(57)【要約】【課題】発振器に供給する制御値のエージング変動による変動量を精度良く予測する。【解決手段】変動量予測回路６は、基準時刻における周波数制御値の単位時間あたりの変動量である単位変動量を測定する遅延回路１１及び減算器１２と、基準時刻における単位変動量を示す初期変動量に基づいて、所定の時間間隔の整数倍の時間ごとに単位変動量を算出するタイマ１５、変動量保持部１６及び乗算器１７と、算出した単位変動量に基づいて、現在の変動量を予測する予測値補間部１９と、予測値補間部１９が予測した変動量を出力する予測値選択部２４と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数制御値に基づいて発振信号を出力する水晶発振器における、周波数エージングによる前記周波数制御値の変動量を予測する変動量予測回路であって、
基準時刻における前記周波数制御値の単位時間あたりの変動量である単位変動量を測定する変動量測定部と、
前記基準時刻における前記単位変動量を示す初期変動量に基づいて、所定の時間間隔の整数倍の時間ごとに前記単位変動量を算出する算出部と、
前記算出部が算出した前記単位変動量に基づいて、現在の前記変動量を予測する予測部と、
前記予測部が予測した前記変動量を出力する出力部と、
を備える変動量予測回路。
【請求項２】
前記単位変動量が前記初期変動量の１／Ｋ（ただし、Ｋ＞１）となるまでの時間間隔を測定する時間間隔測定部をさらに備え、
前記算出部は、前記時間間隔に対して、Ｋをｉ乗（ただし、ｉ＝１、２、３、・・・、ｎ）した値を乗算して得られる時間間隔ごとに前記単位変動量を１／Ｋ倍し、当該時間間隔おきに前記単位変動量を算出する、
請求項１に記載の変動量予測回路。
【請求項３】
前記単位変動量が、前記初期変動量に対して所定の比Ａ０になるまでの時間間隔ΔＴを測定する時間間隔測定部をさらに備え、
前記算出部は、時刻Ｔ１＋ｍ・ΔＴ（ただし、Ｔ１は基準時刻、ｍは２以上の整数）における前記単位変動量をＡ０ｍ−１として算出する、
請求項１に記載の変動量予測回路。
【請求項４】
前記基準時刻から所定の時間間隔ΔＴを測定する時間間隔測定部をさらに備え、
前記算出部は、前記基準時刻から前記時間間隔ΔＴが経過した後の時刻における前記単位変動量の前記基準時刻における前記単位変動量に対する比Ａ０を算出し、時刻Ｔ１＋ｍ・ΔＴ（ただし、Ｔ１は基準時刻、ｍは２以上の整数）における前記単位変動量をＡ０ｍ−１として算出する、
請求項１に記載の変動量予測回路。
【請求項５】
前記単位変動量が算出された時刻からの経過時間と、当該経過時間における前記単位変動量からの変化率とを関連付けて複数記憶するテーブルをさらに備え、
前記予測部は、前記変動量を予測する時点までに算出された前記単位変動量及び前記テーブルに記憶されている前記変化率に基づいて、現在の前記変動量を予測する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の変動量予測回路。
【請求項６】
前記単位変動量の変化量を測定する測定部をさらに備え、
前記出力部は、前記単位変動量の変化量が所定量以上の場合に、前記予測部が予測した変動量を選択し、前記単位変動量の変化量が前記所定量未満の場合に、前記初期変動量を前記変動量として選択し、選択した前記変動量を出力する、
請求項１から５のいずれか１項に記載の変動量予測回路。
【請求項７】
前記出力部は、前記単位変動量の変化量が前記所定量未満の場合に、選択された前記変動量を補正し、補正した前記変動量を出力する、
請求項６に記載の変動量予測回路。
【請求項８】
入力される周波数制御値に基づいて発振信号を出力する水晶発振器と、
基準信号の位相と、前記水晶発振器から出力された発振信号の位相とを比較し、位相差に応じた電圧を出力する位相比較器と、
前記位相比較器から出力された電圧を、前記水晶発振器を制御する前記周波数制御値に変換して出力するループフィルタと、
