KR20140096276A - 전자 발진 회로 - Google Patents

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KR20140096276A
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안토니우스 요하네스 마리아 몬타뉴
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안하모닉 비. 브이.
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Abstract

제 1 발진 신호를 공급하기 위한 제 1 발진기, 제 2 발진 신호를 공급하기 위한 제 2 발진기, 제어기의 제 1 제어기 입력과 제 2 제어기 입력 간의 위상차의 함수로서 제 1 제어 신호를 전달하기 위한 제 1 제어기; 제 2 제어기의 제 1 제어기 입력과 제 2 제어기의 제 2 제어기 입력 간의 위상차의 함수로서 제 2 제어 신호를 전달하기 위한 제 2 제어기; 적어도 제 2 여기 신호의 주파수와 제 2 공진 주파수 간의 차이에 의존하여 제 1 위상 이동을 갖는 제 2 공진 주파수를 갖는 공진기, 및 제 1 발진기 신호 및 제 2 발진기 신호를 수신하고, 이들의 상호 비율을 결정하고, 미리 저장된 테이블에서 주파수 보상 팩터를 찾고 보상된 발진 신호를 출력하기 위한 처리 수단을 포함하는 전자 발진기 회로.

Description

전자 발진 회로{Electronic oscillation circuit}
본 발명은 전자 발진기 회로, 및 이와 같은 회로를 동작시키기 위한 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 감소된 온도 감도를 갖는 전자 발진기 회로에 관한 것이다.
전자 발진기 회로들은 일반적으로 발진을 일으키고 또는 공진을 가져온 다음 발진을 일으키는 요소를 포함한다. 이들 발진들은 전자 회로들의 주파수 또는 시간 기준으로서 사용될 수 있다. 필요로 되는 정확도가 높으면 높을수록, 더 높은 정확도 요건들이 발진 회로에 설정된다.
발진기 회로의 정확도는 발진기 또는 공진기 요소의 정밀도에 크게 의존하므로, 이 기술에 따른 주파수 및 시간 기준들은 원자 에너지 레벨들로부터 발진기들의 주파수 정밀도를 얻는, 예를 들어 세슘 및 루비듐 발진기들에 대해 매우 잘 함축적으로 규정되는 재료 특성들에 기초한다. 그러나, 이들 원소들은 비교적 고가이다.
낮은 정밀도 레벨에 대해 수정 크리스탈들이 더 저렴한 참조들로서 이용 가능하다. 수정 크리스탈들은 전자 회로에 사용하기 용이하고, 이들의 순도는 수정 크리스탈들이 자연에서 발견될 때 상당히 높아, 양호한 공진 특성들을 초래한다. 용해물(melt)에서의 제조시, 순도는 완전에 가깝게 될 수 있어, 다수의 바람직하지 않은 영향들(노이즈 및 노화와 관련된)이 거의 존재하지 않게 된다. 수정 크리스탈을 구동하는 것은 수정들이 압전 행동을 나타내기 때문에 단순하고, 이것은 크리스탈의 정밀한 기계적 진동 특성들이 용이하게 구동되어 전자장치들에 의해 판독된다는 것을 의미한다.
집적 회로들의 제조로부터 생겨나는, 이와 같은 낮은 정밀도들에 대한 대안이 또한 이용 가능하고, 즉 MEMS(Micro Electrical Mechanical Systems)는 전자제품들에 집적되는 동안 기계적으로 진동할 수 있는 컴포넌트들을 허용한다.
수정 크리스탈 및 MEMS 공진기들 모두 이들의 안정성에, 특히 이들의 온도 행동에 제한들을 보이고, 이것은 섭씨 -40 내지 +125도의 관련 온도 범위에 대해 1백만분 10 정도의 정확도를 가지며, 이것은 세슘 및 루비듐 발진기들(1조분의 몇(ppt) 정도)의 정확도들 또는 소위 입자 원천들(particle fountain)(0.001 ppt 정도)과 비교해 볼 때 바람직한 것이 아니다.
