(57)【要約】【課題】  水晶振動子の発振周波数の周波数補正をなすに際して、高温時や周波数誤差が大なる場合に、周波数補正精度を常温時と同じに維持しつつ、周波数追性を良好とする。【解決手段】  検出温度が閾値Ｔより小の温度（常温）では、周波数補正シフト幅をＦ（ppm ）、周波数補正時間間隔をｔ１に設定し、検出温度が閾値Ｔに達すると（高温では）、周波数補正シフト幅は変えないでＦ（ppm ）とし、周波数補正時間間隔をｔ２（ｔ１＞ｔ２）に設定して、高温時には、周波数補正動作を早めて、周波数追従速度を大とする。このとき、周波数補正シフト幅は、常温時のＦ（ppm ）として維持することにより、周波数補正精度の劣化を抑止する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶振動子の発振周波数を補正する周波数補正システムであって、
周波数補正動作の時間間隔を、周波数補正のシフト幅を一定に維持しつつ、温度に応じて可変制御する手段を含むことを特徴とする周波数補正システム。
【請求項２】
前記手段は、前記周波数補正動作の時間間隔を、温度が所定閾値より低い場合には所定値とし、温度が前記所定閾値以上の場合には前記所定値より小なる値とすることを特徴とする請求項１記載の周波数補正システム。
【請求項３】
水晶振動子の発振周波数を補正する周波数補正システムであって、
周波数補正動作の時間間隔を、周波数補正のシフト幅を一定に維持しつつ、発振周波数誤差に応じて可変制御する手段を含むことを特徴とする周波数補正システム。
【請求項４】
前記手段は、前記周波数補正動作の時間間隔を、前記周波数誤差が所定閾値より低い場合には所定値とし、前記周波数誤差が前記所定閾値以上の場合には前記所定値より小なる値とすることを特徴とする請求項３記載の周波数補正システム。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか記載の周波数補正システムを用いたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項６】
水晶振動子の発振周波数を補正する周波数補正方法であって、
周波数補正動作の時間間隔を、周波数補正のシフト幅を一定に維持しつつ、温度に応じて可変制御するステップを含むことを特徴とする周波数補正方法。
【請求項７】
前記ステップは、前記周波数補正動作の時間間隔を、温度が所定閾値より低い場合には所定値とし、温度が前記所定閾値以上の場合には前記所定値より小なる値とすることを特徴とする請求項６記載の周波数補正方法。
【請求項８】
水晶振動子の発振周波数を補正する周波数補正方法であって、
周波数補正動作の時間間隔を、周波数補正のシフト幅を一定に維持しつつ、発振周波数誤差に応じて可変制御するステップを含むことを特徴とする周波数補正方法。
【請求項９】
前記ステップは、前記周波数補正動作の時間間隔を、前記周波数誤差が所定閾値より低い場合には所定値とし、前記周波数誤差が前記所定閾値以上の場合には前記所定値より小なる値とすることを特徴とする請求項８記載の周波数補正方法。
【請求項１０】
水晶振動子の発振周波数を補正する周波数補正方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
周波数補正動作の時間間隔を、周波数補正のシフト幅を一定に維持しつつ、温度に応じて可変制御する処理を含むことを特徴とするプログラム。
【請求項１１】
水晶振動子の発振周波数を補正する周波数補正方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
周波数補正動作の時間間隔を、周波数補正のシフト幅を一定に維持しつつ、発振周波数誤差に応じて可変制御する処理を含むことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は周波数補正システム及びその方法並びにそれを用いた無線通信装置に関し、特に無線通信装置に用いられる水晶振動子の発振周波数の補正方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機を含む無線通信端末には、水晶振動子が用いられており、この水晶振動子が生成する発振出力を用いて、無線基地局などの通信相手先無線通信装置から送信される高周波信号の受信、および通信相手先無線通信装置へ送信する高周波信号の送信を可能としている。一般に、水晶振動子を用いた発振回路の発振周波数は、温度変化の影響を受け易いために、無線通信端末には、温度補償回路であるＡＦＣ回路が設けられており、温度上昇により生じる水晶振動子の周波数誤差に対して補正をなすようになっている。
【０００３】
