(57)【要約】【課題】  周囲の電子部品の温度特性の影響を抑え、周波数温度特性を改善し、高精度で安定した出力周波数信号を得ることができる恒温槽付き水晶発振器を提供する。【解決手段】  水晶振動子１１が格納される恒温槽４０の内部に、周囲の部品の影響による水晶振動子１１の周波数温度特性を、低温域又は高温域のいずれかに設定して補償する温度補償回路３０を設け、温度補償回路３０は、低温域における周波数温度特性を補償する低温補償回路と、高温域における周波数温度特性を補償する高温補償回路とを備えた恒温槽付き水晶発振器としている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶振動子を格納して一定の温度に保持する恒温槽を備えた恒温槽付き水晶発振器であって、
前記恒温槽の内部に、水晶振動子に接続し、前記水晶振動子の周波数温度特性を、低温域又は高温域のいずれかに設定して補償する温度補償回路を備えたことを特徴とする恒温槽付き水晶発振器。
【請求項２】
温度補償回路は、低温域における周波数温度特性を補償する低温補償回路と、高温域における周波数温度特性を補償する高温補償回路と、コンデンサとが並列に接続された構成であることを特徴とする請求項１記載の恒温槽付き水晶発振器。
【請求項３】
低温補償回路が第１の抵抗を備え、
高温補償回路が直列接続の第２の抵抗とサーミスタとを備えたことを特徴とする請求項２記載の恒温槽付き水晶発振器。
【請求項４】
温度補償回路は、第１の抵抗の抵抗値が第２の抵抗の抵抗値より大きい場合には、高温域における補償を行い、第１の抵抗の抵抗値が第２の抵抗の抵抗値より小さい場合には、低温域における補償を行うことを特徴とする請求項３記載の恒温槽付き水晶発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、恒温槽付き水晶発振器に係り、特に周波数温度特性を改善して、高精度で安定した出力周波数信号を得ることができる恒温槽付き水晶発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
［先行技術の説明：図３］
恒温槽付き水晶発振器（ＯＣＸＯ；Oven Controlled Crystal Oscillator）は、恒温槽の内部を高温に保持して、水晶振動子の周波数温度特性の傾度がゼロとなる（周波数温度特性が平坦になる）温度で動作させることにより、高精度で安定度の高い発振周波数信号を得るものである。
【０００３】
従来の恒温槽付き水晶発振器について図３を用いて説明する。図３は、従来の恒温槽付き水晶発振器の概略構成図である。尚、図３の恒温槽付き水晶発振器は、水晶振動子への制御電圧を変化させることで出力周波数を調整する電圧制御機能を備えたＶＣ−ＯＣＸＯ（Voltage Controlled-OCXO）である。
【０００４】
図３に示すように、従来の恒温槽付き水晶発振器は、水晶振動子１１と、ヒータ１２と、発振回路１３と、電源端子１４と、レギュレータ（ＬＤＯ；Low Drop Out）１５と、出力端子１６と、制御電圧端子１７と、電圧制御回路１８と、温度センサ１９と、オペアンプ２０とを備えている。また、水晶振動子１１とヒータ１２とは、恒温槽１０内に格納されている。
【０００５】
水晶振動子１１は、電圧制御回路１８から供給される制御電圧に応じた周波数で振動し、周波数信号を出力する。
発振回路１３は、水晶振動子１１からの周波数信号を増幅して、発振周波数信号として出力端子１６に出力する。
電圧制御回路１８は、外部からの指示に基づいて水晶振動子１１に供給する制御電圧を調整する。
【０００６】
温度センサ１９は、サーミスタ等で構成され、周囲の温度に応じて抵抗値が変化して、温度に応じた電圧を出力する。
オペアンプ２０は、基準電圧と温度センサ１９からの電圧との差分電圧を出力する。温度センサ１９、オペアンプ２０で温度制御回路を構成している。
ヒータ１２は、温度に応じて変化するオペアンプ２０からの電圧に応じて発熱し、恒温槽１０内を温める。
レギュレータ１５は、電源端子１４からの電源電圧Ｖｃｃに基づいて、各部に一定の電源電圧を供給する。
【０００７】
そして、上記恒温槽付き水晶発振器においては、温度センサ１９が温度を検出し、オペアンプ２０から温度に応じた電圧が出力されてヒータ１２が発熱することで、恒温槽１０内部の温度を、設定された温度に保っている。設定された温度とは、水晶振動子の周波数温度特性がゼロとなる温度である。
