(57)【要約】【課題】  衛星搭載コンポーネントのうち、衛星内部に配信される基準タイミングに同期して周期動作を行うようなコンポーネントでは、オシレータが有するクロック精度誤差のため、周期タイミングにずれが生じることがあり、これを回避する自動補正機能付き周期タイマを得る。【解決手段】  基準タイミングの間隔を内部クロックによりカウントし、カウント値に従ってコンポーネントの周期タイミングを生成する。ユーザは予め周期タイミングの設定を「基準タイミングに対する分割数」として２の冪乗の値で与えて与えておき、基準タイミングの間隔のカウント値を分割数に従いビットシフトすることで周期タイマのカウント値を算出し、周期タイミングを生成する。【選択図】  図１
2013003870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的な基準タイミングを示す基準タイミング信号と、周期的な内部クロックのタイミングを示す内部クロック信号を入力し、前記基準タイミング信号の周期間隔を前記内部クロック信号のクロック数でカウントしたカウント値Ａを出力するカウンタと、
前記基準タイミング信号と、前記内部クロック信号を入力し、前記内部クロック信号のクロック数が、前記カウント値Ａを所定の分割数Ｎで除した値のカウント値Ｂに達する度に周期的にパルスを生成した周期タイミング信号を出力する周期タイミング生成回路と、
からなることを特徴とする自動補正機能付き周期タイマ。
【請求項２】
前記周期タイミング生成回路は、前記基準タイミング信号の現サイクルでカウントした前記内部クロック信号のクロック数が、前記基準タイミング信号の直前のサイクルで算出した前記カウント値Ｂに達する度に前記周期タイミング信号を出力することを特徴とする請求項１記載の自動補正機能付き周期タイマ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は自動補正機能付き周期タイマに関するものである。より詳しくは、衛星搭載のコンポーネントに対し、衛星の基準タイミングに同期した周期タイミングを生成する自動補正機能付き周期タイマに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
衛星に搭載されるコンポーネントには、衛星制御装置等から衛星内部に配信される衛星時刻等の基準タイミングに同期して、周期動作を行うものがある。このようなコンポーネントは、衛星の基準タイミングを受信すると、コンポーネント内部に搭載するオシレータ等のクロック源より供給されるクロックにより内部タイマを動作させて周期タイミングを生成し、生成した周期タイミングに基づき周期動作を行う（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】特開昭６２−２３２０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の衛星搭載コンポーネントは、このように衛星の基準タイミングを受信すると内部タイマを動作させ固定のカウント値を与えて周期タイミングを生成していたが、コンポーネント内部に搭載するオシレータ等のクロック精度が低いと、クロック誤差のために周期タイミングがジッタし、周期処理のタイミングがずれるという課題があった。また、基準タイミング毎に周期タイマを初期化する場合には、周期タイミングが２重に発生するという課題があった。
これらの課題を回避するには周期タイミングの精度を上げる必要があるが、このためにはコンポーネント内部に高価な高精度オシレータを搭載する必要があった。
【０００５】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、高価な高精度オシレータを搭載することなく、衛星の基準タイミングに精度良く同期した周期タイミングを供給可能な時刻同期装置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】
【０００６】