ここで、携帯電話機における周波数補正機能について説明する。従来の携帯電話機での周波数補正では、温度条件によらず周波数補正動作を一定時間間隔毎に行い、周波数誤差の変動が大きくなる高温時には、周波数補正のシフト幅をそれに伴って変化させることにより、周波数追従速度を加速させるようになっている。
【０００４】
いま、周波数補正動作の時間間隔をｔ（ｍｓｅｃ）毎とし、２５℃の常温時の周波数補正のシフト幅をＦ（ｐｐｍ）とする。そして、５０℃の高温時には、２５℃の常温時と比較して、５倍の周波数補正の追従速度とする必要があるとする。すると、５０℃の高温時には、周波数補正のシフト幅を、２５℃の常温時に比較して５倍とすることが必要になる。このときの周波数補正の時間間隔は前述したように２５℃の常温時と同じくｔ（ｍｓｅｃ）である。この従来例における周波数補正動作のための設定パラメータを、図５に、常温時（２５℃）と高温時（５０℃）とで比較して示している。
【０００５】
高温時における周波数追従速度は５Ｆ／ｔ（ｐｐｍ／ｍｓｅｃ）となり、常温時のそれ（Ｆ／ｔ（ｐｐｍ／ｍｓｅｃ））と比較して５倍となるが、周波数補正の精度は、周波数補正のシフト幅と同じになるので、５Ｆ（ｐｐｍ）以内となり、２５℃の常温時と比較して周波数補正の精度劣化が生ずることになる。
【０００６】
ここで、特許文献１を参照すると、温度変化が急激な場合には、温度補正動作の時間間隔を小さくし、逆に温度変化が緩やかな場合には、温度補正動作の時間間隔を大きくする技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−００８３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図５に示したような従来技術では、高温時においては、常温時の周波数補正動作の時間間隔を維持しつつ、周波数補正のシフト幅のみを大として、周波数追従速度を大きくするようにしているので、高温時には、常温時に比較して周波数補正の補正精度が劣化するという欠点がある。
【０００８】
また、特許文献１の技術では、低温や高温にかかわらず、温度変化の大小に応じて周波数補正動作の時間間隔を変化させるようになっており、高温時や常温時における周波数補正のシフト幅については全く考慮されていない。そのために、周波数補正精度が常温時と高温時で同一に維持されるという保証はないものである。
【０００９】
本発明の目的は、高温時や周波数誤差が大きい場合に、周波数補正の精度を、常温時と同じに維持したままで周波数追従を可能とした周波数補正回路及びその方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による周波数補正システムは、水晶振動子の発振周波数を補正する周波数補正システムであって、周波数補正動作の時間間隔を、周波数補正のシフト幅を一定に維持しつつ、温度に応じて可変制御する手段を含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明による他の周波数補正システムは、水晶振動子の発振周波数を補正する周波数補正システムであって、周波数補正動作の時間間隔を、周波数補正のシフト幅を一定に維持しつつ、発振周波数誤差に応じて可変制御する手段を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明による無線通信装置は、上記の周波数補正システムを用いたことを特徴とする。
【００１３】
本発明による周波数補正方法は、水晶振動子の発振周波数を補正する周波数補正方法であって、周波数補正動作の時間間隔を、周波数補正のシフト幅を一定に維持しつつ、温度に応じて可変制御するステップを含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明による他の周波数補正方法は、水晶振動子の発振周波数を補正する周波数補正方法であって、周波数補正動作の時間間隔を、周波数補正のシフト幅を一定に維持しつつ、発振周波数誤差に応じて可変制御するステップを含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明によるプログラムは、水晶振動子の発振周波数を補正する周波数補正方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、周波数補正動作の時間間隔を、周波数補正のシフト幅を一定に維持しつつ、温度に応じて可変制御する処理を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明による他のプログラムは、水晶振動子の発振周波数を補正する周波数補正方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、周波数補正動作の時間