(57)【要約】【課題】  従来の発振器ではＳＣカット水晶振動子を用いたデュアルモード水晶発振として、Ｃモードの基本波またはオーバトーンが使用されている。しかし今まではデュアルモードでも２つとも周波数が近傍にあり、影響を与えないためには、周波数を離す必要があった。【解決手段】  本発明では、ＳＣカット水晶振動子をデュアルモード発振させて２つの出力を得ている。この二つの出力は、ＳＣカット水晶振動子をともにオーバトーン発振で利用し、一方は、Ｃモードを使用し発振用に、他方はＢモードを使用して補償用の信号源に利用している。それぞれの周波数は十分離れているので、フィルタの設計が容易となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＣカット水晶振動子を使用し温度補償された水晶発振器において、該水晶振動子のＣモードのオーバトーンで発振させた発振を出力とし、該水晶振動子をＢモードのオーバトーン発振出力を補償信号として使用する発振器の、該水晶振動子のＢモードのオーバトーン次数とＣモードのオーバトーン次数が異なっていることを特徴とする水晶発振器。
【請求項２】
請求項１において、Ｂモードのオーバトーン次数が３次でＣモードのオーバトーン次数が５次を利用したことを特徴とする水晶発振器。
【請求項３】
請求項１において、Ｂモードのオーバトーン次数が５次でＣモードのオーバトーン次数が３次を利用したことを特徴とする水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つのＳＣカット水晶振動子を利用した高安定な水晶発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信などの通信技術の多様化、高度化に伴い、無線通信システムの基地局用などに、より高安定な周波数が必要とされている。その中の方法の一つとして、１つの水晶振動子から得られる２つの発振周波数の温度特性が比例関係であることを用いて、周波数安定度を向上させることができる。このようなデュアルモード水晶発振回路にはＡＴカット水晶振動子に比べて、エージングによる影響が小さく、熱衝撃特性の小さいＳＣカット水晶振動子がよく用いられている。
【０００３】
ＳＣカット水晶振動子には複数の振動モードが存在し、希望する周波数の振動モードを選択する必要がある。ＳＣカット水晶振動子を用いた回路にはフィルタを付加することで、不必要な発振を抑制し、モードの異なるオーバトーンを同時に取り出すデュアルモード水晶発振回路である。
【０００４】
ＳＣカット水晶振動子は、広く利用されているＡＴカット水晶振動子に比べヒステリシス及びエージング特性による影響が少ないので知られている。しかしＳＣカットでモードの異なる発振を利用するときに出来だけ利用する周波数は近傍の周波数を使わないようにしなければならない。
【０００５】
【特許文献１】特開平5-243893号公報
【特許文献２】特開2002-217644号公報
【非特許文献１】第１９回精密位相同期回路技術調査専門委員会資料「デュアルモード水晶発振回路に対する検討」（１９９１年）
【０００６】
なお出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、ＳＣカットのオーバトーン発振を利用する際に、モードの異なる振動を利用するときに周波数が近傍にあるため、近傍周波数を利用しないように工夫することにある。
【０００８】
特許文献１では、ＳＣカット水晶振動子を利用した発振器で、Ｃモードの３次オーバトーンと５次オーバトーンを利用した例が示されているが、本発明の異なった振動モードを利用していない。また特許文献２では、２つの水晶振動子を使用し、発振子にＳＣカット水晶振動子を基本波またはオーバトーンで利用し、共振子として基本波またはオーバトーン発振を利用した例が示されているが、２つの水晶振動子を利用し、しかも一方は共振子としている点で本発明とは異なっている。更に第１９回精密位相同期回路技術調査専門委員会資料には、Ｃモードの３次と５次のオーバトーンを利用し、その発振出力の差（ビート）を温度センサとして利用している例が示され、また不要なＢモード信号の抑制方法が示されているのみである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明を温度補償に利用した場合には、１つのＳＣカット水晶振動子で２つのモードを同時に利用し、３次関数の周波数温度特性を持つＣモードのオーバトーン発振を発振出力用に、１次関数の周波数温度特性を持つＢモードのオーバトーン発振を温度補償用の温度センサに利用している。