この発明に係る自動補正機能付き周期タイマは、周期的な基準タイミングを示す基準タイミング信号と、周期的な内部クロックのタイミングを示す内部クロック信号を受信し、前記基準タイミング信号の周期間隔を前記内部クロック信号のクロック数でカウントしたカウント値Ａを出力するカウンタと、前記基準タイミング信号と、前記内部クロック信号を受信し、前記内部クロック信号のクロック数が、前記カウント値Ａを所定の分割数Ｎで除した値のカウント値Ｂに達する度に周期的にパルスを生成した周期タイミング信号を出力する周期タイミング生成回路とからなる。ここで、分割数Nは２の冪乗の指数であり、周期タイミングは基準タイミングの間隔を２＾Nで分割したものとなる。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、衛星の基準タイミングに精度良く同期した周期タイミングを生成することができ、周期タイミングに起因した衛星搭載コンポーネントの誤動作を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る自動補正機能付き周期タイマ２０のブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る自動補正機能付き周期タイマ２０が生成する周期タイミングを説明する図である。
【図３】衛星内部の一般的な構成を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図３は衛星内部の制御装置やコンポーネント等の一般的な構成を示すブロック図である。
図３において、衛星制御装置１１は衛星全体の動作を司る装置である。衛星制御装置１１は衛星制御装置１１と情報の入出力を行うコンポーネント１２ａ、１２ｂ、・・、１２ｉに対し、動作の同期をとるための基準タイミング信号１０１を配信する。
コンポーネント１２ａ、１２ｂ、・・、１２ｉは自動補正機能付き周期タイマ２０ａ、２０ｂ、・・、２０ｉを備え、自動補正機能付き周期タイマ２０ａ、２０ｂ、・・、２０ｉは衛星制御装置１１が発する基準タイミング信号１０１を受信し、基準タイミング信号１０１に同期して各コンポーネントを動作させるための周期タイミング信号１０２を生成する。
【００１０】
図１は、この発明の実施の形態１に係る自動補正機能付き周期タイマ２０のブロック図を示した図である。
自動補正機能付き周期タイマ２０は、衛星の基準タイミング信号１０１と周期的な内部クロックのタイミングを示す内部クロック信号１１０を生成するオシレータ１（内部クロックともいう）が出力する内部クロック信号１１０を入力し、入力した基準タイミング信号１０１の周期間隔を内部クロック信号１１０のクロック数でカウントして、カウントしたカウント値（Ａ）１０３を出力するカウンタ２と、カウント値（Ａ）１０３を入力し、カウント値（Ａ）１０３を予め設定された分割数Ｎに従ってビットシフトさせ、ビットシフト後のカウント値（Ｂ）１０４を出力するビットシフタ３と、衛星の基準タイミング信号１０１と、内部クロック信号１１０と、カウント値（Ｂ）１０４を入力して周期タイミング信号１０２を生成する周期タイミング生成回路４とから構成される。
なお、分割数Ｎはコンポーネントを使用するユーザなどにより予め定められている値を用いる。
【００１１】
次に、この発明に係る自動補正機能付き周期タイマ２０の動作を図１、図２を用いて説明する。
図２は、衛星内の基準タイミング信号１０１と、周期タイミング生成回路４で生成される周期タイミング信号１０２のタイミングチャートを示す概略図である。
【００１２】
まず、ユーザは所望の周期タイミングに合わせて、予め分割数Ｎの設定を２の冪乗の値で与えておく（ステップＳ１０１）。あるいは、ユーザではなく衛星制御装置１１が各コンポーネントに対して分割数Ｎを自動で設定するものであってもよい。
【００１３】
カウンタ２は、オシレータ１から内部クロック信号１１０を入力する。また、衛星制御装置１１が発する衛星の基準タイミング信号１０１を入力する。
カウンタ２は、オシレータ１が出力する衛星の基準タイミング信号１０１の現サイクルＩにおける信号間隔（基準タイミング信号１０１の時間周期）を内部クロック信号１１０でカウントし、カウントしたカウント値（Ａ）１０３をビットシフタ３に出力する（ステップＳ１０２）。
