(57)【要約】      （修正有）【課題】水晶振動子が置かれる雰囲気の温度を検出し、温度の検出結果に基づいてヒータ回路部を制御して前記雰囲気の温度を一定にする発振装置において、前記雰囲気の温度の安定性を高め、発振周波数の高い安定性を確保できる技術を提供する。【解決手段】内部ブロック１に主、副水晶振動子１０、１１、主、副発振回路１２、１３及び内部用のヒータ回路部１９を設けると共に温度一定化のためのフィードバック制御を行う温度制御用の回路を設け、内部ブロック１の外側の外部ブロック２に外部用のヒータ回路部２９及び温度制御用の回路を設けている。そして外部ブロック２では、環境温度の変化に対して、内部ブロック１における水晶振動子１０、１１の雰囲気温度が安定するように事前に温度検出値と外部用のヒータ回路部２９の電力指令値との関係を把握してオープン制御を行っている。【選択図】図２
2015126249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の区画部材に囲まれた内部ブロックと、
前記第１の区画部材の外側に設けられると共に外部用の区画部材に囲まれ、前記内部ブロックの温度を一定化するための外部ブロックと、を備え、
前記内部ブロックは、圧電振動子に接続された発振回路と、内部用のヒータ回路部と、内部用の温度検出部と、前記内部用の温度検出部にて検出された温度検出値と温度設定値との偏差に基づいてヒータ回路部の供給電力をフィードバック制御するための回路部と、を備え、
前記外部ブロックは、外部用のヒータ回路部と、外部用の温度検出部と、前記外部用の温度検出部にて検出された温度検出値とヒータ制御値との関係を記憶している記憶部と、前記外部用の温度検出部にて検出された温度検出値に対応するヒータ制御値を前記記憶部から読み出し、読み出したヒータ制御値に基づいて前記外部用のヒータ回路部の供給電力を制御するための制御部と、を備えたことを特徴とする発振装置。
【請求項２】
発振装置が置かれる雰囲気を−４０℃から８５℃まで変化させたときに、２０℃における出力周波数をｆ０、−４０℃における出力周波数をｆ−４０、８５℃における出力周波数をｆ８５とすると、ｆ０に対するｆ−４０の比率と、ｆ０に対するｆ８５の比率との差は、５ｐｐｂ以下あることを特徴とする請求項１記載の発振装置。
【請求項３】
前記内部用の温度検出部及び外部用の温度検出部は、いずれも２つの水晶振動子の発振周波数差と温度との関係を利用して温度を検出し、ディジタル値として温度検出値を出力するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の発振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子が置かれる雰囲気の温度を検出し、温度の検出結果に基づいてヒータ回路部を制御して前記雰囲気の温度を一定にする発振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば携帯電話の基地局など、高い周波数安定性が求められる場合には、ほとんどの発振器として例えば特許文献１に示すようなＯＣＸＯ（Oven Controlled Crystal Oscillator：オーブンコントロール付き発振器）が用いられている。ＯＣＸＯは例えば発振周波数を出力する圧電振動子と温度検出部とヒータ回路部とを備えている。そして圧電振動子の雰囲気温度を温度検出部で検出し、その温度検出値に従って、ヒータ回路部の出力を調整して、圧電振動子の雰囲気温度一定に保ち周波数安定性を高めている。
【０００３】