間隔を、周波数補正のシフト幅を一定に維持しつつ、発振周波数誤差に応じて可変制御する処理を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高温時や周波数誤差が大きい場合に、周波数補正のシフト幅は常温時と同一に維持しつつ、周波数補正動作の時間間隔をより小に設定することにより、周波数追従速度を加速すると共に、周波数補正の精度を常温時と同じとして劣化しないようにすることが可能となるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態の機能ブロック図であり、携帯電話機に本発明の周波数補正回路を適用した場合のものである。なお、図１のブロック図は従来例と同じであるが、周波数補正回路の動作が異なるものであり、その動作は図２のフローチャートに示されている。
【００１９】
図１を参照すると、本発明が適用される携帯電話機は、無線受信部１と、水晶振動子２と、受信ベースバンド部３と、周波数誤差検出部４と、周波数補正回路（ＡＦＣ回路）５と、温度センサ６と、送信ベースバンド部７と、無線送信部８とを有している。
【００２０】
無線受信部１は、図示せぬ無線基地局から送信される受信信号を受信するものであり、この受信信号は高周波信号であって、水晶振動子２から供給される発振出力を用いて受信処理を行って、受信ベースバンド部３及び周波数誤差検出部４へ供給する。水晶振動子２は、無線受信部１及び無線送信部８へ発振出力を供給する。また、水晶振動子２は、周波数補正回路５による制御によって周波数誤差に対する補正が可能となっている。
【００２１】
受信ベースバンド部３は、無線受信部１により受信された信号に対してベースバンド処理を行う。周波数誤差検出部４は、無線受信部１により受信された信号から水晶振動子２の周波数誤差の測定を行って周波数補正回路５へその測定結果を報告するものであり、周知の周波数カウンタ構成である。周波数補正回路５は、周波数誤差検出部４から報告された周波数誤差情報及び温度センサ６から報告された温度情報に基づいて、水晶振動子２を制御して周波数誤差の補正を行うものであり、ＡＦＣ回路であって、図２に示したフローチャートに基づく制御アルゴリズムに従って制御動作をなす。
【００２２】
送信ベースバンド部７は、無線基地局へ送信するベースバンド信号を生成する。無線送信部８は、水晶振動子２から供給される発振信号を用いて送信ベースバンド部７から受信した情報を高周波信号に変換し、無線基地局へ送信するものである。温度センサ６は、携帯電話機内部の回路基板上において、水晶振動子２の近くに搭載されて、水晶振動子２の周辺温度をモニタし、周波数補正回路５へ通知するものである。
【００２３】
以上は、一般的な携帯電話機の周波数補正機能に関連する部分の構成を示しているが、本構成は一般に知られたものであって、詳細な説明は省略する。前述した如く、本発明は周波数補正回路５の補正制御アルゴリズムに特徴があり、図２にその制御動作のフローチャートを示している。
【００２４】
本実施の形態では、周波数誤差の変動が大きくなる高温時には、常温時に比較して、周波数補正動作の時間間隔を短く設定することにより、周波数追従速度を加速させるが、そのときの周波数シフト幅は常温時の周波数補正シフト幅と同じに設定する。すなわち、５０℃の高温時には、例えば、２５℃の常温時と比べて、周波数補正動作の時間間隔を１／５とし、周波数補正のシフト幅は２５℃の常温時と同じくＦ（ｐｐｍ）とする。従って、周波数追従速度は５Ｆ／Ｔ（ｐｐｍ／ｍｓｅｃ）となり、常温時と比較して５倍の周波数誤差の追従速度が得られるが、周波数補正の精度は、常温時と同じくＦ（ｐｐｍ）以内となって、劣化は生じない。図３に、この場合の周波数補正動作のための設定パラメータを示している。
【００２５】
図２のフローチャートを用いて本発明の実施の形態の動作を詳述する。温度センサ６による温度測定が行われ（ステップＳ１）、周波数補正回路５へ通知される。周波数補正回路５において、閾値温度Ｔ（例えば、５０℃）と測定温度とが比較され（ステップＳ２）、測定温度がＴより低ければ、周波数補正シフト幅がＦ（ｐｐｍ）に設定され、次回の周波数補正動作がｔ１（ｍｓｅｃ）後になるように設定される（ステップＳ３）。そして、設定パラメータでの周波数補正の実行が行われる（ステップＳ４）。しかる後に、次回周波数補正処理待ちとなる（ステップＳ５）。このとき、タイマーがカウント開始となり、ｔ１（ｍｓｅｃ）経過後に次の周波数補正処理がなされることになる。
【００２６】