本発明を恒温槽の温度制御に利用した場合も、１つのＳＣカット水晶振動子で２つのモードを同時に利用し、Ｃモードのオーバトーン発振を発振出力用に、Ｂモードのオーバトーン発振を恒温槽の温度制御の制御信号源として利用できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によって、ＳＣカット水晶振動子を利用した高安定水晶発振器において、オーバトーン発振させた発振出力を得るために温度補償データを取得するためにモードの異なるオーバトーン発振を次数の異なる発振をさせるために、発振出力に温度補償用信号が近傍にないため、不要波を抑圧し易く、安定な周波数を得ることが出来た。また別に感温素子がなくてもよい。本発明は、温度補償ばかりでなく温度制御のために、Ｂモードのオーバトーン発振信号を利用して制御信号とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、ＳＣカット水晶振動子を用いて、２つのモードを同時に発振させ、発振出力はＣモードのオーバトーン、温度補償データはＢモードのオーバトーンを利用している。Ｂモードは３次オーバトーン、Ｃモードは５次オーバトーンを利用している。本発明の主旨からＢモードを５次オーバトーン、Ｃモードは３次オーバトーンを用いてもよく、ＢモードとＣモードの周波数が離れていれば、もっと高次のオーバーン発振を用いても構わない。
【実施例１】
【００１２】
以下、図面を参照しながら実施例を説明する。
図４は、本発明の発振器の回路構成の一実施例を示す回路図である。コルピッツ型水晶発振回路であり、広く知られた回路である。
トランジスタＴｒのベース・エミッタ間にＳＣカット水晶振動子が接続され、トランジスタＴｒのエミッタとベース・接地間の分割コンデンサとの間にはコイルＬ１ａとコンデンサＣ３ａとからなるフィルタが接続され、スプリアス抑制に使用されている。コンデンサＣ３ａの容量を変化させると、図２のように得られる発振モード（周波数）が異なってくる。実験ではＣ３ａが５６ｐＦでＢモードの信号を取り出せる。このようにフィルタの共振周波数を変えて振動モードの異なる発振が得られる。
【００１３】
図１は、本発明で利用される１つのＳＣカット水晶振動子で２つのモードの異なる発振をさせる回路図である。回路Ａと回路Ｂがそれぞれ発振回路であり、一つのＳＣカット水晶振動子Ｘ‘ｔａｌで二つのモードをそれぞれ発振し、モードの異なる二つの出力を取り出している。発振回路はトランジスタＴｒを二つ使用し、中央に一つのＳＣカット水晶振動子Ｘ‘ｔａｌにフィルタＡ１、Ａ２、Ｂ１，Ｂ２を接続して不要な信号を抑圧して異なる振動モードの出力を得ようとしている。Ｃモードのオーバトーン振動を発振させ、発振出力としている。Ｃモードのオーバトーン発振は三次関数の周波数温度特性であり、安定した周波数を得ることが出来る。また一方の回路でＢモードのオーバトーン発振をさせ、一次関数をもつほぼ直線的な温度特性なので温度補償用データとして使用している。
【００１４】
図３は、温度補償の例を示すブロック図である。
温度補償は、一次関数をもつＢモードのオーバトーン出力を利用し、温度センサのデータとして使用する。温度補償は、Ｂモード出力を温度補償制御回路に入れ、温度に対応した電圧を出力し、水晶振動子に直列に接続した可変容量素子、例えば可変容量ダイオードなどに入力し、周波数を制御している。温度補償制御回路は、周波数カウンターとＤ／Ａコンバータから成り、周波数を電圧に変換している。もちろん他の方法であってもよい。
【００１５】
本発明の水晶発振器は、温度補償する場合には恒温槽に入れてあってもなくてもよい。
【００１６】
本発明を恒温槽の温度制御に使用することも出来る。Ｂモードのオーバトーン発振出力は温度係数が一次関数を持つデータを取得でき、温度変化に敏感なため恒温槽内の温度制御に利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明は、高安定水晶発振器として放送局、無線局の基地局や測定器等の基準周波数信号発生器として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の発振器の回路の一実施例を示す回路図である。
【図２】図２は、発振回路の負性抵抗特性を示すグラフである。
【図３】図３は、温度補償の例を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の回路を説明するための回路図である。
【符号の説明】
【００１９】
Ｔｒ      ：トランジスタ
Ｘ‘ｔａｌ：ＳＣカット水晶振動子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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