一方市場ではＯＣＸＯの使用温度範囲を拡大することが要求されている。この要求に対応するために、例えば特許文献２に示すような２つのヒータ回路部を備えたダブルオーブン構造のＯＣＸＯが知られている。このＯＣＸＯは第１の区画部材の内部にヒータ回路部を備えたＯＣＸＯが設けられ、第１の区画部材の外側に第１の区画部材の内部の温度を一定化するためのヒータ回路部を設けている。ダブルオーブン構造の水晶発振器では、ＯＣＸＯの雰囲気温度が一定になるように制御されると共に、第１の区画部材の内部の温度が一定になるように制御される。そのためより広い温度範囲において安定した発振ができる発振装置となっている。さらには広い温度範囲に用いた場合にもより一層の温度安定性が望まれている。
【０００４】
しかしながらダブルオーブン構造のＯＣＸＯは構造上装置サイズが大きくなってしまう。そのため第１の区画部材の内部と外側の温度を検出するサーミスタとの間の熱結合が弱くなってしまい、第１の区画部材の内部の温度制御が十分にできない問題がある。熱結合は、例えば第１の区画部材の外部の部品を小さなものに置き換えて、装置サイズ自体をコンパクトにすることで強くすることができるが、コストの上昇や部品の信頼性が落ちる等の問題があった。
【０００５】
あるいは第１の区画部材の外部のヒータ回路部を第１の区画部材に貼り付けることにより、熱結合を改善することができるが、製造が難しくなり、コストが増加する問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−５１６７６号公報
【特許文献２】特開２００５−１１７１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は圧電振動子が置かれる雰囲気の温度を検出し、温度の検出結果に基づいてヒータ回路部を制御して前記雰囲気の温度を一定にする発振装置において、前記雰囲気の温度の安定性を高め、発振周波数の高い安定性を確保できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の発振装置は、第１の区画部材に囲まれた内部ブロックと、
前記第１の区画部材の外側に設けられると共に外部用の区画部材に囲まれ、前記内部ブロックの温度を一定化するための外部ブロックと、を備え、
前記内部ブロックは、圧電振動子に接続された発振回路と、内部用のヒータ回路部と、内部用の温度検出部と、前記内部用の温度検出部にて検出された温度検出値と温度設定値との偏差に基づいてヒータ回路部の供給電力をフィードバック制御するための回路部と、を備え、
前記外部ブロックは、外部用のヒータ回路部と、外部用の温度検出部と、前記外部用の温度検出部にて検出された温度検出値とヒータ制御値との関係を記憶している記憶部と、前記外部用の温度検出部にて検出された温度検出値に対応するヒータ制御値を前記記憶部から読み出し、読み出したヒータ制御値に基づいて前記外部用のヒータ回路部の供給電力を制御するための制御部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、内部ブロックに圧電振動子、発振回路及びヒータ回路部を設けると共に温度一定化のためのフィードバック制御を行う温度制御用の回路を設け、内部ブロックの外側の外部ブロックにヒータ回路部及び温度制御用の回路を設けている。そして外部ブロックでは、環境温度の変化に対して、内部ブロックにおける圧電振動子の雰囲気温度が安定するように事前に温度検出値とヒータ回路部の電力指令値との関係を把握してオープン制御を行っている。従って発振装置の環境温度の変化に対して圧電振動子の雰囲気温度が安定するため、発振周波数について高い安定性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る発振装置の縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の全体構成を示すブロック図である。
【図３】外部ブロックの温度設定値調整用の回路の構成を示すブロック図である。
【図４】外気温と外部ブロックにおける周波数差検出値との関係を示す特性図である。
【図５】外気温と外部ブロックにおけるＤ／Ａ設定値との関係を示す特性図である。