これにより、水晶振動子１１の周波数温度特性の影響をなくし、高精度・高安定の出力周波数信号が得られるものである。
【０００８】
［他の電子部品の影響］
上述したように、恒温槽１０の内部温度は、温度制御回路によってほぼ一定に保たれているが、恒温槽１０の外部に設けられる部品は、環境温度の影響を受ける。
但し、従来要求されている程度の出力周波数の精度及び安定度であれば、このような水晶振動子１１の周辺の電子部品の温度特性は、問題にはならなかった。
【０００９】
しかし、要求される精度及び安定度が厳しくなるのに伴い、水晶振動子１１の周囲の電子部品（バリキャップダイオード、インダクタ等）の温度特性による出力周波数信号の周波数温度特性が無視できないものとなっている。
【００１０】
つまり、恒温槽が水晶振動子１１の周波数温度特性を無くすように一定の温度範囲を保持していても、その外部にある周囲の電子部品の温度特性の影響により、出力周波数信号の周波数温度特性が、プラス傾斜（温度の上昇と共に周波数が増加）又はマイナス傾斜（温度の上昇と共に周波数が減少）になる場合がある。
【００１１】
［関連技術］
尚、周波数安定度を向上させる水晶発振器の従来技術としては、特開２００１−１１１３４３号公報「温度補償圧電発振器」（特許文献１）、特開２０１３−２４３６２９号公報「発振装置、発振素子及び電子機器」（特許文献２）がある。
【００１２】
特許文献１には、温度補償素子を発振ループに含む直接形温度補償圧電発振器において、高温補償回路をサーミスタとインダクタとの並列回路で構成することが記載されている。
また、特許文献２には、ＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator；温度補償型発振器）の温度を、ヒーターによって、温度補償範囲に含まれる所定の温度範囲とするよう制御し、ＴＣＸＯのパッケージが疑似的なオーブンとして機能することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−１１１３４３号公報
【特許文献２】特開２０１３−２４３６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述したように、従来の恒温槽付き水晶発振器では、恒温槽の温度を水晶振動子の周波数温度特性に合わせても、バリキャップダイオードやインダクタ等の周囲の電子部品の温度特性の影響を受けて、周波数温度特性がプラス傾斜又はマイナス傾斜となってしまい、厳しい要求を満たす良好な特性の発振周波数信号が得られないことがあるという問題点があった。
【００１５】
尚、特許文献１及び特許文献２には、恒温槽内部に、周囲の部品の影響による水晶振動子の周波数温度特性を、低温域又は高温域のいずれかを設定して補償する温度補償回路を設けることは記載されていない。
【００１６】
本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、周囲の電子部品の温度特性の影響を抑え、周波数温度特性を改善し、高精度で安定した出力周波数信号を得ることができる恒温槽付き水晶発振器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】
【００１７】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、水晶振動子を格納して一定の温度に保持する恒温槽を備えた恒温槽付き水晶発振器であって、恒温槽の内部に、水晶振動子に接続し、水晶振動子の周波数温度特性を、低温域又は高温域のいずれかに設定して補償する温度補償回路を備えたことを特徴としている。
【００１８】
また、本発明は、上記恒温槽付水晶発振器において、温度補償回路は、低温域における周波数温度特性を補償する低温補償回路と、高温域における周波数温度特性を補償する高温補償回路と、コンデンサとが並列に接続された構成であることを特徴としている。
【００１９】
また、本発明は、上記恒温槽付水晶発振器において、低温補償回路が第１の抵抗を備え、高温補償回路が直列接続の第２の抵抗とサーミスタとを備えたことを特徴としている。
【００２０】
