(57)【要約】【課題】ダブルオーブン型のＯＣＸＯよりも小型化を図ることができ、且つ、クロック信号の周波数安定度を高めることができるクロック信号発生装置を提供する。【解決手段】クロック信号生成装置１０は、クロック信号を発生させる水晶発振器１１と、遠赤外光を放射する光放射部１３と、水晶発振器１１と光放射部１３との間に配置され、光放射部１３からの光が入射する液晶パネル１４とを備える。液晶パネル１４における光透過量は、水晶発振器１１の温度に応じて制御される。水晶発振器１１は、液晶パネル１４を透過した遠赤外光によって加熱される。【選択図】図４
2010263502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロック信号を発生させる水晶発振器を具備するクロック信号発生装置であって、
所定波長の光を放射する光放射部と、
前記水晶発振器と前記光放射部との間に配置され、前記光放射部からの光が入射する光透過部と、
前記水晶発振器の温度を検知し、前記検知した温度に応じて前記光透過部における光透過量を制御する制御部と
を備え、
前記水晶発振器は、前記光透過部を透過した光によって加熱されるクロック信号発生装置。
【請求項２】
前記光放射部が放射する光は、遠赤外光である請求項１に記載のクロック信号発生装置。
【請求項３】
前記光放射部は、熱エネルギーを前記遠赤外光に変換する材料を用いて構成される請求項２に記載のクロック信号発生装置。
【請求項４】
前記光透過部は、液晶パネル、透過率可変レンズ、又は絞り機構の何れかを用いて構成される請求項１〜３の何れか一項に記載のクロック信号発生装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記検知した温度に応じて、前記光放射部のオン／オフをさらに制御する請求項１〜４の何れか一項に記載のクロック信号発生装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記検知した温度が目標温度に達していない場合に、前記検知した温度と前記目標温度との差に対応する前記光透過量となるように前記光透過部を制御する請求項１〜５の何れか一項に記載のクロック信号発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶発振器を具備するクロック信号発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信機器等の電子機器は、動作の基準となるクロック信号を生成するクロック信号発生装置を有する。このようなクロック信号発生装置としては、従来より、水晶発振器（ＸＯ）が広く用いられている。
【０００３】
水晶発振器は、温度が変化するとクロック信号の周波数が変化する特性（周波数温度特性）を持つ。このため、安定したクロック信号が必要とされる電子機器には、恒温槽付水晶発振器（以下、ＯＣＸＯ）が設けられる。ＯＣＸＯは、恒温槽内に水晶発振器を収納したものである。恒温槽は熱線を有し、当該熱線を用いて恒温槽の温度が目標温度になるように制御される。
【０００４】
近年では、さらに高精度なクロック信号が必要とされており、このような要求に応えるために、ダブルオーブン型のＯＣＸＯが提供されている（例えば、特許文献１参照）。ダブルオーブン型のＯＣＸＯは、水晶発振器を内側の恒温槽で覆うとともに、当該内側の恒温槽を外側の恒温槽でさらに覆ったものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１１７１８９号公報（第１２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ダブルオーブン型のＯＣＸＯには、次のような問題がある。具体的には、２重の恒温槽で水晶発振器を覆う構造であるため、水晶発振器のみの場合と比較して、サイズが大幅に大きくなる問題があった。
【０００７】