【図６】外部ブロックにおける周波数差検出値とＤ／Ａ設定値との関係を示す特性図である。
【図７】外気温と内部ブロックにおける周波数差検出値との関係を示す特性図である。
【図８】補正前後における、外部ブロックにおける周波数差検出値とＤ／Ａ設定値との関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１及び図２は、夫々本発明の発振装置の実施形態を示す縦断側面図及びブロック回路図である。この発振装置は、図１に示すように第１の区画部材に相当する例えばセラミックからなる第１の容器３内に設けられた内部ブロック１を備えている。内部ブロック１は、発振出力を安定化するために圧電振動子である水晶振動子１０、１１が置かれている雰囲気の温度を内部用のヒータ回路部１９により一定化するためのものであるが、本発明では、内部ブロック１の温度をより一層安定化させるために、前記内部用のヒータ回路部１９とは別の外部用のヒータ回路部２９を含む外部ブロック２により内部ブロック１を囲んでいる。外部ブロック２は、前記第１の容器３を囲む第２の区画部材に相当する、例えばセラミックからなる第２の容器４内に設けられている。図２においては、図１に示した容器３、４を夫々鎖線３、４により示している。
【００１２】
内部ブロック１は、図２に示すように圧電振動子である主水晶振動子１０に接続された主発振回路１２の発振出力をそのまま発振装置の出力とする構成であってもよいが、この例では、主発振回路１２とは別にＶＣＸＯ（Voltage Controlled Crystal Oscillator）４３を含むＰＬＬを用い、ＰＬＬの参照信号を生成するための参照信号生成部のクロック信号として前記発振出力を用いている。先ず内部ブロック１の発振出力の生成に関して簡単に述べておくと、主水晶振動子１０に接続された主発振回路１２の発振出力は、ＶＣＸＯ制御部４４のクロックとして用いられる。ＶＣＸＯ制御部４４は、参照信号生成部であるＤＤＳ（Direct Digital Synthesizer）と、ＶＣＸＯ４３の発振出力を分周する分周回路と、ＤＤＳからの参照信号の位相と分周回路からの周波数信号の位相との差分を取り出す位相差回路と、位相差回路で取り出された位相差信号を積分する回路部と、を備え、ＰＬＬの一部を構成している。
【００１３】
そして主発振回路１２の発振出力を安定化させるために、図１及び図２に示すように主水晶振動子１０の置かれる雰囲気の温度を一定化するための内部用のヒータ回路部１９が設けられている。図２に点線で囲んでいるように前記雰囲気の温度を検出する内部用の温度検出部６は、主、副水晶振動子１０、１１の発振周波数の差分を検出する回路として構成されている。前記主水晶振動子１０は、クロックを生成するための役割に加えて、副水晶振動子１１と共に、温度検出のための水晶振動子の役割も果たしている。
【００１４】
なお、水晶振動子１０、１１の主、副は、説明の便宜上付したものである。この例では、主水晶振動子１０及び副水晶振動子１１は別個の水晶片に電極５を用いて構成しているが、共通の水晶片に電極を設けたものであってもよい。
【００１５】
主水晶振動子１０及び副水晶振動子１１には、夫々例えばコルピッツ回路で構成された主発振回路１２及び副発振回路１３が接続されている。これら主及び副発振回路１２、１３の出力は、いずれについても例えば水晶振動子１０、１１のオーバートーン（高調波）であってもよいし、基本波であってもよい。オーバートーンを出力する場合には、例えば水晶振動子と増幅器とからなる発振ループ内にオーバートーンの同調回路を設けて、発振ループをオーバートーンで発振させてもよい。
【００１６】