前記ループフィルタが出力する前記周波数制御値に基づいて前記変動量を予測する、請求項１から７のいずれか１項に記載の変動量予測回路と、
前記基準信号が入力されている場合に前記周波数制御値を前記水晶発振器に出力し、前記基準信号が入力されていない場合に、前記周波数制御値に前記変動量を加算して前記水晶発振器に出力する加算部と、
を備えるエージング補償回路。
【請求項９】
前記ループフィルタと前記変動量予測回路との間に、前記ループフィルタが出力する前記周波数制御値の移動平均を算出して前記変動量予測回路に出力する移動平均算出回路をさらに備える、
請求項８に記載のエージング補償回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変動量予測回路及びエージング補償回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外部から入力された基準信号と発振器から出力された発振信号との位相差が一定になるように発振器に対してフィードバック制御を行い、安定的に発振信号を出力させるＰＬＬ回路が知られている。このようなＰＬＬ回路では、基準信号が入力されなくなった場合に、発振器から安定的に発振信号を出力することが行われている。例えば、ループフィルタから温度補償電圧発生回路に切り替え、温度補償電圧発生回路からの出力電圧を発振器に供給することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１０６９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、発振器に水晶振動子を用いる場合、時間の経過に従って発振信号の周波数が変動するエージング変動が発生することが知られている。しかしながら、従来のＰＬＬ回路では、エージング変動については考慮されていないため、基準信号が入力されなくなると、時間の経過に従って発振信号の周波数が変動するという問題があった。
【０００５】
エージング変動は、一般的に対数曲線を描くことが知られている。そこで、水晶振動子のエージング変動の対数曲線に基づいて発振信号の周波数の変動を抑制するための補償制御を行うことで、発振信号の周波数変動量を低減することができる。しかし、曲線の曲率や絶対周波数には個体差があるので、それぞれのエージング変動に合わせた補償制御をすることは困難であった。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、発振器のエージング変動による周波数変動を補償する簡易な方法を提供することを目的とする。また、本発明は、適切にエージング補償を行うことができるエージング補償回路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】
【０００７】
本発明の第１の態様に係る変動量予測回路は、周波数制御値に基づいて発振信号を出力する水晶発振器における、周波数エージングによる前記周波数制御値の変動量を予測する変動量予測回路であって、基準時刻における前記周波数制御値の単位時間あたりの変動量である単位変動量を測定する変動量測定部と、前記基準時刻における前記単位変動量を示す初期変動量に基づいて、所定の時間間隔の整数倍の時間ごとに前記単位変動量を算出する算出部と、前記算出部が算出した前記単位変動量に基づいて、現在の前記変動量を予測する予測部と、前記予測部が予測した前記変動量を出力する出力部と、を備える。
【０００８】
上記の変動量予測回路は、前記単位変動量が前記初期変動量の１／Ｋ（ただし、Ｋ＞１）となるまでの時間間隔を測定する時間間隔測定部をさらに備え、前記算出部は、前記時間間隔に対して、Ｋをｉ乗（ただし、ｉ＝１、２、３、・・・、ｎ）した値を乗算して得られる時間間隔ごとに前記単位変動量を１／Ｋ倍し、当該時間間隔おきに前記単位変動量を算出してもよい。