이 기술에 따르면 주로 크리스탈 공진기들의 온도 행동을 보상하는 것이 알려져 있다. 제조 시에, 공진기들 및 발진기 회로들의 온도 편차가 확립되어 보상 테이블로서 저장되고, 이 보상 테이블은 편차를 보정하기 위해 사용된다. 별도의 온도 측정을 이용하고 추가 커패시턴스를 갖는 관련 크리스탈 주파수 편차를 보상하고자 하는 보상 방법이 알려져 있다. 그러나, 만약 측정 장치가 크리스탈에 접착되면, 그것은 크리스탈에 새로운 온도 영향들을 도입하고, 만약 2개의 요소들 사이에 온도차가 없을 것이면, 다아나믹 응답이 제한되게 할 것이다. 양자의 경우는 정확도가 나빠진다.
노화(aging)는 여기서 복잡한 팩터이지만, 그것은 사전-노화(pre-aging) 및 일반적으로 순수 재료들에 의한 작용에 의해 제한된 채로 있을 수 있다. MEMS를 이용할 때, 순도(purity)는 제조에 있어서 내포되고 용접 밀폐(hermetic sealing)는 제한된 비용으로 달성될 수 있다.
온도 행동의 보상에 의해 크리스탈 및 MEMS 공진기들은 10억분의 몇(ppb)의 범위를 향해 가고 있다.
본 발명의 목적은 상기 문제점들이 없는 전자 발진기 회로 및 이와 같은 회로를 동작시키는 방법을 제공하는 것이다.
그것에 대해 본 발명은 제 1 제어 신호에 의존하여 제 1 발진 주파수를 갖는제 1 발진 신호를 공급하기 위한 제 1 발진기, 적어도, 제 2 제어 신호에 의존하여 제 2 발진 주파수를 갖는 제 2 발진 신호를 공급하기 위한 제 2 발진기, 제 1 제어기의 제 2 제어기 입력과 제 1 제어기 입력 간의 위상차의 함수로서 제 1 제어 신호를 전달하기 위한 제 1 제어기, 제 2 제어기의 제 1 제어기 입력과 제 2 제어기의 제 2 제어기 입력 간의 위상차의 함수로서 제 2 제어 신호를 전달하기 위한 제 2 제어기, 공진기를 포함하고, 공진기는 적어도, 제 1 여기 신호의 주파수와 제 1 공진 주파수 간의 차에 의존하여 제 1 위상 이동을 갖는 제 1 공진 주파수, 적어도, 제 2 여기 신호의 주파수와 제 2 공진 주파수의 차에 의존하여 제 1 위상 이동을 갖는 제 2 공진 주파수를 갖고, 제 1 발진 신호는 공진기를 통해 제 1 제어기의 제 1 제어기 입력 및 제 1 제어기의 제 2 제어기 입력에 피드백되고, 제 2 발진 신호는 공진기를 통해 제 2 제어기의 제 1 제어기 입력 및 제 2 제어기의 제 2 제어기 입력에 피드백되고, 전자 발진기 회로는, 적어도 제 1 발진기 신호 및 제 2 발진기 신호를 수신하고, 이들의 상호 비율을 결정하고 미리 저장된 테이블에서 주파수 보상 팩터를 찾고 보상된 발진 신호를 출력하기 위한 처리 수단을 더 포함하는, 전자 발진기 회로를 제안한다.
제 1 공진 주파수 및 적어도 제 2 공진 주파수를 갖는 공진기들은 "다중-모드(multi-mode)" 공진기들로 불린다. 공진 주파수들(또는 모드들)이 동시에 발생할 수 있고, 공진기들은 연속 이중 모드 공진기로서 불린다. 이와 같은 접근방식에서, 2개의 공진들은 공진기의 동일 온도에서 함께 측정될 수 있다.
크리스탈 공진기의 상이한 발진 모드들의 온도 영향들은 매칭하지 않는다. 그 결과, 동시 모드들의 상호 비율은 변한다. 본 발명에 따르면, 이러한 영향은 공진기의 온도를 결정하기 위해 사용되고, 일단 온도가 결정되면, 상기 온도에서 일어나는 것으로 알려진 편차를 보상하기 위해 사용된다. 보상은 측정된 상호 비율에 대한 보상 팩터를 제공하는, 미리 저장되어 있는 보상 테이블을 사용하는 프로세서에 의해 발생한다. 본 발명의 경우에, 변하는 상호 비율은 온도 변경에 의해 야기되는 것으로 가정되고, 그러나 외부 압력과 같은 다른 외부 영향들은 생각 가능하다.