ここで便宜上、主発振回路１２から周波数ｆ１の周波数信号が出力され、副発振回路１３から周波数ｆ２の周波数信号が出力されるものとすると、周波数ｆ１の周波数信号は、前記ＶＣＸＯ制御部４４に基準クロックとして供給される。図中１４は周波数差検出部であり、周波数差検出部１４では、基準温度におけるｆ１、ｆ２の値を夫々ｆ１ｒ、ｆ２ｒとすると、ｆ１とｆ２のｆ１ｒ、ｆ２ｒに対する変化（ｆ１−ｆ１ｒ）／ｆ１＝ＯＳＣ１（単位はｐｐｍあるいはｐｐｂ）、（ｆ２−ｆ２ｒ）／ｆ２＝ＯＳＣ２（単位はｐｐｍあるいはｐｐｂ）が夫々演算される。そしてＯＳＣ２−ＯＳＣ１の値が周波数差検出値として、例えば３４ビットのディジタル信号として出力される。この周波数差検出値が温度検出値となる。周波数差検出部１４の後段には、加算部１５が設けられている。加算部１５は、メモリ１６に記憶された温度設定値を読み出し、温度設定値と周波数差検出値との差分が演算される。
【００１７】
図２に示すように加算器１５の後段には積分回路部に相当するループフィルタ１７が設けられている。更にループフィルタ１７の後段には、ディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１８が設けられている。Ｄ／Ａ変換器１８は、ディジタル信号に応じた直流電圧を内部用のヒータ回路部１９に入力する。従って主及び副水晶振動子１１、１２が置かれている雰囲気の温度は、加算部１５、ループフィルタ１７及びＤ／Ａ変換器１８及び内部用のヒータ回路部１９により、閉ループで制御される。
【００１８】
内部用のヒータ回路部１９は例えば正の温度特性となる回路により構成され、例えばコレクタ及びエミッタが夫々正の電圧電源及びアースに接続されると共にＤ／Ａ変換器１８の出力がベースに入力されるＮＰＮ型のパワートランジスタを備えている。内部用のヒータ回路部１９としては、負の温度特性となる回路、例えばＰＮＰ型のパワートランジスタのコレクタ、エミッタが夫々正の電圧電源及びアースに接続された構成であってもよい。負の温度特性の場合にはＤ／Ａ変換部１８の出力値が大きくなるにつれて内部用のヒータ回路部１９の電力が小さくなるので例えば図１の回路において周波数差検出部１４の検出値に−１を掛け算する回路を付加すればよい。
【００１９】
第１の容器３の内部には、図１に示すように配線基板３２が設けられている。図１中の左側を一端側とすると、配線基板３２の上面側における一端よりの位置には、主及び副水晶振動子１０、１１が設けられ、主及び副発振回路１２、１３及び周波数差検出部１４などを含むディジタル処理を行う回路は、チップ化された集積回路部３４内に設けられ、配線基板３２の上面側における他端よりの位置に設けられている。また内部用のヒータ回路部１９は配線基板３２の下面側における例えば主及び副水晶振動子１０、１１と対向する位置に設けられており、発振出力生成部４０は、配線基板３２の下面側における他端よりの位置に設けられている。
【００２０】
続いて外部ブロック２の説明をすると、図１に示すように外部ブロック２は、外部ブロック２内の温度を検出するための第３及び第４の水晶振動子２０、２１を含む外部用の温度検出部６０と、内部ブロック１内の内部用の温度検出部６の雰囲気温度を一定とするための外部用のヒータ回路部２９と、を備えている。
【００２１】
外部用の温度検出部６０は、第３及び第４の水晶振動子２０、２１と、第３及び第４の発振回路２２、２３と、周波数差検出部２４とを備えており、第３及び第４の水晶振動子２０、２１は夫々第３及び第４の発振回路２２、２３に接続されている。これら第３及び第４の発振回路２２、２３は、内部ブロック１に設けられたものと同様に構成された周波数差検出部２４に接続されており、周波数差検出部２４の出力側は制御部であるパラメータ値出力部２５に接続されている。パラメータ値出力部２５の後段には、Ｄ／Ａ変換器２８が設けられており、Ｄ／Ａ変換器２８の後段には外部用のヒータ回路部２９が設けられている。
【００２２】
パラメータ値出力部２５は、ＣＰＵ３１と記憶部であるメモリ３０とを備えている。メモリ３０には、例えば周波数差検出部２４から出力される周波数差検出値（温度検出値）に対応したＤ／Ａ変換器２８に入力されるヒータ制御値となるＤ／Ａ設定値のデータが記憶されている。ＣＰＵ３１は、周波数差検出部２４から出力される周波数差検出値に対応した、Ｄ／Ａ設定値をメモリ３０から読み出し、Ｄ／Ａ変換器２８に入力する。Ｄ／Ａ変換器２８はＤ／Ａ設定値に従って、直流電圧を出力する。