【０００９】
また、上記の変動量予測回路は、前記単位変動量が、前記初期変動量に対して所定の比Ａ０になるまでの時間間隔ΔＴを測定する時間間隔測定部をさらに備え、前記算出部は、時刻Ｔ１＋ｍ・ΔＴ（ただし、Ｔ１は基準時刻、ｍは２以上の整数）における前記単位変動量をＡ０ｍ−１として算出してもよい。
【００１０】
また、上記の変動量予測回路は、前記基準時刻から所定の時間間隔ΔＴを測定する時間間隔測定部をさらに備え、前記算出部は、前記基準時刻から前記時間間隔ΔＴが経過した後の時刻における前記単位変動量の前記基準時刻における前記単位変動量に対する比Ａ０を算出し、時刻Ｔ１＋ｍ・ΔＴ（ただし、Ｔ１は基準時刻、ｍは２以上の整数）における前記単位変動量をＡ０ｍ−１として算出してもよい。
【００１１】
また、前記変動量予測回路は、前記単位変動量が算出された時刻からの経過時間と、当該経過時間における前記単位変動量からの変化率とを関連付けて複数記憶するテーブルをさらに備え、前記予測部は、前記変動量を予測する時点までに算出された前記単位変動量及び前記テーブルに記憶されている前記変化率に基づいて、現在の前記変動量を予測してもよい。
【００１２】
また、前記変動量予測回路は、前記単位変動量の変化量を測定する測定部をさらに備え、前記出力部は、前記単位変動量の変化量が所定量以上の場合に、前記予測部が予測した変動量を選択し、前記単位変動量の変化量が前記所定量未満の場合に、前記初期変動量を前記変動量として選択し、選択した前記変動量を出力してもよい。
また、前記出力部は、前記単位変動量の変化量が前記所定量未満の場合に、選択された前記変動量を補正し、補正した前記変動量を出力してもよい。
【００１３】
本発明の第２の態様に係るエージング補償回路は、入力される周波数制御値に基づいて発振信号を出力する水晶発振器と、基準信号の位相と、前記水晶発振器から出力された発振信号の位相とを比較し、位相差に応じた電圧を出力する位相比較器と、前記位相比較器から出力された電圧を、前記水晶発振器を制御する前記周波数制御値に変換して出力するループフィルタと、前記ループフィルタが出力する前記周波数制御値に基づいて前記変動量を予測する、第１の態様に係る変動量予測回路と、前記基準信号が入力されている場合に前記周波数制御値を前記水晶発振器に出力し、前記基準信号が入力されていない場合に、前記周波数制御値に前記変動量を加算して前記水晶発振器に出力する加算部と、を備える。
【００１４】
また、前記エージング補償回路は、前記ループフィルタと前記変動量予測回路との間に、前記ループフィルタが出力する前記周波数制御値の移動平均を算出して前記変動量予測回路に出力する移動平均算出回路をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、発振器のエージング変動による周波数変動を簡易な方法で補償することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態に係るエージング補償回路の回路構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る変動量予測回路の回路構成図である。
【図３】第１の実施形態に係る変動量の時間的な変化と変動量保持部が保持する単位変動量とを示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る時間間隔を等分したときの例を示す図である。
【図５】第１の実施形態におけるルックアップテーブルに記憶されている変動率情報を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る変動量予測回路の回路構成図である。