ステップＳ２において、測定温度がＴに達する（Ｔ以上になる）と、周波数シフト幅をＦ（ｐｐｍ）としたまま、次回の周波数補正動作がｔ２（ｍｓｅｃ）後になるように設定される（ステップＳ６）。なお、ｔ１＞ｔ２であるものとする。そして、設定パラメータで周波数補正の実行が行われる（ステップＳ７）。しかる後に、次回周波数補正処理待ちとなる（ステップＳ８）。このとき、タイマーがカウント開始となり、ｔ２（ｍｓｅｃ）経過後に、次の周波数補正処理がなされるのである。
【００２７】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。本実施の形態における携帯電話機の機能ブロックは、図１に示した先の実施の形態のそれと同一であるので、その説明は省略する。先の実施の形態と相違する部分は、周波数補正回路５の周波数補正制御アルゴリズムであり、その制御アルゴリズムの動作を図４のフローチャートに示している。図４のフローチャートにおいて、図２と同等ステップは同一符号によって示している。
【００２８】
図４を参照すると、先ず、周波数誤差検出部４による周波数誤差検出が行われる（ステップＳ１１）。この周波数誤差は周波数補正回路５へ通知されて、この周波数補正回路５において、閾値Ａと周波数誤差とが比較され（ステップＳ１２）、周波数誤差がＡより小さければ、ステップ３へ移行し、周波数誤差がＡに達する（Ａ以上になる）と、ステップＳ６へ移行することになる。
【００２９】
ステップＳ３の処理では、補正シフト幅がＦ（ｐｐｍ）に設定され、次回の周波数補正動作がｔ１（ｍｓｅｃ）後になるように設定されることになる。すなわち、周波数誤差が閾値Ａより小であれば、常温と同じパラメータ（Ｆ及びｔ１）が設定されることになる。また、ステップＳ６の処理では、補正シフト幅がＦ（ｐｐｍ）に設定され、次回の周波数補正動作がｔ２（ｍｓｅｃ）後になるように設定される（なお、ｔ１＞ｔ２である）。ステップＳ３〜Ｓ５の動作及びステップＳ６〜Ｓ８の動作は、先の実施の形態における図２に示した動作と同じである。
【００３０】
なお、本実施の形態では、温度の代りに周波数誤差を用いてパラメータの設定を行っているので、図１の温度センサを省くことができることは勿論である。
【００３１】
以上述べたように、本発明の各実施の形態においては、周波数のシフト幅Ｆを一定に維持しつつ周波数補正動作の時間間隔（周期）を可変としたので、温度が上昇して周波数誤差の変動が大きくなっても、周波数補正精度が劣化しない。また、周波数誤差が大きくなる条件下では、周波数補正動作の時間間隔を短くしているので、安定した周波数追従特性が得られる。更には、従来の携帯電話機のハードウェアを変更することなく、本発明の実施の形態を実現できるので、携帯電話機の性能向上が容易に可能となる。
【００３２】
更にはまた、周波数補正動作の精度を向上させているので、温度により周波数誤差の変動が大きく発生する安価な水晶振動子を用いても、十分な特性が得られるので、コスト低減にも寄与することになる。また、温度が常温で周波数誤差が少ない場合には、周波数補正の動作間隔を大としているので、周波数補正（ＡＦＣ）回路の動作頻度が少なくなって、携帯電話機の消費電流を低減できる。
【００３３】
上記各実施例では、携帯電話機に本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、無線通信端末を含む無線通信機器に広く適用できることは明らかである。また、図２，４に示した動作フローは、予めその動作手順をプログラムとしてＲＯＭなどの記録媒体に格納しておき、これをコンピュータ（ＣＰＵ）により読み取らせて実行できるよう構成できることは勿論である。
【００３４】
なお、上記の各実施の形態において、温度や周波数誤差を、一つの閾値ＴやＡと比較して、周波数補正時間間隔を２段階に変化するようにしているが、これら閾値をそれぞれ３以上に設定して、周波数補正時間間隔を複数段階に設定するようにすることができることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例の機能ブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の周波数補正動作の設定パラメータの例を示す図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図５】従来技術における周波数補正動作の設定パラメータの例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  無線受信部
２  水晶振動子
３  受信ベースバンド部
４  周波数誤差検出部
５  周波数補正（ＡＦＣ）回路
６  温度センサ
７  送信ベースバンド部
８  無線送信部
【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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