【００２３】
図１に示すように第２の容器４の内部には、その上方寄りの位置に第１の容器３が固定されており、第１の容器３の下方側には、配線基板３３が設けられている。配線基板３３の上面側における一端よりの位置には、例えば２つの外部用のヒータ回路部２９が設けられている。なお２つの外部用のヒータ回路部２９は、Ｄ／Ａ変換器２８の後段に設けられており、図２では外部用のヒータ回路部２９を２つ合わせて、１つの外部用のヒータ回路部２９として示している。各外部用のヒータ回路部２９は、内部用のヒータ回路部１９と同様の構成となっている。配線基板３３の下面側における外部用のヒータ回路部２９とは対向しない位置に第３及び第４の水晶振動子２０、２１が設けられている。また配線基板３３の下面側には、第３及び第４の発振回路２２、２３、周波数差検出部、ＣＰＵ３１、フィルタ２７及びＤ／Ａ変換部２８を集積した集積回路３５及びメモリ３０が設けられている。
【００２４】
続いて上述の発振装置の調整方法の例について説明する。
（ステップ１）
発振装置を使用する温度範囲を−４５℃から８０℃に設定した場合には、例えば内部ブロック１の設定温度を例えば９３℃に設定する。具体的には主及び副水晶振動子１０、１１を含む内部用の温度検出部６を恒温槽内に入れ、恒温槽内の温度が９３℃であるときの周波数差検出値を読み出し、この時の周波数差検出値をメモリ１６内に書き込み、メモリ１６内から当該周波数差検出値を加算部１５に温度設定値として入力する。
【００２５】
加算部１５では温度設定値から周波数差検出値を差し引いた値（差分値）が取り出され、この差分値はループフィルタ１７にて積分される。ループフィルタ１７の出力値はＤ／Ａ変換部１８を介してアナログの直流電流に変換され、ヒータ回路部１９に電力指令値（ヒータ制御値）として供給される。ここまでの説明では、ヒータ回路部１９が正の温度特性を備えているものとして扱っている。
【００２６】
ヒータ回路部１９は、例えば既述のように電力指令値である直流電圧がパワートランジスタのベースに供給される。従って主及び副水晶振動子１０、１１が置かれている雰囲気温度が設定温度よりも低くなるほど内部用のヒータ回路部１９への供給電力が大きくなるようにフィードバックループが作用する。また雰囲気温度が設定温度（この例では９３℃）よりも高い場合には、加算部１５の出力が負の値となり、ループフィルタ１７の出力である電力指令値が小さくなり、例えば内部用のヒータ回路部１９がオフする。こうしてフィードバック（閉ループ）制御により主及び副水晶振動子１０、１１が置かれる雰囲気温度は、設定温度に維持されようとする。
【００２７】
（ステップ２）  
次いで、内部ブロック１をオンとした状態において、即ち上述のフィードバック制御を動作させて内部用のヒータ回路部１９の電力をコントロールした状態において、外部ブロック２をオフとした状態とする。外部ブロック２をオフとした状態とは、図２における外部ブロック２のＤ／Ａ変換器２８及び外部用のヒータ回路部２９を動作させない状態である。このように内部ブロック１をオン、外部ブロック２をオフとした状態で、恒温槽内の温度を−４０℃から９３℃まで例えば１℃間隔で昇温させて、夫々の温度において、外部ブロック２の周波数差検出部２４の出力値である周波数差検出値Ｐ１を求め、図４に示すような外気温（恒温槽内の温度）と、外部ブロック２の周波数差検出値Ｐ１との関係を求める。
【００２８】
（ステップ３）  
