃ） 茅 ３ 図 峯 ４ 口 て（λＩＩ−一−−一一一
の場合の周波数短期安定度を示す特性図、 第３図は原子発振器の構成を示すブロック図、第４図は
網同期方式の標準クロック供給方式のブロック図、 第５図は第４図のＰＬＬ回路６の周波数短期安定度を示
す特性図、 第６図は第４図のＰＬＬ回路７の周波数短期安定度を示
す特性図である。 図において、 １．１２は電圧制御水晶発振器、 ２．１３はシンセサイザ、 ３．１４は原子共鳴器″、 ４．１５はサーボ回路、 ５はセシウム原子発振器、 ６．７はＰＬＬ回路、 ８は位相比較器、 ９はループフィルタ、 １０は加算回路、 １１はＣ磁界制御回路、 １６はＣｆ１ｉ界調整用ポテンシヨメータ、１７はＣ磁
界発生用コイル、 ２０は原子発振器を示す。 て− ７（ｘｃ） 茅 ３ 図 峯 ４ 口 て（λＩＩ−一−−一一一
Claims (1)
- 原子発振器内における、原子共鳴により制御される電圧
制御水晶発振器の周波数と、外部より入力する信号の周
波数とを位相比較器により位相比較し、該位相比較器の
出力により原子共鳴器内のＣ磁界発生用コイルの電流を
、制御することにより、該外部より入力する信号の周波
数と位相同期を可能にし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 |
|---|---|---|---|
| JP18107684A JPS6158322A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | 位相同期原子発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18107684A JPS6158322A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | 位相同期原子発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6158322A true JPS6158322A (ja) | 1986-03-25 |
Family
ID=16094383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18107684A Pending JPS6158322A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | 位相同期原子発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6158322A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS648728A (en) * | 1987-07-01 | 1989-01-12 | Fujitsu Ltd | Reference frequency signal generator |
| JPH04238414A (ja) * | 1991-01-23 | 1992-08-26 | Nec Corp | ルビジウム原子発振器 |
| JPH06334520A (ja) * | 1993-05-26 | 1994-12-02 | Nec Corp | ルビジウム原子発振器 |
| JP2016213608A (ja) * | 2015-05-01 | 2016-12-15 | 株式会社リコー | 原子発振器及び原子発振器の制御方法 |
-
1984
- 1984-08-30 JP JP18107684A patent/JPS6158322A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS648728A (en) * | 1987-07-01 | 1989-01-12 | Fujitsu Ltd | Reference frequency signal generator |
| JPH04238414A (ja) * | 1991-01-23 | 1992-08-26 | Nec Corp | ルビジウム原子発振器 |
| JPH06334520A (ja) * | 1993-05-26 | 1994-12-02 | Nec Corp | ルビジウム原子発振器 |
| JP2016213608A (ja) * | 2015-05-01 | 2016-12-15 | 株式会社リコー | 原子発振器及び原子発振器の制御方法 |
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