また、本発明は、上記恒温槽付き水晶発振器において、温度補償回路は、第１の抵抗の抵抗値が第２の抵抗の抵抗値より大きい場合には、高温域における補償を行い、第１の抵抗の抵抗値が第２の抵抗の抵抗値より小さい場合には、低温域における補償を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、水晶振動子を格納して一定の温度に保持する恒温槽を備えた恒温槽付き水晶発振器であって、恒温槽の内部に、水晶振動子に接続し、水晶振動子の周波数温度特性を、低温域又は高温域のいずれかに設定して補償する温度補償回路を備えた恒温槽付き水晶発振器としているので、温度補償回路と水晶振動子とを同一の恒温槽内に格納することで熱結合を良好にして、周囲の部品の温度特性による水晶振動子の低温域又は高温域における周波数温度特性を補償することができ、高安定・高精度の出力周波数信号を得ることができる効果がある。
【００２２】
また、本発明によれば、温度補償回路が、低温補償回路と高温補償回路とを有し、低温補償回路が第１の抵抗を備え、高温補償回路が直列接続の第２の抵抗とサーミスタとを備えており、第１の抵抗の抵抗値が第２の抵抗の抵抗値より大きい場合には、高温域における補償を行い、第１の抵抗の抵抗値が第２の抵抗の抵抗値より小さい場合には、低温域における補償を行う上記恒温槽付水晶発振器としているので、実際の周波数温度特性に基づいて、低温域又は高温域のいずれで補償を行うかを、抵抗値の調整によって容易に設定することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本恒温槽付き水晶発振器の概略構成図である。
【図２】本恒温槽付き水晶発振器の温度補償回路の特性の模式説明図であり、（ａ）は高温補償を行う場合、（ｂ）は低温補償を行う場合の特性を示す模式説明図である。
【図３】従来の恒温槽付き水晶発振器の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る恒温槽付き水晶発振器は、水晶振動子が格納される恒温槽内部に周囲の部品の影響による水晶振動子の周波数温度特性を低温域又は高温域のいずれかを設定して補償する温度補償回路を設け、水晶振動子と温度補償回路との熱結合を良好にしたものであり、これにより、恒温槽外部に設けられた周囲の部品の温度特性の影響を抑えるよう、水晶振動子の周波数温度特性を調整して、高安定・高精度の出力周波数信号を得ることができるものである。
【００２５】
［実施の形態に係る恒温槽付き水晶発振器の構成：図１］
本発明の実施の形態に係る恒温槽付き水晶発振器の概略構成について、図１を用いて説明する。図１は、本恒温槽付き水晶発振器の概略構成図である。尚、図３に示したものと同じ構成及び動作の構成部分については同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
図１に示すように、本恒温槽付き水晶発振器は、従来と同様のＶＣ−ＯＣＸＯの恒温槽４０の内部に、温度補償回路３０を設けたものである。
【００２６】
温度補償回路３０は、電圧制御回路１８と、水晶振動子１１との間に設けられており、抵抗Ｒ１（３１）と、抵抗Ｒ２（３２）と、サーミスタ（ＮＴＣ;Negative Temperature Coefficient:負特性）３３と、コンデンサ３４とを備えている。
具体的には、抵抗Ｒ１（３１）が、電圧制御回路１８と水晶振動子との間に直列に接続され、直列接続の抵抗Ｒ２（３２）とサーミスタ（ＮＴＣ）３３から成る回路と、コンデンサ３４とが抵抗Ｒ１（３１）に並列に接続されている。
サーミスタ３３は、ＮＴＣ型であり、温度の上昇に伴って抵抗値（容量値）が減少するものである。
【００２７】
抵抗Ｒ１（３１）は低温補償回路となっており、本恒温槽付き水晶発振器の動作温度範囲（例えば、−４０℃〜９０℃）における低温域での周波数温度特性を補償するものである。
また、抵抗Ｒ２（３２）とサーミスタ３３との直列回路は、高温補償回路であり、本恒温槽付き水晶発振器の動作温度範囲における高温域での周波数温度特性を補償する。
つまり、本恒温槽付き水晶発振器の温度補償回路は、動作温度範囲の低温側での周波数温度特性と、高温側での周波数温度特性をいずれも補償することができる構成としており、実際の周波数温度特性に基づいて、低温域又は高温域のいずれかを選択して補償するよう調整して用いるものである。
【００２８】
すなわち、本恒温槽付き水晶発振器は、周辺の電子部品の温度特性に起因する水晶振動子１１の周波数温度特性を、温度補償回路３０によって補償するものであり、これにより、電子部品の温度特性を含めた出力周波数信号の温度特性を補償できるものである。
特に、温度補償回路３０と水晶振動子１１とを同一の恒温槽４０内に格納することにより、温度補償回路３０と水晶振動子１１との熱結合を密にして、温度補償特性を良好にして温度補償の精度を向上させるようにしている。