次いで、外部ブロック２について閉ループ制御を行うための調整用の回路を構成する。図３は調整用の回路であり、外部用の温度検出部６０の後段に加算部３５を設け、加算部３５の後段に、ループフィルタ３７、Ｄ／Ａ変換器２８を設けて構成される。そしてステップ２で得た外気温と外部ブロック２の周波数差検出値Ｐ１との関係から、外部ブロック２で閉ループ制御によるヒータ動作をさせるための温度設定値を求め（加算部３５に入力する温度設定値に相当するディジタル値を求め）、この温度設定値を用いて外部ブロック２内にて閉ループ制御を行う。既述のように内部ブロック１の設定温度を９３℃に設定しているため、外部ブロック２では、温度設定値を内部ブロック１よりも少し低い例えば９０℃に設定する。外部ブロック２の設定温度を内部ブロック１の設定温度よりも低くする理由は、外部ブロック２及び内部ブロック１の各ヒータ制御を安定させるためである。
【００２９】
閉ループ制御においては、周波数差検出部２４の周波数差検出値Ｐ１、即ち温度検出部６０の温度検出値と温度設定値との差分に対応する信号がループフィルタ３７に入力され、ループフィルタ３７にて積分された積分値がＤ／Ａ変換器２８にて直流電圧となって、外部用のヒータ回路部２９に入力される。なお、閉ループ制御を行うための回路としては、ループフィルタを用いずにＰＩＤ演算部を用いるなどの構成であってもよい。
【００３０】
そして内部ブロック１をオンとした状態で、即ち上述のフィードバック制御を動作させて内部用のヒータ回路部１９の電力をコントロールした状態で、外部ブロック２について閉ループ制御を行う。外部ブロック２の閉ループ制御は、外部ブロック２の調整用の回路を用いて行われる。図３は調整用の回路であり、外部用の温度検出部６０の後段に加算部３５を設け、加算部３５の後段に、ループフィルタ３７、Ｄ／Ａ変換器２８を設けて構成される。この調整用の回路により、周波数差検出部２４の周波数差検出値Ｐ１、即ち温度検出部６０の温度検出値に応じた直流電圧が外部用のヒータ回路部２９に入力され、外部ブロック２内にて閉ループ制御が行われる。
【００３１】
そして発振装置を恒温槽内に入れた状態で恒温槽内の温度を−４０℃から８５℃まで例えば１℃間隔で昇温させて、夫々の温度において、外部ブロック２のＤ／Ａ変換器２８の入力値Ｐ２を求める。これにより図５に示すように外気温とＤ／Ａ入力値Ｐ２との関係が求まる。前記入力値Ｐ２は、外部用のヒータ回路部２９の電力指令値である。図４及び図５のグラフから外気温（恒温槽内の温度）を介して、図６に示すように周波数差検出値Ｐ１とＤ／Ａ変換部２８の入力値Ｐ２との関係が求まる。
【００３２】
（ステップ４）  
続いて内部ブロック１をオンにした状態で上述のフィードバック制御を行って内部用のヒータ回路部１９の電力を制御する（閉ループ制御を行う）と共に、外部ブロック２においてはステップＳ３にて求めた周波数差検出値Ｐ１とＤ／Ａ変換部２８の入力値Ｐ２との関係を用いてオープン制御を行って外部用のヒータ回路部２９の電力を制御する。オープン制御とは、メモリ３０に記憶された周波数差検出値Ｐ１とＰ２との関係データからＰ１に対応するＤ／Ａ変換部２８の入力値Ｐ２をＣＰＵ３１により読み出し、Ｄ／Ａ変換部２８の入力値Ｐ２をＤ／Ａ変換部に入力する制御である。このように内部ブロック１及び外部ブロック２をオンにした状態で恒温槽内の温度を−４０℃から８５℃まで変化させ、恒温槽内の温度と、内部ブロック１における周波数差検出値または電力指令値であるＤ／Ａ変換部１８の入力値と、の関係を求める。図７は、この関係データであり、縦軸に内部ブロック１におけるＤ／Ａ変換部１８の入力値Ｐ３をとっている。
【００３３】
この恒温槽内の温度とＤ／Ａ変換部１８の入力値Ｐ３との関係データがフラットでない場合、即ち、Ｄ／Ａ変換部１８の入力値が恒温槽内の温度により一定ではない場合には、図６に示す外部ブロック２における周波数差検出値Ｐ１とＤ／Ａ変換部２８の入力値Ｐ２との関係を調整する。
【００３４】
