(57)【要約】【課題】  発信デバイスの発信周波数を必要とする回路部の周波数ずれの要因となる発振デバイスの経時変化を補正することができる、周波数許容偏差規格値以内の発信周波数の発信時間を延ばすことが可能な発信ユニットを提供する。【解決手段】  自ユニットの動作開始以降、信号の発信周波数を測定する発信周波数測定手段は発信源として使用する第一発信デバイスが出力する信号の発信周波数を常時または定期的または非定期に測定し、第一発信デバイスが出力する信号の発信周波数が予め定められた周波数であるｆｓ（ｆｓ＝ｆ０〜ｆ０−Δｆ）に略一致した場合に、発信デバイス切替手段は発信源として使用する発信デバイスを前記第二発信デバイスに切り替える【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められたｆ０±Δｆの発信周波数の信号を出力する発信ユニットにおいて、
自ユニットの動作開始時に発信源として使用する第一発信デバイスと、発信周波数に係る経時変化特性が前記第一発信デバイスと略同一な第二発信デバイスと、前記第一発信デバイスが出力する信号の発信周波数を測定する発信周波数測定手段と、発信源として使用する発信デバイスを前記第一発信デバイスから前記第二発信デバイスに切り替える発信デバイス切替手段と、を有し、
前記第一発信デバイスの発信周波数の範囲はｆ０〜ｆ０＋Δｆ、前記第二発信デバイスの発信周波数の範囲はｆ０〜ｆ０＋３・Δｆであって、
自ユニットの動作開始以降、前記発信周波数測定手段は前記第一発信デバイスが出力する信号の発信周波数を常時または定期的または非定期に測定し、前記第一発信デバイスが出力する信号の発信周波数が予め定められた周波数であるｆｓ（ｆｓ＝ｆ０〜ｆ０−Δｆ）に略一致した場合に、前記発信デバイス切替手段は発信源として使用する発信デバイスを前記第二発信デバイスに切り替えることを特徴とする複数の発信デバイスを備える発信ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発信デバイスを備える発信ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子を用いた従来の発振器は、水晶振動子の経時変化によって発信周波数が変化（一般的には発信周波数が低下）するという欠点がある。これを解決する技術として、発振器を二つ備え、二つの発振器のうち第二発振器は普段電源を入れないでおいて経時変化をさせず、第一発振器は常に動作させておき、定期的または任意の間隔で第二発振器を動作させて、これを基準として第一発振器の周波数ずれを補正し、安定した周波数が得られる発振器を提供する技術が知られている。（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−５００２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、発振器に搭載する水晶振動子の特徴として、異物が付着すると水晶振動子の振動数が変化することが知られており、主にガスセンサーや真空蒸着装置の膜厚モニターなどに採用されている。水晶振動子が密封された発振器のパッケージ内には水晶振動子を固定するための接着剤があり、経時変化により接着剤が気化した水分(パッケージ内の湿度の上昇)が水晶振動子表面に付着し、付着した水分の量だけ水晶振動子の振動の仕方に変化が生じる。
【０００５】
水晶振動子の振動数は、f0=1.67×n/t (kHz)の式であらわされる。f0は基準振動数、nはオーバートーン、tは厚みを示す。例として、19.2MHzの周期で発振する1次オーバートーンの水晶振動子において、振動周期が-1ppm変化する場合を以下に示す。
0ppmの場合：19.2×10^6=1.67×1/t1(μm)  t1=869791662pm
-1ppmの場合：19.2×10^6-19.2=1.67×1/t2(μm)  t2=86979261pm
t2-t1=5.2(pm)
気化した5.2pmの厚さとなる水分が付着すると振動数が-1ppm低下する。従来の技術では、二つの発振器のいずれも基準周波数が経時変化とともに下がり続けるため、補正後の発振器の発信周波数は必ずしも希望の発振周波数が得られているとは限らない。
【０００６】
本発明の課題は、上記問題を解決するために、経時変化が同一な発振デバイスを複数用い、第一発信デバイスが経時変化により周波数許容偏差下限規格値と一致した、または周波数許容偏差下限規格値に近づいたと判断した場合、予め経時変化による周波数低下分を周波数オフセットしておいた第二発信デバイスへ切り替え、周波数許容偏差上限規格値に近づいた発信周波数を出力する、周波数許容偏差規格値以内の発信周波数の発信時間を延ばすことが可能な発信ユニットを提供する事である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は予め定められたｆ０±Δｆの発信周波数の信号を出力する発信ユニットにおいて、自ユニットの動作開始時に発信源として使用する第一発信デバイスと、発信周波数に係る経時変化特性が前記第一発信デバイスと略同一な第二発信デバイスと、前記第一発信デバイスが出力する信号の発信周波数を測定する発信周波数測定手段と、発信源として使用する発信デバイスを前記第一発信デバイスから前記第二発信デバイスに切り替える発信デバイス切替手段と、を有し、前記第一発信デバイスの発信周波数の範囲はｆ０〜ｆ０＋Δｆ、前記第二発信デバイスの発信周波数の範囲はｆ０〜ｆ０＋３・Δｆであって、自ユニットの動作開始以降、前記発信周波数測定手段は前記第一発信デバイスが出力する信号の発信周波数を常時または定期的または非定期に測定し、前記第一発信デバイスが出力する信号の発信周波数が予め定められた周波数であるｆｓ（ｆｓ＝ｆ０〜ｆ０−Δｆ）に略一致した場合に、前記発信デバイス切替手段は発信源として使用する発信デバイスを前記第二発信デバイスに切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の効果によれば、発信デバイスの発信周波数を必要とする回路部の周波数ずれの要因となる発振デバイスの経時変化を補正することができるため、周波数許容偏差規格値以内の発信周波数の発信時間を延ばすことが可能な発信ユニットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る複数の発信デバイスを備える発信ユニットの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る複数の発信デバイスを備える発信ユニットの経時変化-発信周波数図である。