이러한 방법의 이점 중 하나는 그것이 별도의 온도 센서의 사용을 불필요하게 한다는 것이다. 이것은 공진기 옆 또는 근방의 온도 센서, 공진기 위 또는 근방의 배리캡, 또는 주파수 선택 요소들(필터들)과 같은 필수 요소들로 인해 칩에 통합하는 것이 어렵다고 하는 이 기술에 따른 회로들의 문제점을 해결한다.
이중 모드의 사용은 제한을 가지는데, 그 이유는 공진기가 특정 온도에서 동일한 공진 주파수를 가질 모드들이 있을 많은 모드들을 가지기 때문이다. 이 영향은 예를 들어 제 3 오버톤이 다른 제 3 오버톤들 중 하나에 의해 간섭되는 몇몇 경우에 아주 작을 수 있지만, 그것은 솔루션의 정확도를 제한할 수 있을 만큼 중요할 수 있다. 이것이 일어나는 주파수들은 액티버티 딥들(activity dips)로 불리며, 이것은 약간 부적절한 명칭인데, 그 이유는 실제로 추가의 액티버티(extra activity)가 있기 때문이다. 이러한 제한을 극복하기 위해, 제 3 모드가 적용될 수 있다.
본 발명은 주파수비의 결정에 기초하므로, 그것의 성능은 정확한 주파수들을 결정하는 능력과 관계가 있다. 일반적으로, 전자 회로들에서의 비선형 함수들은 주파수들의 혼합(mixture)을 정확하고 강건하게 측정하는 것을 곤란하게 한다. 이것 및 다른 이유들, 예컨대 노이즈 감소 때문에, 발진 주파수들을 분리하고 가능한 한 많이 분명히 발진 신호들의 혼합을 피하는 것이 바람직하다.
이 기술에 따르면, 주파수들의 분리가 필터 수단, 전형적으로 이차 또는 그 보다 높은 차수의 LC 필터와 같은 것에 의해, 선택된 발진 모드에 대한 공진 주파수로 행해진다. 실제 공진기들에 있어서 이러한 공진 주파수는 상대적으로 낮을 것이고, 이것은 또한 부피가 큰, 비집적 컴포넌트들, 필터에 대한 온도 계수들, 노화 문제들 등을 암시한다. 대체로 이와 같은 솔루션들은 고도의 강인성으로 설계하는 것이 매우 곤란하다.
본 발명에 따르면, 이러한 문제는 다운 컨버전 발진기를 적용하여 해결된다. 다운 컨버전 프로세스에서, 원하는 신호는 다른 주파수, 예를 들어 낮은 IF 또는 심지어 DC에 매핑되고, 이것은 다른 신호들을 상이한 주파수들로 매핑하여, 양호한 분리를 생성한다. 다운 컨버터는 단일 신호에 대해 큰 선택성을 부여하기 위해 저역 통과 필터 또는 제 2 저속 IF를 DC 필터와 결합할 수 있다.
이하, 본 발명이 다음의 도면들을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.
도 1은 이 기술에 따른 공진기의 모델을 나타내고;
도 2는 온도 보상이 없는 단일 모드 발진 회로의 구현을 나타내고;
도 3은 본 발명에 따른 발진 회로의 제 1 실시예를 나타내고;
도 4는 본 발명에 따른 발진 회로의 스펙트럼을 나타내고;
도 5는 고조파 혼합(harmonic mixing)을 갖는 본 발명에 따른 발진 회로의 스펙트럼을 나타내고;
도 6은 비교기 기능의 제어 하에서의 리샘플링을 나타내고;
도 7은 보상 회로를 갖는 본 발명에 따른 발진 회로를 나타내고;
도 8은 보상된 신호를 출력하기 위한 프로세서를 나타낸다.
도 1은 이 기술에 따른 공진기의 모델을 나타낸다. 이 모델은 단일 베이스톤, 단일 제 3 오버톤, 단일 제 5 오버톤을 위한 컴포넌트들을 포함하고, 병렬 커패시턴스(parallel capacitance)가 존재한다. 이러한 커패시턴스는 발진의 부분(병렬 공진) 또는 발진의 부분이 아닌 것(직렬 공진)을 만들 수 있다. 오버톤들은 상기 모델이 본 발명에 부적합하게 하는 고조파 오버톤들이다. 실제로, 직렬의 커패시터의 값은 Rsl
Figure pct00001
Cs/3, 직렬의 커패시터의 값은 Rs3
Figure pct00002
Cs/9 등등이다.