また、ＯＣＸＯは熱線を用いて恒温槽を加熱する構造であるため、起動開始から、恒温槽の温度が目標温度に達するまでに長時間を要する。このため、起動開始からしばらくはクロック信号の周波数安定度が低いという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、ダブルオーブン型のＯＣＸＯよりも小型化を図ることができ、且つ、クロック信号の周波数安定度を高めることができるクロック信号発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、クロック信号を発生させる水晶発振器（水晶発振器１１）を具備するクロック信号発生装置（クロック信号生成装置１０）であって、所定波長の光を放射する光放射部（光放射部１３）と、前記水晶発振器と前記光放射部との間に配置され、前記光放射部からの光が入射する光透過部（例えば、液晶パネル１４）と、前記水晶発振器の温度を検知し、前記検知した温度に応じて前記光透過部における光透過量を制御する制御部（温度センサ１５、コントローラ１６）とを備え、前記水晶発振器は、前記光透過部を透過した光によって加熱されることを要旨とする。
【００１０】
このようなクロック信号発生装置によれば、光放射部と光透過部と水晶発振器とを並べたシンプルな構造であるため、２重の恒温槽で水晶発振器を覆うダブルオーブン型のＯＣＸＯよりも小型化を図ることができる。また、所定波長の光を用いて直接的に水晶発振器を加熱することができるため、起動開始から直ちに水晶発振器を目標温度にすることができ、クロック信号の周波数安定度を高めることができる。
【００１１】
本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記光放射部が放射する光は、遠赤外光であることを要旨とする。
【００１２】
本発明の第３の特徴は、本発明の第２の特徴に係り、前記光放射部は、熱エネルギーを前記遠赤外光に変換する材料（例えば、セラミックス材料）を用いて構成されることを要旨とする。
【００１３】
本発明の第４の特徴は、本発明の第１〜第３の何れかの特徴に係り、前記光透過部は、液晶パネル、透過率可変レンズ、又は絞り機構の何れかを用いて構成されることを要旨とする。
【００１４】
本発明の第５の特徴は、本発明の第１〜第４の何れかの特徴に係り、前記制御部は、前記検知した温度に応じて、前記光放射部のオン／オフをさらに制御することを要旨とする。
【００１５】
本発明の第６の特徴は、本発明の第１〜第５の何れかの特徴に係り、前記制御部は、前記検知した温度が目標温度に達していない場合に、前記検知した温度と前記目標温度との差に対応する前記光透過量となるように前記光透過部を制御することを要旨とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ダブルオーブン型のＯＣＸＯよりも小型化を図ることができ、且つ、クロック信号の周波数安定度を高めることができるクロック信号発生装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るクロック信号生成装置が適用されるシステムの構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基地局本体部の内部構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るクロック信号生成装置の構成を示す側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るクロック信号生成装置の構成を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係るクロック信号生成装置の制御系の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】その他の実施形態に係るクロック信号生成装置の構成を示す側面図である。
【図７】その他の実施形態に係るクロック信号生成装置を設置する構造の変更例である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。具体的には、（１）全体概略構成、（２）詳細構成、（３）作用効果、（４）その他の実施形態について説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
【００１９】
ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２０】
（１）全体概略構成
本実施形態に係るクロック信号生成装置の説明の前に、本実施形態に係るクロック信号生成装置が適用されるシステム構成例について、図１を用いて簡単に説明する。
【００２１】
図１に示すシステムは、無線基地局１と、無線通信端末２とを有する通信システムである。無線基地局１は、無線通信端末２との無線通信を行う。無線基地局１は、例えば電柱やビル壁面等に設置される小型基地局である。