【図７】第２の実施形態に係る制御電圧の変動量の時間的な変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第１の実施形態＞
［エージング補償回路１の構成］
図１は、第１の実施形態に係るエージング補償回路１の回路構成図である。
エージング補償回路１は、水晶発振器２と、位相比較器３と、ループフィルタ４と、移動平均算出回路５と、変動量予測回路６と、加算部７と、加算部８とを備える。
【００１８】
水晶発振器２は、水晶振動子を備えており、加算部８から出力された周波数制御値としての制御電圧に基づいて水晶振動子を発振させることにより発振信号を生成する。水晶発振器２は、発振信号を外部に出力するとともに、位相比較器３に出力する。
位相比較器３は、外部から入力される基準信号（例えば、１秒に１回入力されるＧＰＳのパルス信号）が入力されている場合、当該基準信号の位相と、水晶発振器２から出力された発振信号の位相とを比較し、位相差に応じた電圧を出力する。また、位相比較器３は、基準信号が入力されていない場合、出力を行わない。
【００１９】
ループフィルタ４は、位相比較器３から出力された電圧を、水晶発振器２を制御する制御電圧に変換する。ループフィルタ４は、制御電圧を加算部７に出力するとともに、移動平均算出回路５に出力する。
【００２０】
移動平均算出回路５は、位相比較器３に基準信号が入力されている場合、ループフィルタ４から入力された制御電圧の移動平均を算出し、変動量予測回路６に出力する。また、移動平均算出回路５は、位相比較器３に基準信号が入力されていない場合、最後に出力した値を保持して出力する。移動平均算出回路５を備えることにより、ノイズ等による制御電圧の変動が、変動量予測回路６に対して影響を及ぼすことを軽減することができる。
【００２１】
変動量予測回路６は、ループフィルタ４が出力し、移動平均算出回路５を介して入力された制御電圧に基づいて、水晶発振器２の周波数エージングによる制御電圧の変動量を予測する。変動量予測回路６は、周波数エージングによる制御電圧の変動量の時間的な変化を示す曲線が対数曲線を示すものとして、所定の時間間隔ごとに対数曲線の傾き（後述の単位変動量）を算出し、傾きに基づいて制御電圧の変動量を予測する。変動量予測回路６は、位相比較器３に基準信号が入力されている場合、出力を行わず、位相比較器３に基準信号が入力されなくなると、最後に予測した変動量を保持し、当該変動量を出力する。変動量予測回路６の詳細については後述する。
【００２２】
加算部７は、位相比較器３に基準信号が入力されている場合に、ループフィルタ４から出力された制御電圧を加算部８に出力する。また、加算部７は、位相比較器３に基準信号が入力されていない場合に、ループフィルタ４から出力された制御電圧に変動量予測回路６が予測した変動量を加算して加算部８に出力する。
加算部８は、加算部７から出力された電圧の符号を逆にして水晶発振器２に出力する。
【００２３】
続いて、変動量予測回路６の詳細について説明する。図２は、第１の実施形態に係る変動量予測回路６の回路構成図である。図３は、第１の実施形態に係る制御電圧の変動量の時間的な変化を示す図である。ここで、図３における縦軸は制御電圧の変動量を示し、横軸は変動量予測回路６により変動量の測定を開始した時刻からの経過時間を示している。
【００２４】
変動量予測回路６は、遅延回路１１と、減算器１２と、初期変動量保持部１３と、時間間隔測定部１４と、タイマ１５と、変動量保持部１６と、乗算器１７と、ルックアップテーブル１８と、予測部としての予測値補間部１９と、加算部２０と、遅延回路２１と、遅延回路２２と、減算器２３と、出力部としての予測値選択部２４とを備える。
【００２５】
遅延回路１１及び減算器１２は、変動量測定部として機能し、制御電圧の電圧値の単位時間あたりの変動量（対数曲線の傾き）を示す単位変動量を測定する。