도 2는 동일한 출원에 의한 특허 출원에 따른, 온도 보상이 없는 단일 모드 발진 회로의 블록도를 나타낸다. 도면에는, 다운 컨버전 발진기(down conversion oscillator)가 도시된다. 공진이 "발견(found)"된 정확한 위상 정렬을 위해 피드백 시스템이 검색하도록 공진기는 주파수 의존 위상 이동을 나타내는 것이 기본이다. 믹서는 그것의 입력들 상의 신호들이 90도 위상 이동되지만, 공통의 공진기들에 대해, 공진에서의 공진기의 위상 이동이 0도인 안정 상태 솔루션(steady state solution)을 필요로 한다. I/Q 분할기는 추가의(extra) 90도 위상 이동을 얻기 위해 사용된다.
도 3은 본 발명에 따른 다중 모드 발진 회로의 제 1 실시예의 블록도를 나타낸다. 도 2로부터의 회로에 대해, 이 블록도 내의 거의 모든 회로들은 상호 절연(mutual isolation)이 다른 발진들로부터 제공되도록 이중으로 되어 있다. 나타낸 경우에 있어서, "다중(multi)"은 "이중(dual)"으로 해석되어야 하지만, 본 발명에 따르면, 더 많은 모드들이 상상될 수 있고, 그 경우에 더 많은 병렬 블록들이 존재한다.
다운 컨버전은, 우리가 공진기에 에너지 소스로서 공진 신호를 공급할 필요가 있을 때는 어떻게든지 발생될, 선택된 공진 주파수에 대해 작동하는 신호를 필요로 한다. 다운 컨버전으로의 신호 부여 기능이 없다면 실제로 발생된 주파수가 훨씬 높을 수 있고, 단일 분할기는 정확한 공진 주파수에 대한 신호들을 얻을 수 있을 것이다. 분할기는 4로 나누기 위해 사용될 수 있다(직교는 몇몇 신호 및 90도 이동된 신호, 그래서 목표로 하는 주파수의 1/4을 취한다). 출력 신호가 선택된 공진 주파수를 매칭하기 위해 분할되는 고주파수 발진기가 사용될 수 있다. 이러한 가능성은 전체 솔루션의 통합의 용이성을 증가시킨다.
블록도로 나타낸 것과 같이, 공진기는 비교적 단순한 부가(중첩) 지점을 갖는 신호 입력측 상에 접속되어 있다. 예를 들어 정보의 캐리어로서 전류들을 선택함으로써, 부가는 단순한 접속 사항으로 된다.
믹서들의 사용은 매우 매력적이지만, 도시된 구성에서, 그럼에도 불구하고 상세 선택들과 관련된 쟁점들이 여전히 있다. 예를 들어, 노이즈 고려사항들 때문에, 스위칭 믹서를 사용하는 것이 매력적이고; 선형 믹서들은 항상 온으로 되는 트랜지스터들을 가지며, 노이즈는 이것 때문에 증가할 것이다. 그러나, 스위칭된 믹서들은 선형의 것들보다 더 높은 고조파들의 더 불량한 리젝션(rejection)을 보이고(만약 선형의 것에 사인형 신호가 공급되면) 이것은 특히 출력 상의 위상 노이즈 형태로 성능 제한으로서 및/또는 주파수 측정을 방해하여 비교적 긴 측정 기간이 되게 하는 지터(jitter)로서 작용한다.
도 4는 본 발명에 따른 발진 회로의 스펙트럼을 나타낸다. 상기 도면에서 2개의 모드들; 베이스 톤 및 기본 주파수의 약 3배인 주파수를 갖는 소위 제 3 오버톤은 활성이다. 함축적인 이해는 발진들이 실제로 상당한 타당한, 완전하게 시뉴소이달(sinusoidal)일 수 있다는 것일 수 있고, 즉 공진 주파수들의 품질이 또한 너무 높아 어떠한 것도 필터링될 수 있을 것이다.