【００２２】
無線基地局１は、アンテナ部１０５と、基地局本体部１００とを有する。アンテナ部１０５と基地局本体部１００とは、ケーブル１９０を介して接続される。基地局本体部１００は、電柱やビル壁面等に設置できるように小型・軽量な構造である。
【００２３】
（２）詳細構成
以下においては、（２．１）基地局本体部の構成、（２．２）クロック信号生成装置の構造、（２．３）クロック信号生成装置の機能ブロック構成の順で説明する。
【００２４】
（２．１）基地局本体部の構成
図２は、基地局本体部１００の内部構成を示す図である。ただし、各電子部品間を接続する配線等、本発明に関連しない構成を省略している。
【００２５】
図２に示すように、基地局本体部１００は、筐体１１０と、パワーアンプユニット１０１と、デジタルユニット１０２と、電源ユニット１０３と、クロック信号生成装置１０とを有する。
【００２６】
パワーアンプユニット１０１と、デジタルユニット１０２と、電源ユニット１０３と、クロック信号生成装置１０とは、筐体１１０に収納されている。筐体１１０は、略直方体形状を有し、金属又は樹脂等により形成される。
【００２７】
筐体１１０の外表面には、筐体１１０内の各電子部品（パワーアンプユニット１０１、デジタルユニット１０２、電源ユニット１０３、クロック信号生成装置１０等）が発生する熱を外部に放出するための放熱フィン１１１が形成されている。
【００２８】
パワーアンプユニット１０１は、アナログ回路として構成される。パワーアンプユニット１０１は、パワーアンプ及びフィルタ回路等を含み、主に無線信号の増幅処理を行う。
【００２９】
デジタルユニット１０２は、デジタル回路として構成され、各種の信号処理を行う。デジタルユニット１０２は、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＭＰＵ等を含む。デジタルユニット１０２は、クロック信号生成装置１０からのクロック信号に同期して動作する。
【００３０】
電源ユニット１０３は、アナログ回路として構成され、パワーアンプユニット１０１やデジタルユニット１０２等に電力を供給する。
【００３１】
クロック信号生成装置１０は、デジタルユニット１０２等に供給されるクロック信号を生成する。クロック信号生成装置１０の詳細構成については後述する。
【００３２】
図２の例では、電源ユニット１０３は、筐体１１０内側の下部に位置する。電源ユニット１０３は、筐体１１０の底壁に直接取り付けられている。
【００３３】
パワーアンプユニット１０１は、筐体１１０内側の上部に位置する。パワーアンプユニット１０１は、筐体１１０の上壁に直接取り付けられている。
【００３４】
デジタルユニット１０２は、筐体１１０内側の中央部に位置する。デジタルユニット１０２は、パワーアンプユニット１０１に取り付けられている。
【００３５】
クロック信号生成装置１０は、筐体１１０内側の下部に位置する。クロック信号生成装置１０は、電源ユニット１０３に隣接して、筐体１１０の底壁に直接取り付けられている。筐体１１０へのクロック信号生成装置１０の取り付け方法としては、例えば、接着剤等による接着、又は、締結部材による締結といった方法が使用できる。
【００３６】
（２．２）クロック信号生成装置の構造
図３は、クロック信号生成装置１０の構成を示す側面図である。図４は、クロック信号生成装置１０の構成を示す分解斜視図である。
【００３７】
図３及び図４に示すように、クロック信号生成装置１０は、光放射部１３と、液晶パネル１４と、水晶発振器１１とを有する。
【００３８】
本実施形態において光放射部１３は、波長が3μｍ〜1000μｍ程度の光である遠赤外光（遠赤外線）を放射する。遠赤外光は、液晶パネル１４を介して水晶発振器１１に入射され、水晶発振器１１により吸収されて熱エネルギーに変わる。
【００３９】
光放射部１３は、周囲の熱エネルギーを遠赤外光に変換する材料を用いて構成されている。例えば、セラミックス材料は、加熱されることにより表面温度が高くなると、遠赤外エネルギーを多く放射するため、光放射部１３の材料として好適である。なお、光放射部１３は、薄く形成することが可能であり、シート状の形状等であってもよい。
【００４０】
液晶パネル１４は、光放射部１３と水晶発振器１１との間に配置される。液晶パネル１４には、光放射部１３からの遠赤外光が入射される。液晶パネル１４は、光放射部１３からの遠赤外光の少なくとも一部を透過させる。
【００４１】
本実施形態において液晶パネル１４は、光透過部を構成する。