【００２９】
そして、出力端子１６から出力される実際の出力周波数信号の周波数温度特性に応じて、抵抗Ｒ１（３１）と抵抗Ｒ２（３２）の抵抗値を適切に設定することにより、温度補償回路３０における特性を調整して、低温域又は高温域において補償動作を行って、出力周波数信号の周波数温度特性が平坦になるように制御するものである。
【００３０】
温度補償回路３０においては、温度の変化に伴ってサーミスタ３３の容量値が変化し、回路全体の容量値が変動するものであり、直列接続の抵抗Ｒ１（３１）と、並列接続の抵抗Ｒ２（３２）の抵抗値を調整して、所望の温度補償特性を得るものである。
【００３１】
具体的には、Ｒ１の抵抗値＜Ｒ２の抵抗値の場合の容量値は、低温域から平坦で、高温域において急に増大する特性となり、Ｒ１の抵抗値＞Ｒ２の抵抗値の場合には、低温域で急に増大して、その後は高温域まで平坦な特性となる。
ここで、サーミスタ３３の容量値が大きくなると水晶振動子の周波数は低下し、容量値が小さくなると周波数は増大する。
【００３２】
［温度補償回路の特性：図２］
次に、本恒温槽付き水晶発振器の温度補償回路の特性について図２を用いて説明する。図２は、本恒温槽付き水晶発振器の温度補償回路の特性の模式説明図であり、（ａ）は高温補償を行う場合、（ｂ）は低温補償を行う場合の特性を示す模式説明図である。
Ｒ１の抵抗値をＲｐ、Ｒ２の抵抗値をＲｓとする。
図２（ａ）に示すように、高温補償を行う場合は、Ｒｓ＜Ｒｐに設定する。これにより、上述したように、温度補償回路３０におけるサーミスタ３３の容量値は、高温域において高くなる特性となる。
このような補償特性とすることで、高温域でプラス傾斜となる周波数温度特性を補償できるものである。
【００３３】
また、図２（ｂ）に示すように、低温補償を行う場合には、Ｒｓ＞Ｒｐに設定する。これにより、温度補償回路３０の容量値は、低温域において低下する特性となる。
このような補償特性とすることで、低温域でプラス傾斜となる周波数温度特性を補償できるものである。
【００３４】
このように、本恒温槽付き水晶発振器では、実際の出力周波数信号の周波数温度特性に基づいて、抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値を適切に選択して、温度補償回路３０の補償特性を，高温補償又は低温補償のいずれかを行う特性に設定して、広い動作温度範囲において平坦な周波数温度特性の出力周波数信号を得ることができるものである。
【００３５】
［実施の形態の効果］
本恒温槽付き水晶発振器によれば、水晶振動子１１が格納される恒温槽４０の内部に、周囲の部品の影響による水晶振動子１１の周波数温度特性を、低温域又は高温域のいずれかに設定して補償する温度補償回路３０を設けた構成としているので、水晶振動子１１と温度補償回路３０との熱結合を良好にして精度よく温度補償を行うようにして、恒温槽外部に設けられた周囲の部品の温度特性の影響を抑えるよう、水晶振動子の周波数温度特性を調整して、高安定・高精度の出力周波数信号を得ることができる効果がある。
【００３６】
また、本恒温槽付き水晶発振器によれば、温度補償回路に、低温域における周波数温度特性を補償する低温補償回路と、高温域における周波数温度特性を補償する高温補償回路とを設け、低温補償回路の抵抗Ｒ１と、高温補償回路の抵抗Ｒ２の抵抗値を調整することにより、温度補償回路の補償特性を設定するようにしているので、実際の出力周波数の周波数温度特性に基づいて、低温域又は高温域での補償を行って、良好な周波数温度特性が得られるように容易に設定することができる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、周囲の電子部品の温度特性の影響を抑え、周波数温度特性を改善し、高精度で安定した出力周波数信号を得ることができる恒温槽付き水晶発振器に適している。
【符号の説明】
【００３８】
１０，４０…恒温槽、  １１…水晶振動子、  １２…ヒータ、  １３…発振回路、  １４…電源端子、  １５…レギュレータ、  １６…出力端子、  １７…制御電圧端子、  １８…電圧制御回路、  １９…温度センサ、  ２０…オペアンプ、  ３０…温度補償回路、  ３１…抵抗Ｒ１、  ３２…抵抗Ｒ２、  ３３…サーミスタ、  ３４…コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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