도 5는 하모닉 믹싱에 의한 본 발명에 따른 발진 회로의 스펙트럼을 나타낸다. f1 발진에 대한 최선의 위상 노이즈를 원하는 경우에, 우리는 f1 믹서 뒤에서 일어나는 것을 지켜 볼 필요가 있다. 주어진 예에 있어서, 이것은 스위칭 믹서이고, 일측 상의 블록 신호에 의해, f1은 단일 강도이지, 그렇지만 3*fl은 여전히 정상 강도의 1/3이다(이것은 블록의 퓨리에 시리즈에 대응한다). 그렇지만 믹서는 또한 입력(f3)을, 주파수들 중 비트 주파수(그래서 언-하모닉(an-harmonic)이 '오프-그리드(off-grid)'인 품질)로 매핑하는 3*fl 신호(1/3 강도의)로 혼합할 것이다.
위의 도면에 나타낸 얻어진 스펙트럼에 있어서, 3*fl-f3는 믹서로의 3배 더 약한 구동의 결과로서, 더 작은 스펙트럼 성분이다. 그러나 여전히 그것은 중요하고, 언-하모닉 거리에 의존하여, 피드백 루프에서 또는 주파수 측정에서 억제하는 것은 곤란할 수 있다.
본 발명에 따른, 이러한 작용을 개선하기 위한 다수의 솔루션들이 있다:
- 믹서를 스위칭 믹서로부터 선형 믹서로 변경. 이것을 하기 위한 방법은 사인(sine)과 더 많이 같아 보이도록 IQ 분할기로부터 I 신호를 정형하는 것이다. 양호한 제 1 단계는 트라이앵글의 푸리에 급수들이 실제로 더 최적(베이스의 3차 오버톤 1/9)이기 때문에 그것을 삼각형이 되도록 할 수 있다. 물론, 삼각형을 취하고 사인-정형(sine-shaping)을 사용하는 것은 성능을 훨씬 더 높게 할 수 있다.
- 낮은 레벨로 공진기를 구동함으로써 공진기에서의 제 3 언-하모닉의 에너지의 감소. 이러한 감소는 직선적이지만, 실제로 가능하게는 매력적이지 않은데, 그 이유는 가능하게 최고의 하모닉이 출력 주파수의 발생을 위한 베이스일 수 있기 때문이다.
- 언-하모닉에 대해 노치 필터를 사용하는 것. fl 피드백 루프는 필터를 사용하고, 그 필터는 비트 성분들의 전파를 감소시키기 위해 확장될 수 있다. 필터는 예를 들어 스위치된 캡 필터로서 편리하게 구성될 수 있다.
- 비팅(beating)이 측정을 방해하지 않도록 fl에 대해 출력 주파수의 측정을 구동. 가장 편리한 방법은 현재의 비트를 알아내고(figure out), 비트 기간의 비교적 정밀한 배수로 측정 기간을 조정하고, 다시 측정하는 것이다.
따라서, 주파수 측정 정확도가 스퓨리어스의 억제에 의해 많이 저하되지 않도록 주파수 측정들을 제어하는 것은 상당히 단순하지만, 많은 어려움은 완전히 제어된 발진기들의 출력에 대한 스퓨리어스의 억제인데, 그 이유는 그것이 아날로그 범위(analog realm)에서 행해져야 하기 때문이다. 이중 모드 발진기에 대해, 비트 레이트에서의 리샘플링 필터가 편리할 수 있고, 즉 그것은 교란(disturbance)을 완전히 제거할 수 있다. 그러나, 비트 주파수는 상당히 낮을 수 있고, 따라서 최대 유효 루프 대역폭을 제한할 수 있는데, 이것은 전체 루프의 노이즈 고려사항들을 손상시킬 수 있고, 그것은 이중 모드만으로 제한된다. 이것을 위해, 도 6의 회로는 양호한 서비스들을 보일 수 있다:
도 6은 어떻게 리샘플링이 비교기 기능의 제어 하에서 일어나는지를 보이고, 비교기의 하나의 입력은 스퓨리어스를 갖는 믹서 뒤의 원 신호이고, 제 2 입력은 동일하지만 낮은 주파수가 필터링되고, 즉 제로 크로싱들(zero crossings)에 대해 비교기는 신호 경로를 인에이블할 것이고, 스퓨리어스를 나타내는, 제로 크로싱 주위의 편위들(excursion)은 샘플링되지 않고 전달될 수 있을 것이다. 발진기에서 사용되는 최저 모드의 최소 레이트로 실제로 일어날 수 있는, 단지 제공될 제로 크로싱들을 필요로 하는 이러한 회로의 이점은 더 자주 있을 수 있다. 샘플링이 다소 예측 불가능한 것은 해가 없는데, 그 이유는 샘플링이 단지 스퓨리어스를 제거하지만 코너 주파수들 및 이와 같은 것으로 이러한 회로의 추가 전달에 영향을 주지 않기 때문이다. 따라서, 이러한 회로를 통한 대역폭은 거의 제한되지 않는다.