具体的には、遅延回路１１は、位相比較器３に基準信号が入力されている場合、移動平均算出回路５から入力された制御電圧の電圧値を単位時間遅延させる。遅延回路１１は、遅延させた制御電圧の電圧値を減算器１２に入力する。また、遅延回路１１は、位相比較器３に基準信号が入力されなくなると、最後に算出した制御電圧の電圧値を保持し、当該電圧値を減算器１２に入力する。
【００２６】
減算器１２は、移動平均算出回路５から直接入力された制御電圧の電圧値と、遅延回路１１によって遅延された制御電圧の電圧値との差分を算出する。この差分は、制御電圧の単位変動量となる。減算器１２は、算出した差分を、初期変動量保持部１３、時間間隔測定部１４、遅延回路２２及び減算器２３に出力する。
【００２７】
なお、遅延回路１１は、単位時間とは異なる所定時間にわたって制御電圧の電圧値を遅延させてもよい。この場合、減算器１２の後段に、減算器１２が出力した差分を所定時間で除算する除算器を設けることにより、単位変動量を算出してもよい。
初期変動量保持部１３は、位相比較器３に基準信号が入力されなくなってから、遅延回路１１から最初に出力された単位変動量を、基準時刻Ｔ１における制御電圧の初期変動量として保持する。
【００２８】
時間間隔測定部１４は、単位変動量が、基準時刻における単位変動量を示す初期変動量の１／Ｋ（Ｋ＞１）となるまでの時間間隔を測定する。ここで、第１の実施形態では、説明を簡略にするため、Ｋが２であるものとして説明を進める。
具体的には、時間間隔測定部１４は、遅延回路１１から出力された単位変動量をモニタリングし、単位変動量が初期変動量の１／２となるまでの時間間隔ΔＴを測定する。時間間隔測定部１４は、Ｔ１から時間間隔ΔＴだけ経過した時刻Ｔ２において、時間間隔ΔＴをタイマ１５に出力する。
【００２９】
タイマ１５、変動量保持部１６及び乗算器１７は、算出部として機能し、所定の時間間隔の整数倍の時間ごとに、基準時刻における単位変動量に基づいて単位変動量を算出する。本実施形態におけるタイマ１５、変動量保持部１６及び乗算器１７は、時間間隔測定部１４が測定した時間間隔ΔＴに対して、Ｋ（ここでは、Ｋ＝２）をｉ乗（ただし、ｉ＝１、２、３、・・・、ｎ）した値Ｋｉを乗算して得られる時間間隔ごとに単位変動量を１／Ｋ倍し、時間間隔ごとの単位変動量を算出する。
【００３０】
具体的には、タイマ１５は、時間間隔測定部１４が時間間隔ΔＴを出力したことに応じて、初期設定として、処理開始信号を変動量保持部１６に出力する。例えば、タイマ１５は、時刻Ｔ２において処理開始信号を変動量保持部１６に出力する。
【００３１】
その後、タイマ１５は、以下の式に基づいて、時間間隔ΔＴｉを算出する。
ΔＴｉ＝ΔＴ＊２ｉ（ただし、ｉ＝１、２、３、・・・、ｎ）
ここで、ｉの初期値は１であり、ｉは１ずつ加算されるものとする。タイマ１５は、時間間隔ΔＴｉを算出すると、時間間隔ΔＴｉを計時する。そして、タイマ１５は、時間間隔ΔＴｉが経過すると、変動量保持部１６に処理開始信号を出力する。例えば、タイマ１５は、図３に示すように、時刻Ｔ２から２ΔＴ経過した時刻Ｔ３、時刻Ｔ３から４ΔＴ経過した時刻Ｔ４に、処理開始信号を変動量保持部１６に出力する。
【００３２】
変動量保持部１６は、タイマ１５から処理開始信号が出力されると、単位変動量を追加して保持する処理を実行する。
具体的には、変動量保持部１６は、タイマ１５から処理開始信号が出力されると、保持している単位変動量のうち、最も新しく保持した単位変動量を乗算器１７に出力する。ここで、変動量保持部１６は、初めて処理を行う時刻Ｔ２においては、単位変動量を保持していないことから、初期変動量保持部１３が保持している初期変動量を取得して乗算器１７に出力する。乗算器１７は、入力された単位変動量に１／２を乗算し、算出結果を変動量保持部１６に出力する。変動量保持部１６は、乗算器１７が出力した算出結果を新たな単位変動量として保持する。これにより、変動量保持部１６は、時刻Ｔ１、Ｔ２・・・、Ｔｉのそれぞれにおける単位変動量を保持する。