例えばＤ／Ａ変換部１８の入力値Ｐ３が恒温槽内の温度に対して一定ではなく、恒温槽内の温度の上昇に伴いＤ／Ａ変換部１８の入力値Ｐ３が上昇している場合には、図８に補正後の関係として示すようにメモリ３０に書き込まれたデータテーブルを変更することにより、周波数差検出値Ｐ１の増加に対して、Ｄ／Ａ変換部１８の入力値Ｐ２の増加率が大きくなるように変更する。一方で雰囲気温度上昇に伴いＤ／Ａ変換部１８の入力値Ｐ１が低くなっている場合には、データテーブルを変更することにより、周波数差検出値Ｐ１の増加に対するＤ／Ａ変換部１８の入力値Ｐ２の増加率が小さくなるように変更する。
【００３５】
そして周波数差検出値Ｐ１の増加に対するＤ／Ａ変換部１８の入力値Ｐ２の関係を変更し、その後、改めて恒温槽内の温度とＤ／Ａ変換部１８の入力値Ｐ３との関係データがフラットであるかを調べる。恒温槽内の温度とＤ／Ａ変換部１８の入力値Ｐ３との関係データがフラットでない場合には、恒温槽内の温度とＤ／Ａ変換部１８の入力値Ｐ３との関係データに従って、データテーブルを変更して、周波数差検出値Ｐ１の増加に対するＤ／Ａ変換部１８の入力値Ｐ２の関係を変更する。
【００３６】
恒温槽内の温度とＤ／Ａ変換部１８の入力値Ｐ３との関係データがフラットになった場合にはその時の周波数差検出値Ｐ１の増加に対するＤ／Ａ変換部１８の入力値Ｐ２の関係をパラメータ値設定部２５に記憶させる。関係データがフラットであるとは、製品のスペックに収まる程度の平坦性があればよい。
【００３７】
ステップＳ４において図７の関係を調べるために最初に外部ブロック２にて行うオープン制御は、この例では閉ループ制御を行った時の周波数差検出値Ｐ１、Ｄ／Ａ変換部２８の入力値Ｐ２を用いており、外部ブロック２において閉ループ制御を行うことと同じである。しかし図７の関係をフラットに追い込むときの作業については、例えば標準となる周波数差検出値Ｐ１、Ｄ／Ａ変換部２８の入力値Ｐ２の関係データを作成しておき、先ずこの標準データを用いて図７の関係データを取得し、次いで取得された関係データに基づいて周波数差検出値Ｐ１、Ｄ／Ａ変換部２８の入力値Ｐ２との関係を調整するようにしてもよい。
【００３８】
以上のことから、本実施形態では、内部ブロック１については閉ループ制御により内部用のヒータ回路部１９の電力制御を行い、外部ブロック２についてはオープン制御により外部用のヒータ回路部２９の電力制御を行って、結果として図７の関係がフラットになっていればよい。即ち、水晶振動子１０、１１が置かれている温度に対応する値が環境温度（外気温）に対して変化しないように調整されていればよい。
【００３９】
続いて上述の発振装置の作用について説明する。内部ブロック１においては既述のように閉ループ制御が行われ、内部用のヒータ回路部１９の電力制御が行われて、主及び副水晶振動子１０、１１の温度が一定化されるように制御ループが作用する。
【００４０】
外部ブロック２では、周波数差検出値に対応する入力値Ｐ２が読み出され、Ｄ／Ａ変換部２８に入力される。Ｄ／Ａ変換部の入力値Ｐ２は電力指令値に相当し、Ｄ／Ａ変換部２８から出力される直流電圧が外部用のヒータ回路部２９のパワートランジスタのベースに入力され、外部用のヒータ回路部２９の供給電力が制御される。既述のように雰囲気温度が低くなると外部用のヒータ回路部２９への供給電力が大きくなり、雰囲気温度が高くなると外部用のヒータ回路部２９への供給電力が小さくなるように制御される。そして外部ブロック２におけるこのようなオープン制御は、内部ブロック１において雰囲気温度の変化に対してＤ／Ａ変換部１８の入力値である電力指令値が変化しないように作用するので、製品の使用温度範囲、例えば−４０℃から８５℃においては一定化されている。ここで言う「変化しない」とは、製品に要求されるスペックに基づいて許容される変化幅以内であるという意味である。
【００４１】
上述実施の形態によれば、内部ブロック１に主、副水晶振動子１０、１１、主、副発振回路１２、１３及び内部用のヒータ回路部１９を設けると共に温度一定化のためのフィードバック制御を行う温度制御用の回路を設け、内部ブロック１の外側の外部ブロック２に外部用のヒータ回路部２９及び温度制御用の回路を設けている。そして外部ブロック２では、環境温度の変化に対して、内部ブロック１における水晶振動子１０、１１の雰囲気温度が安定するように事前に温度検出値と外部用のヒータ回路部２９の電力指令値との関係を把握してオープン制御を行っている。従って発振装置の環境温度の変化に対して水晶振動子１０、１１の雰囲気温度が安定するため、発振周波数について高い安定性が得られる。