혼합의 다른 이점은 f3 루프에서의 혼합이 훨씬 더 깨끗하고, 즉 거기서 공진기로부터의 신호는 여전히 상당히 깨끗하고 IQ 분할기로부터의 I 신호가 l/3f3을 포함하지 않지만, 3f3, 5f3 등을 포함한다는 것이다. 그래서 이러한 루프에서의 혼합은 이러한 관점에서 깨끗하다. 그러나, 이때 우리는 다음 레벨의 교란과 부딪히고, 즉 공진기는 대체로 병렬 커패시턴스를 보유하고, 그 커패시턴스는 대체로 비교적 직사각형의 신호 형태의 f1에 의해 구동된다. 구동 신호는 공진기 신호가 구동 신호에 비해 크게 보일 공진 상승을 공진기가 보일 것이기 때문에 작아질 것이지만, 그것은 존재할 것이다. 만약 구동 신호가 직사각형이면, 그것의 제 3 오버톤은 베이스 톤의 1/3이 될 것이고, 그 결과 팩터 3은 공진 상승 팩터와 혼합될 것이고, 또한 출력 교란을 줄 것이다.
필요한 크기의 영향을 주기 위해, 20MHz의 크리스탈의 제 5 오버톤은 10ns 주기로 발진할 것이다. 그렇지만 텔레콤 표준들(telecomm standards)은 가능한 한 낮은 위상 노이즈, 예를 들어 12kHz와 80MHz 사이의 0.lps RMS를 필요로 하고, 버짓(budget)의 일부만이 발진기에 할당될 수 있다. 구조적 영향들(톤들)에 대한 초점들이 있으므로, 10% 버짓은 그렇게 하여 약 10fs를 허용한다. 이것은 RMS일 수 있고, 그래서, 우리는 sqrt(2)로부터 적어도 3dB을 가지지만, 우리는 팩터 1 백만(lOns/lOfs)을 요구하고, 그래서 120dB를 요구한다. 그래서 만약 우리가 RMS로부터 3dB, 직사각형 신호의 제 3 오버톤 부분으로부터 9dB를, 공진 상승으로부터 50dB를 가진다 해도, 우리는 여전히 작은 60dB을 필요로 한다.
도 7은 보상 회로를 갖는 본 발명에 따른 발진 회로를 나타낸다. 여기서, 병렬 커패시턴스 자신의 존재가 보상된다. C_보상의 필요 크기는 이미지 제거 믹서(image rejection mixer), 및 C_보상이 배리캡(varicap)으로서 구현되는 소형 제어 루프에 의해 행해질 수 있고, 그것의 제어 전압은 그것이 믹서에 의해 확립될 수 있을 때의 진폭을 찾음으로써 계산된다.
도 8은 보상된 신호를 출력하기 위한 프로세서를 나타낸다. 여기서, 언-하모닉 신호들(an-harmonic signals)이 안정화된 주파수를 발생하기 위해 취해져서 사용된다. 주파수들이 측정되고, 교정 테이블이 어떤 정정이 몇몇 보간/라인 매칭 수학들(interpolation/line matching maths)에 의해 행해지고 정정이 출력 주파수 합성(synthesis)으로 보내는지를 결정하기 위해 사용된다.
이것은 상대적으로 사소한 것이고 더 오래된 이중 모드 발진기들에 대해 여러 번 적용되었다. 그것은 안정한 참조 신호와 다중-모드 주파수들 간의 차이를 모니터링하면서 온도 순환되는(temperature cycled) 공진기들의 많은 배치들에서 행해지는 교정 단계를 취한다.