【００４２】
液晶パネル１４は、例えば透過型の液晶パネルであり、偏光フィルタと液晶層とを有する。液晶層に電圧が印加されると、液晶分子の配向が変化し、透過する光の量（以下、光透過量）が変化する。また、液晶パネル１４は、光透過量をゼロとする（すなわち、光を全て遮断する）こともできる。
【００４３】
水晶発振器１１は、恒温槽を有しない一般的な水晶発振器である。水晶発振器１１は、水晶振動子と発振回路とを有し、これらをモールドすることによりパッケージ化されている。
【００４４】
水晶発振器１１は、液晶パネル１４を透過した遠赤外光によって加熱される。このため、光放射部１３が放射する遠赤外光の波長は、水晶発振器１１の表面部材（モールド樹脂）の固有振動数に一致するような値とすることが好ましい。
【００４５】
光放射部１３、液晶パネル１４、及び水晶発振器１１のそれぞれは、平板状に形成されている。また、光放射部１３、液晶パネル１４、及び水晶発振器１１のそれぞれの厚さ方向が一致する状態で、厚さ方向に並んで配設される。例えば、光放射部１３、液晶パネル１４、及び水晶発振器１１は、接着剤による接着、又は、締結部材による締結といった方法で、互いに連結されている。
【００４６】
（２．３）クロック信号生成装置の機能ブロック構成
図５は、クロック信号生成装置１０の制御系の構成を示す機能ブロック図である。
【００４７】
クロック信号生成装置１０は、図３及び図４に示した光放射部１３、液晶パネル１４、及び水晶発振器１１に加え、図５に示すように、温度センサ１５及びコントローラ１６を有する。
【００４８】
本実施形態において温度センサ１５及びコントローラ１６は、光透過部（液晶パネル１４）における光透過量を制御する制御部を構成する。
【００４９】
温度センサ１５は、水晶発振器１１の温度を検知する。温度センサ１５は、小型の素子であり、水晶発振器１１の内部又は水晶発振器１１の周辺に設けられる。
【００５０】
コントローラ１６は、温度センサ１５が検知した温度に応じて、液晶パネル１４に印加する電圧を制御することで、液晶パネル１４における光透過量を制御する。コントローラ１６は、小型の回路であり、例えば、光放射部１３の周辺、液晶パネル１４の周辺、又は、水晶発振器１１の周辺に設けられる。あるいは、コントローラ１６は、水晶発振器１１の内部、又は、液晶パネル１４の内部に設けられる。なお、コントローラ１６は、デジタルユニット１０２内のＭＰＵ等を用いて構成されてもよい。
【００５１】
温度センサ１５が検知する温度が目標温度に達していない場合、コントローラ１６は、温度センサ１５が検知する温度と目標温度との差に比例する光透過量となるように液晶パネル１４を制御する。温度センサ１５が検知する温度が目標温度に達した場合、コントローラ１６は、液晶パネル１４を制御して光透過量を低下させる。
【００５２】
このようなフィードバック制御により、水晶発振器１１が目標温度に保たれる。なお、目標温度とは、水晶発振器１１の仕様上で定められた動作温度範囲であり、例えば６０℃〜７０℃程度である。
【００５３】
（３）作用効果
クロック信号発生装置１０によれば、光放射部１３と液晶パネル１４と水晶発振器１１とを並べたシンプルな構造であるため、２重の恒温槽で水晶発振器を覆うダブルオーブン型のＯＣＸＯよりも小型化を図ることができる。また、近年では、超小型の液晶パネルが開発されており、そのような液晶パネルを利用することでクロック信号発生装置１０をさらに小型化できる。
【００５４】
特に、小型の基地局本体部１００においては、サイズの大きい汎用のダブルオーブン型のＯＣＸＯをクロック信号源として用いることが困難であり、ダブルオーブン型のＯＣＸＯに代えてクロック信号発生装置１０を用いることで、基地局本体部１００の小型化を図ることができる。
【００５５】
本実施形態によれば、遠赤外光を用いて直接的に水晶発振器１１を加熱できる。遠赤外光の特徴は、熱効率が高く加熱が速いことである。このため、起動開始から直ちに水晶発振器１１を目標温度にすることができ、水晶発振器１１が発生させるクロック信号の周波数安定度を高めることができる。
【００５６】
さらに、熱エネルギーを遠赤外光に変換する材料を用いて光放射部１３を構成することによって、筐体１１０内部の熱を効率的に利用することができる。一方、ダブルオーブン型のＯＣＸＯは、内部に熱線を有するために熱源としても機能し、筐体１１０内部の温度上昇の一因となってしまう。本実施形態では、筐体１１０内部の熱エネルギーを遠赤外光に変換しているため、ダブルオーブン型のＯＣＸＯと比較して、筐体１１０内部の温度上昇を緩和できる。