【００４２】
ここで図１の回路を用いた実験例について述べる。図１の回路において、外部ブロック２を用いずに内部ブロック１だけで温度制御を行った場合において、発振装置が置かれる雰囲気を−４０℃から８５℃まで変化させたときの電圧制御発振器４２の出力周波数の変動は、２５ｐｐｂであった。周波数の変動の計算は、次のようにして行った。温度２０℃における周波数をｆ０とし、各温度における周波数をｆｔとし、−４０℃から８５℃における（ｆｔ−ｆ０）／ｆ０の値を温度に対してプロットすると、傾きがマイナスの直線(概ねの直線)が得られる。−４０℃では１５ｐｐｂであり、８５℃では−１０ｐｐｂであった。従って出力周波数の変動は、２５ｐｐｂとなる。
【００４３】
同様にして図１の回路（本発明）を用いて発振装置が置かれる雰囲気を−４０℃から８５℃まで変化させたときの電圧制御発振器４２の出力周波数の変動は、１ｐｐｂ以内に抑えることができる。このように出力周波数の変動を小さく抑えられる理由は、図７に示す関係を図６の関係を調整することにより自由に設定することができるからである。
【００４４】
外部ブロック２についてオープン制御を行う場合、環境温度に対する周波数の変動を、外部ブロック２について閉ループ制御を行う場合よりも小さく抑えることが望ましい。従って、図６に示す外部ブロック２における周波数差検出値Ｐ１とＤ／Ａ変換部２８の入力値Ｐ２との関係は、外部ブロック２について閉ループ制御を行うときの関係に対して、上記の周波数変動をより小さく抑えられる関係に設定することが好ましい。この観点とユーザ側の要請とを考量すると、上記の周波数変動が５ｐｐｂ以下に抑えられるように、上記の関係（外部ブロック２における周波数差検出値Ｐ１とＤ／Ａ変換部２８の入力値Ｐ２との関係）を設定することが望ましく、上記の周波数変動が１ｐｐｂ以下であればより好ましい。
【００４５】
上述の実施の形態では、温度検出部として水晶発振回路と周波数差検出部を用いているが、サーミスタを用いた場合にも同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１            内部ブロック
２            外部ブロック
３            第１の容器
４            第２の容器
６            内部用の温度検出部
１０          主水晶振動子
１１          副水晶振動子
１２          主発振回路
１３          副発振回路
１４、２４    周波数差検出部
１５          加算部
１８、２８    Ｄ／Ａ変換部
１９          内部用のヒータ回路部
２０          第３の水晶振動子
２１          第４の水晶振動子
２２          第３の発振回路
２３          第４の発振回路
２５          パラメータ値入力部
２９          外部用のヒータ回路部
３０          メモリ
３１          ＣＰＵ
６０          外部用の温度検出部
【図１】
2015126249.tif 000003
【図２】
2015126249.tif 000004
【図３】
2015126249.tif 000005
【図４】
2015126249.tif 000006
【図５】
2015126249.tif 000007
【図６】
2015126249.tif 000008
【図７】
2015126249.tif 000009
【図８】
2015126249.tif 000010