【図３】本発明に係る複数の発信デバイスを備える発信ユニットの発振デバイス切り替え動作を行う場合のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は本発明に係る複数の発信デバイスを備える発信ユニットの構成を示すブロック図である。なお、本実施形態では発信デバイスが二つの場合を説明しているが、二つ以上を用いても良いものとする。
【００１１】
発信デバイスを備える発信ユニットは、発振デバイス１１００と、発振デバイス２１０１と、発振デバイスの電源切り替えスイッチ１０２と、電源１０３と、位相比較器１０４と、ループフィルタ１０５と、電圧制御発振器１０６と、回路部１０７と、電圧測定部１０８と、電圧規格値記憶部１０９と、制御部１１０と、電源スイッチ制御部１１１とで構成される。
【００１２】
電源１０３の立ち上げ時、制御部１１０は電源スイッチ制御部１１１に発信デバイス１１００側への電源スイッチの切り替え指示を行う。
【００１３】
次に、発振デバイス１１００の発信周波数を位相比較器１０４へ出力する。位相比較器１０４は、発信デバイス１１００の発信周波数と電圧制御発振器１０６からフィードバックされた発信周波数の位相同期を行い、発振デバイス出力周波数に相当する電圧をループフィルタ１０５に出力する。ループフィルタ１０５は、ローパスフィルタにより高域周波数帯域を遮断し、また、位相余裕を持たせることで負帰還回路の異常発振を防ぐ。ループフィルタ１０５を通過した電圧を電圧制御発振器１０６へ出力する。電圧制御発振器１０６は発振デバイスの発信周波数に一致する周波数に変換し、発振デバイスの出力周波数を要する回路部１０７へ出力する。
【００１４】
電圧測定部１０８はループフィルタ１０５出力の電圧測定を行う。測定は常時または定期的または非定期のタイミングで実施し、電圧測定結果を制御部１１０へ出力する。
【００１５】
制御部１１０は電圧規格値記憶部１０９より電圧規格値を読み込み、電圧測定部１０８の電圧測定結果と比較を行う。比較の結果、周波数許容偏差下限規格値と一致もしくは周波数許容偏差下限規格値に近づいた場合、制御部１１０は電源スイッチ制御部１１１に発信デバイス２１０１側への電源スイッチの切り替え指示を行う。
【００１６】
図２は複数の発信デバイスを備える発信ユニットの経時変化-発信周波数図である。
【００１７】
発信デバイスの発信周波数に対して、基準周波数２００（ｆ０）と、周波数許容偏差上限規格値（ｆ０＋Δｆ）２０１と、周波数許容偏差下限規格値（ｆ０−Δｆ）２０２を設定する。周波数偏差上限規格値２０１及び周波数偏差下限規格値２０２は、発信デバイスの発振周波数変動要因を加味した規格値を用いても良い。
【００１８】
発信デバイス１１００は、発信周波数が周波数許容偏差上限規格値（ｆ０＋Δｆ）２０１で発信するように予め設定しておく。発信デバイス２１０１は、発信周波数が（ｆ０＋３・Δｆ）で発信するように予め設定しておく。
【００１９】
発信デバイス１１００は、経時変化により周波数が低下して発信デバイス切り替え周波数（ｆｓ＝ｆ０〜ｆ０−Δｆ）２０３となった場合、発信デバイス１１００から発振器２１０１へ切り替えを行う。
【００２０】
発信デバイス切り替えタイミング２０４では、発信デバイス２１０１が経時変化により周波数上限規格値（ｆ０＋Δｆ）２０１を下回り、発信周波数が（ｆ０＋Δｆ）となった発信デバイス２１０１を使用することができる。
【００２１】
図３は本発明に係る複数の発信デバイスを備える発信ユニットの発振デバイス切り替え動作を行う場合のフローチャートである。開始は発信デバイスを備える発信ユニットに電源が入っている状態である。
【００２２】
制御部１１０は電圧測定タイミングであるか否かを判定し、電圧測定タイミングではないと判定した場合（Ｓ３０１、ＮＯ）、次の電圧測定タイミングまで待機する。電圧測定タイミングであると判定した場合（Ｓ３０１、ＹＥＳ）、制御部１１０は電圧規格値記憶部１０９から電圧規格値を読み込み、電圧測定部１０８からの電圧値を受け取る。
【００２３】
制御部１１０は測定した電圧値と電圧規格値を比較し、電圧規格値内と判定した場合（Ｓ３０４、ＹＥＳ）、次の電圧測定タイミングまで待機する。測定した電圧値が電圧規格値内ではないと判定した場合（Ｓ３０４、ＮＯ）、次に切り替える発振器の有無を判定する。
【００２４】
制御部１１０は次の発振器があると判定した場合（Ｓ３０５、ＹＥＳ）、電源スイッチ制御部１１１に対して次の発振器に切り替える指示をする。図１に従えば、発振器１１００から発振器２１０１に切り替えを行う。切り替え後は次の電圧測定タイミングまで待機する。次の発振器がないと判定された場合（Ｓ３０５、ＮＯ）、現在のスイッチの状態を保持し（Ｓ３０７）、待機する。
【符号の説明】
【００２５】
１００・・・発信デバイス１
１０１・・・発信デバイス２
１０２・・・発信デバイスの電源切り替えスイッチ
１０３・・・電源部
１０４・・・位相比較器
１０５・・・ループフィルタ
１０６・・・電圧制御発振器
１０７・・・回路部
１０８・・・電圧測定部
１０９・・・電圧規格値記憶部
１１０・・・制御部
１１１・・・電源スイッチ制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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