【００５７】
（４）その他の実施形態
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。
【００５８】
（４．１）光放射部の変更例
上述した実施形態では、遠赤外光（遠赤外線）を放射する光放射部１３について説明したが、遠赤外光に限らず、波長が3μｍ未満の近赤外光や可視光を使用してもよい。
【００５９】
また、光放射部１３としてＬＥＤ等のオン／オフ可能な光源を用いる場合、コントローラ１６は、光放射部１３のオン／オフをさらに制御してもよい。
【００６０】
（４．２）光透過部の変更例
上述した実施形態では、光透過部として液晶パネル１４を用いていたが、液晶パネル１４に代えて、機械式の絞り機構を用いてもよい。
【００６１】
絞り機構とは、小型のアクチュエータにより、光が透過（通過）する開口部の開口率を変更可能な機構であり、カメラ等に用いられている。このような絞り機構を用いることで、光透過部をさらに小型化可能である。
【００６２】
あるいは、図６に示すように、光透過部として透過率可変レンズ１４０を用いてもよい。この場合、透過率可変レンズ１４０に紫外光（紫外線）を放射する光放射部２０を別途設ける必要がある。光放射部２０による光放射量は、コントローラ１６によって制御される。
【００６３】
透過率可変レンズ１４０は、例えばハロゲン化銀を含むレンズであり、紫外線に反応して着色し、紫外線がなくなると退色する。このため、光放射部２０による光放射量を増やすほど透過率可変レンズ１４０における光透過量が少なくなり、光放射部２０による光放射量を減らすほど透過率可変レンズ１４０における光透過量が多くなる。このような構成によれば、液晶パネルや絞り機構を用いる場合よりも、光透過部を安価に構成できると考えられる。
【００６４】
（４．３）クロック信号生成装置の設置変更例
図７は、クロック信号生成装置１０を設置する構造の変更例である。
【００６５】
図７に示すように、本変更例では、クロック信号生成装置１０の水晶発振器１１が、筐体１１０に接触した状態で配設されている。
【００６６】
各電子部品（パワーアンプユニット１０１、デジタルユニット１０２、電源ユニット１０３等）は、熱を発生している。筐体１１０には、各電子部品（パワーアンプユニット１０１、デジタルユニット１０２、電源ユニット１０３等）が発する熱が伝達される。筐体１１０に伝達された熱は、筐体１１０の外表面（特に、放熱フィン１１１）から外気中に放出される。このため、基地局本体部１００の筐体１１０は、温度管理が図られており、比較的温度が安定している。
【００６７】
したがって、水晶発振器１１を筐体１１０に接触した状態で配設することによって、水晶発振器１１の温度維持を図ることができる。
【００６８】
また、各電子部品（パワーアンプユニット１０１、デジタルユニット１０２、電源ユニット１０３等）のうちで、水晶発振器１１の動作温度範囲（又は目標温度）と最も動作温度範囲が近い電子部品の近傍に水晶発振器１１を配設することが好ましい。
【００６９】
（４．４）クロック信号生成装置の他の適用例
上述した実施形態では、クロック信号生成装置１０を基地局本体部１００に設ける一例について説明したが、基地局本体部１００に限らず、ダブルオーブン型のＯＣＸＯを有する電子機器であれば、当該ダブルオーブン型のＯＣＸＯに代えてクロック信号生成装置１０を設けることができる。
【００７０】
このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【００７１】
１…無線基地局、２…無線通信端末、１０…クロック信号生成装置、１１…水晶発振器、１３…光放射部、１４…液晶パネル、１５…温度センサ、１６…コントローラ、２０…光放射部、１００…基地局本体部、１０１…パワーアンプユニット、１０２…デジタルユニット、１０３…電源ユニット、１０５…アンテナ部、１１０…筐体、１１１…放熱フィン、１４０…透過率可変レンズ、１９０…ケーブル
【図１】
2010263502.tif 000003
【図２】
2010263502.tif 000004
【図３】
2010263502.tif 000005
【図４】
2010263502.tif 000006
【図５】
2010263502.tif 000007
【図６】
2010263502.tif 000008
【図７】
2010263502.tif 000009