- 교정 단계에서 새로운 다중 모드 발진기들의 추가의 큰 이점은 명백하고, 즉 공진기들은 달성 가능한 정밀도를 실제로 제한하는 액티버티 딥들(activity dips)을 가질 수 있고(가질 것이고), 즉 이들 딥들에서 다중 모드 주파수들 중 하나는 실제로 공진기가 또한 그 액티버티 딥에서 다른 모드를 지원하기 때문에 문제를 가질 것이고, 주파수 작용(frequency behaviour)은 비트 오류로 될 수 있다. 새로운 모드 발진기로 이것을 제거하기 위한 2가지 방법들이 있다:
- 주파수가 신뢰되지 않을 수 있는 교정 중 적어도 3중 모드 발진기 및 교정 중 노트를 이용하는 것. 이들 주파수들에서 보상 알고리즘은 그 주파수와 관련되는 모드를 사용하지 않아야 하지만, 다른 2개만을 사용한다.
- 주파수가 약간 다른 온도들에서 교정 지점들과 매칭하지 않는 것을 실행하는 동안 적어도 4중 모드 발진기 및 노트를 사용하는 것. 이러한 매칭은 단순한 다항식 보간법(polynomial interpolation)으로 그리고 몇몇 지점들이 원하는 성능 레벨을 넘어 에러를 가지고 있다는 것을 봄으로써 발견될 수 있다. 이들 지점들은 탈락될 수 있다.
실제로 제 1 방법은, 제 4 주파수가 교정시 안정한 참조에 의해 실제로 형성되고, 그 결과 '특이한 것(quirky one)'이 교정 중 적절히 기록될 수 있다는 추가 이해와 함께 바로 제 2의 방법과 같이 4개의 주파수들을 사용하고 있다. 양 방법들은 정보 이론에 대한 라인들(lines)을 가지며, 여기서 해밍 거리 2(Hamming distance 2)는 에러 검출 및 보정을 위해 필요하다. 본 발명에 따른 방법은 고정밀 정정을 위해 단지 최소 2개의 '양호한(good)' 주파수들을 필요로 하고, 에러 검출 및 정정을 위해 2개의 잉여(surplus)가 있다.
이 방법의 다른 양상은 모드들 사이에서 양호한 제거를 가능하게 하는 것 및 솔루션에 속도를 주는 것이다(brings speed to the solution). 예를 들어 만약 모든 모드들이 다른 모드들로부터 많은 지터를 가질 수 있으면, 보상을 위한 주파수 획득의 요구 고정밀도는 지터를 평균하는데 시간이 걸릴 것이다. 그리고 그것은 보상이 수행될 수 있는 최고 속도를 직접 제한하여, 온도 드리프들(temperature drifts)이 추종되는 속도를 제한한다.
위에서 주어진 예들은 단지 예시이고, 다음의 청구항들에 의해 결정되는 것과 같이, 본 발명의 보호 범위를 제한하지 않는다.

Claims (13)

  1. 전자 발진기 회로로서,
    - 제 1 제어 신호에 의존하여 제 1 발진 주파수를 갖는 제 1 발진 신호를 공급하기 위한 제 1 발진기(oscillator);
    - 적어도, 제 2 제어 신호에 의존하여 제 2 발진 주파수를 갖는 제 2 발진 신호를 공급하기 위한 제 2 발진기;
    - 상기 제 1 제어기의 제 2 제어기 입력과 제 1 제어기 입력 간의 위상차의 함수로서 상기 제 1 제어 신호를 전달하기 위한 제 1 제어기;
    - 상기 제 2 제어기의 제 1 제어기 입력과 상기 제 2 제어기의 제 2 제어기 입력 간의 위상차의 함수로서 상기 제 2 제어 신호를 전달하기 위한 제 2 제어기;
    - 공진기(resonator)를 포함하고, 상기 공진기는
    - 적어도, 제 1 여기 신호의 주파수와 상기 제 1 공진 주파수 간의 차에 의존하여 제 1 위상 이동(first phase shift)을 갖는 제 1 공진 주파수;
    - 적어도, 제 2 여기 신호의 주파수와 상기 제 2 공진 주파수의 차에 의존하여 제 1 위상 이동을 갖는 제 2 공진 주파수
    를 갖고;
    - 상기 제 1 발진 신호는 상기 공진기를 통해 상기 제 1 제어기의 상기 제 1 제어기 입력 및 상기 제 1 제어기의 제 2 제어기 입력에 피드백되고;
    - 상기 제 2 발진 신호는 상기 공진기를 통해 상기 제 2 제어기의 상기 제 1 제어기 입력 및 상기 제 2 제어기의 상기 제 2 제어기 입력에 피드백되고;
    상기 전자 발진기 회로는,
    o 적어도 상기 제 1 발진기 신호 및 상기 제 2 발진기 신호를 수신하고,
    o 이들의 상호 비율(mutual proportion)을 결정하고
    o 미리 저장된 테이블에서 주파수 보상 팩터(compensation factor)를 찾고
    o 보상된 발진 신호를 출력
    하기 위한 처리 수단을 더 포함하는, 전자 발진기 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 적어도 제 2 발진 주파수들은 적어도 부분적으로 분리된 피드백 채널들을 통해 필터링 되어 피드백되는, 전자 발진기 회로.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제어기들 중 적어도 하나는 다운 컨버터(down converter)를 포함하는, 전자 발진기 회로.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제어기들 중 적어도 하나는 믹서, 특히 선형 믹서(linear mixer)를 포함하는, 전자 발진기 회로.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    피드백 채널은 분할기(divider), 특히 IQ 분할기를 포함하는, 전자 발진기 회로.