【００３３】
ルックアップテーブル１８は、単位変動量が算出された時刻からの経過時間と、当該経過時間における単位変動量からの変化率とを関連付けて記憶する。具体的には、ルックアップテーブル１８は、２をＭ乗した値２Ｍ（ただし、Ｍは自然数）で時間間隔ΔＴｉを等分したときの分割点それぞれにおける単位変動量の減少率を記憶する。ここで、制御電圧の特性は対数曲線を示すことから、各時間間隔（ΔＴ、２ΔＴ、４ΔＴ、・・・）を、２Ｍで等分すると、各時間間隔のそれぞれの分割点における減少率は同じ値となる。例えば、Ｔ２から１／８＊２ΔＴだけ経過した時刻における減少率は、Ｔ３から１／８＊４ΔＴだけ経過した時刻における減少率と等しい。
【００３４】
図４は、第１の実施形態に係る時間間隔ΔＴｉを等分したときの例を示す図である。図５は、第１の実施形態におけるルックアップテーブル１８に記憶されている変動率情報を示す図である。図４及び図５は、Ｍを３とし、時間間隔ΔＴｉを８等分したときの例を示している。ルックアップテーブル１８は、時間間隔ΔＴｉを８等分したときのそれぞれの分割点における時刻Ｔｉからの経過時間（例えば、１／８ΔＴｉ、２／８ΔＴｉ、・・・、７／８ΔＴｉ）と、時刻Ｔｉにおける単位変動量を基準としたときの、それぞれの分割点における単位変動量の減少率とを関連付けて変動率情報として記憶する。
【００３５】
ここで、各時間間隔のそれぞれの分割点における減少率は同じ値となることから、ルックアップテーブル１８に記憶されている減少率を用いて、時間間隔内の時刻（例えば、時刻Ｔ２と時刻Ｔ３との間の複数の時刻）における単位変動量を算出することができる。例えば、Ｔ２から１／８＊２ΔＴだけ経過した時刻における減少率、及びＴ３から１／８＊４ΔＴだけ経過した時刻における減少率は、いずれも、図５に示す１／８ΔＴｉに対応する減少率を参照すればよく、この場合の減少率は「０．８９」となる。なお、ルックアップテーブル１８に記憶される減少率の値は、近似曲線の積分値が、近似対象の制御電圧の電圧値の積分値と近くなるように設定される。このようにすることで、水晶発振器２の発振信号の位相誤差を抑制することができる。
【００３６】
予測値補間部１９は、変動量保持部１６及び乗算器１７が算出した単位変動量に基づいて、制御電圧の現在の変動量を予測する。具体的には、予測値補間部１９は、制御電圧の変動量を予測する時点までに算出された単位変動量及びルックアップテーブル１８に記憶されている複数の変化率に基づいて、制御電圧の現在の変動量を予測する。
【００３７】
例えば、予測値補間部１９は、ルックアップテーブル１８に記憶されている複数の変化率に基づいて、ある単位変動量を算出した時間から、次の単位変動量を算出した時間までの間の各時間における変動量の増分を算出し、この増分を合計することによって制御電圧の現在の変動量を予測する。
【００３８】
加算部２０及び遅延回路２１は、積算器として機能する。加算部２０及び遅延回路２１は、初期変動量保持部１３が保持している初期変動量（傾き）を積分することにより現在の変動量を算出する。例えば、水晶発振器２の動作開始から十分な時間が経過した後、基準信号が入力されなくなると、変動量は、ほぼ線形的に増加する。加算部２０及び遅延回路２１は、線形的な増加傾向に対応した変動量を簡易に算出することができる。
【００３９】
遅延回路２２及び減算器２３は、測定部として機能し、単位変動量の変化量を測定する。
遅延回路２２は、位相比較器３に基準信号が入力されている場合、減算器１２から出力された差分の値を単位時間遅延させる。遅延回路２２は、遅延させた差分の値を減算器２３に出力する。また、遅延回路２２は、位相比較器３に基準信号が入力されなくなると、最後に算出した差分の値を保持し、当該差分の値を減算器２３に入力する。
減算器２３は、遅延回路２２から出力された差分の値と、遅延回路２２によって遅延された差分の値との差分を算出する。算出された差分は、単位変動量の変化量となる。減算器２３は、単位変動量の変化量を予測値選択部２４に出力する。
【００４０】
予測値選択部２４は、予測値補間部１９が予測した変動量、又は遅延回路２１が出力した現在の変動量を加算部７に出力する。具体的には、予測値選択部２４は、減算器２３から出力された単位変動量の変化量が所定量以上の場合に、予測値補間部１９が予測した変動量を選択し、単位変動量の変化量が所定量未満の場合に、遅延回路２１から出力された変動量を選択する。
【００４１】
より具体的には、予測値選択部２４は、単位変動量が初期変動量の半分となった後、すなわち、時間間隔測定部１４が時間間隔ΔＴを測定し終えた後において、予測値補間部１９が予測した変動量を選択する。また、予測値選択部２４は、単位変動量が初期変動量の半分になる前、すなわち、時間間隔測定部１４が時間間隔ΔＴを測定し終える前において、遅延回路２１から出力された変動量を制御電圧の変動量として選択する。そして、予測値選択部２４は、選択した変動量を出力する。
【００４２】
なお、予測値選択部２４は、単位変動量の変化量が所定量未満の場合に、選択した変動量を補正してもよい。例えば、予測値選択部２４は、初期変動量が時間に従って線形的に減少するものとして、選択した変動量を補正してもよい。このようにすることで、時間間隔ΔＴを測定し終える前であっても、制御電圧の変動量を精度良く予測することができる。
【００４３】
また、予測値選択部２４は、時間間隔測定部１４が時間間隔ΔＴを測定し終える前において、単位変動量の変化量が増加傾向の場合には１次直線近似を行うことにより選択した変動量を補正し、単位変動量が減少傾向の場合には選択した変動量を補正せずに出力してもよい。
【００４４】
［第１の実施形態の効果］
以上説明したように、第１の実施形態に係る変動量予測回路６は、周波数制御値の単位時間あたりの変動量を示す単位変動量を測定する遅延回路１１及び減算器１２と、単位変動量が、基準時刻における初期変動量の１／Ｋとなるまでの時間間隔を測定する時間間隔測定部１４と、時間間隔に対して、Ｋｉを乗算して得られる時間間隔ごとに単位変動量を１／Ｋ倍し、時間間隔ごとの単位変動量を算出するタイマ１５、変動量保持部１６及び乗算器１７と、算出した単位変動量に基づいて、現在の変動量を予測する予測値補間部１９と、予測値補間部１９が予測した変動量を出力する予測値選択部２４とを備える。
【００４５】
このようにすることで、変動量予測回路６は、測定した単位変動量に基づいて、時間間隔ごとの単位変動量を算出し、算出した単位変動量に基づいて現在の変動量を予測するので、水晶発振器２が備える水晶振動子の個々のエージング特性に対応して制御電圧の変動量を精度良く予測することができる。
【００４６】
予測値補間部１９は、変動量を予測する時点までに算出された単位変動量及びルックアップテーブル１８に記憶されている変化率に基づいて、制御電圧の現在の変動量を予測する。このようにすることで、単位変動量を測定した時刻の間の時刻についても、制御電圧の変動量を精度良く算出することができる。
【００４７】
また、第１の実施形態に係るエージング補償回路１は、位相比較器３に基準信号が入力されていない場合に、ループフィルタ４から出力された制御電圧に変動量予測回路６が予測した変動量を加算して水晶発振器２に出力するので、基準信号が入力されていない場合において、適切にエージング補償を行うことができる。
【００４８】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態においては、周波数エージングによる制御電圧の変動量の時間的な変化を示す曲線が対数曲線を示すものとしていたが、第２の実施形態においては、周波数エージングによる制御電圧の変動量の時間的な変化を示す曲線が指数曲線を示すという点で、第１の実施形態と異なる。