  6. 제 5 항에 있어서,
    적어도 정현(sine) 또는 삼각 파형으로 상기 분할기의 출력을 정형하기(shaping) 위한 파형-정형 회로를 포함하는, 전자 발진기 회로.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 신호의 고조파들(harmonics)의 상기 피드 스루(feed through)의 레벨을 감소시키기 위한 필터를 포함하는, 전자 발진기 회로.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 필터는 스위칭 캡 필터(switched cap filter)와 같은 노치 필터(notch filter)인, 전자 발진기 회로.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어된 발진기들의 상기 출력에 대한 스퓨리어스(spurious)의 억제를 위해, 상기 믹서와 상기 발진기 사이의 상기 신호를 리샘플링하기 위한 수단을 포함하는, 전자 발진기 회로.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세서는 온도 교정 테이블을 포함하는, 전자 발진기 회로.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공진기는 적어도 제 3 공진 주파수를 포함하고, 상기 회로는 적어도 제 3 제어 가능 발진기를 더 포함하는, 전자 발진기 회로.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공진기는 적어도 제 4 공진 주파수를 포함하고, 상기 회로는 적어도 제 4 제어 가능 발진기를 더 포함하는, 전자 발진기 회로.
  13. 발진 신호를 생성하기 위한 방법으로서,
    - 제 1 제어 신호에 의존하여 제 1 발진 주파수를 갖는 제 1 발진 신호를 공급하는 단계;
    - 제 2 제어 신호에 의존하여 제 2 발진 주파수를 갖는 제 2 발진 신호를 공급하는 단계;
    - 상기 제 1 제어기의 제 2 제어기 입력과 제 1 제어기 입력 간의 위상차의 함수로서 상기 제 1 제어 신호를 전달하는 단계;
    - 상기 제 2 제어기의 제 1 제어기 입력과 상기 제 2 제어기의 제 2 제어기 입력 간의 위상차의 함수로서 상기 제 2 제어 신호를 전달하는 단계;
    - 공진기에,
    - 적어도, 제 1 여기 신호의 상기 주파수와 상기 제 1 공진 주파수 간의 차이 또는 비에 의존하여 제 1 위상 이동을 갖는 제 1 공진 주파수;
    - 적어도, 제 2 여기 신호의 상기 주파수와 상기 제 2 공진 주파수 간의 차이에 의존하여 제 1 위상 이동을 갖는 제 2 공진 주파수를
    공급하는 단계를 포함하고, 상기 공급하는 단계는
    - 상기 제 1 발진 신호를 상기 공진기를 통해 상기 제 1 제어기의 상기 제 1 제어기 입력 및 상기 제 1 제어기의 상기 제 2 제어기 입력으로 피드백하는 것;
    - 상기 제 2 발진 신호를 상기 공진기를 통해 상기 제 2 제어기의 상기 제 1 제어기 입력 및 상기 제 2 제어기의 상기 제 2 제어기 입력에 피드백하는 것;
    - 상기 제 1 발진기 신호 및 상기 제 2 발진기 신호를 수신하는 것;
    - 이들의 상호 비율을 결정하는 것
    - 미리 저장된 테이블에서 주파수 보상 팩터를 찾는 것
    - 보상된 발진 신호를 출력하는 것을 포함하는, 발진 신호를 생성하기 위한 방법.
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