【００４９】
図６は、第２の実施形態に係る変動量予測回路６の回路構成図である。図６に示す変動量予測回路６においては、乗算器１７に、基準時刻Ｔ１における単位変動量に対して所定の比Ａ０が入力されている点で、図３に示した第１の実施形態における変動量予測回路６と異なる。また、ルックアップテーブル１８が記憶しているデータが、第１の実施形態におけるルックアップテーブル１８と異なっている。
【００５０】
図７は、第２の実施形態に係る制御電圧の変動量の時間的な変化を示す図である。ここで、図７における縦軸は、図３と同様に、制御電圧の変動量を示し、横軸は変動量予測回路６により変動量の測定を開始した時刻からの経過時間を示している。
【００５１】
本実施形態における時間間隔測定部１４は、単位変動量（図７に示す指数曲線の傾き）が、基準時刻Ｔ１における単位変動量に対して所定の比Ａ０になるまでの時間間隔ΔＴを測定する。算出部として機能するタイマ１５、変動量保持部１６及び乗算器１７は、時刻Ｔ１＋ｍ・ΔＴ（ただし、Ｔ１は基準時刻、ｍは２以上の整数）における単位変動量をＡ０ｍ−１として算出する。具体的には、図７における時刻Ｔ２における単位変動量は、Ａ０であり、時刻Ｔ３における単位変動量は、Ａ０２であり、時刻Ｔ４における単位変動量は、Ａ０３である。
【００５２】
ルックアップテーブル１８は、２Ｍ（ただし、Ｍは自然数）で時間間隔ΔＴｉを等分したときの分割点それぞれにおける単位変動量の減少率に対応する係数を有している。それぞれの分割点における係数は、近似曲線の積分値が、近似する対象となる指数減衰曲線の積分値付近になるように設定されている。このようにすることで、位相誤差、すなわち周波数誤差の時間積分を抑制することができる。
【００５３】
予測値補間部１９は、制御電圧の変動量を予測する時点までに算出された単位変動量及びルックアップテーブル１８に記憶されている複数の係数に基づいて、制御電圧の現在の変動量を予測する。
【００５４】
以上説明したように、エージング特性曲線が指数曲線である場合には、所定の時間間隔ΔＴごとの単位変動量を容易に算出できるので、個体差に依存しない補償曲線を、第１の実施形態よりも簡易に得ることができる。
なお、時間間隔測定部１４は、測定期間中に単位変動量（傾き）がＡ０まで減少しなかった場合、一次直線等の変化率を用いて得られる補償値を使用してもよい。
【００５５】
（変形例）
第２の実施形態の上記の説明においては、時間間隔測定部１４が、単位変動量（図７に示す指数曲線の傾き）が、基準時刻Ｔ１における単位変動量に対して所定の比Ａ０になるまでの時間間隔ΔＴを測定した。これに対して、時間間隔測定部１４は、基準時刻Ｔ１に対して所定の時間間隔ΔＴが経過した後の時刻Ｔ２における単位変動量Ａ０を求め、算出部として機能するタイマ１５、変動量保持部１６及び乗算器１７は、時間間隔測定部１４が求めたＡ０を用いて各時刻における単位変動量を算出してもよい。
【００５６】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００５７】
１・・・エージング補償回路、２・・・水晶発振器、３・・・位相比較器、４・・・ループフィルタ、５・・・移動平均算出回路、６・・・変動量予測回路、７・・・加算部、８・・・加算部、１１・・・遅延回路、１２・・・減算器、１３・・・初期変動量保持部、１４・・・時間間隔測定部、１５・・・タイマ、１６・・・変動量保持部、１７・・・乗算器、１８・・・ルックアップテーブル、１９・・・予測値補間部、２０・・・加算部、２１・・・遅延回路、２２・・・遅延回路、２３・・・減算器、２４・・・予測値選択部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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