なお、カウンタ２は順次、基準タイミング信号１０１の次のサイクルＩ+１の信号間隔のカウント値（Ａ）１０３、その次のサイクルＩ+２の信号間隔のカウント値（Ａ）１０３をビットシフタ３に出力する。
【００１４】
ビットシフタ３は、カウンタ２が出力するカウント値（Ａ）１０３と、予め指定された分割数Ｎと、内部クロック数１１０を入力する。
ビットシフタ３は得られたカウント値（Ａ）１０３を入力された分割数Ｎの値だけビットシフトさせ、ビットシフト後のカウント値（Ｂ）１０４を得る。すなわちビットシフト３はカウント値（Ａ）１０３を分割数Ｎで除した値を算出し、カウント値（Ｂ）１０４とする。  
ビットシフタ３はカウント値（Ｂ）１０４を周期タイミング生成回路４に出力する（ステップＳ１０３）。
【００１５】
周期タイミング生成回路４は、内部クロック信号１１０にて動作するカウンタ４１（図示せず）を有する。
衛星制御装置１１が出力する基準タイミング信号１０１の次のサイクルＩ+１において、カウンタ４１の値が入力されたカウント値（Ｂ）１０４に達すると、パルスを生成し周期タイミング信号１０２を出力する。そしてカウンタ４１の値をゼロクリアして再びカウントを開始する（ステップＳ１０４）。
【００１６】
周期タイミング生成回路４はこのように、基準タイミング信号の１つ前のサイクル（サイクルＩ）において算出したカウント値（Ｂ）を用い、基準タイミング信号の次のサイクル（サイクルＩ＋１）においてカウンタ４１のカウント数がカウント値（Ｂ）に達するとパルスを生成して周期タイミング信号１０２を出力していく。
【００１７】
このように構成された自動補正機能付き周期タイマ２０においては、オシレータ１（内部クロック）の内部クロックを利用して衛星の基準タイミングの間隔をカウントするようにしたことで、得られたカウント値（Ａ）１０３は内部クロックの誤差成分が含まれるものとなる。よって、ビットシフタ４でビットシフトした後のカウント値（Ｂ）１０４にも内部クロックの誤差成分が含まれることとなる。
【００１８】
従って、周期タイミング信号１０２をオシレータ１（内部クロック）を用いて生成する場合であっても、カウント値（Ｂ）１０４を与えることでオシレータ１（内部クロック）に含まれる誤差成分はキャンセルされ、衛星の基準タイミング信号と分割数Ｎに従ってほぼ正確に周期タイミングを生成することが可能となる。
【００１９】
このように本実施の形態の自動補正機能付き周期タイマによれば、宇宙空間の厳しい衛星搭載環境下において温度変動や経年劣化により内部クロックの誤差が生じる場合であっても、基準タイミングが入力される都度タイミング補正を実施して、正確な周期タイミング信号を生成し続けることができる。
各コンポーネント機器は自動補正機能付き周期タイマから出力される周期タイミング信号に同期することで、厳しい環境下においても安定して動作することが可能となる。
【００２０】
以下に、基準タイミング＝１[Hz]、内部クロック＝１０[MHz]、クロック誤差＝＋５０[ppm]、分割数Ｎ＝４とした場合の実施例を示す。すなわち、内部クロック＝10.0005[MHz]、周期タイミング周波数＝１６[Hz]である。
従来技術では、固定のカウント値＝625,000  にて周期タイミングを生成するため、その間隔は  1/{(1+50*10^-6)*10^7}*(625000)＝62.4969[ms]となり、クロック誤差がない場合の１６Hz間隔＝62.5000[ms]に対し、1周期あたり３．１[μs]の誤差が生じる。
【００２１】
一方、本発明では以下のとおりとなる。
基準タイミングの間隔を内部クロックでカウントすると、カウント値（Ａ）１０３＝(1+50*10^-6)*10^7＝10,000,500＝0x989874  となる。
これを4ビットシフトすると、カウント値（Ｂ）＝0x98987＝625,031  となる。
従い、周期タイマ生成回路にて、カウント値（Ｂ）に達するまで内部クロックにてカウンタを動作させた場合の時間は、1/{(1+50*10^-6)*10^7}*(625031+1)＝0.0625001[s]＝62.5001[ms]となり、クロック誤差がない場合に対し0.1[μs]の誤差となる。
これは従来の技術に比べ３０分の１であり、すなわち本発明によれば、各コンポーネントでは、正確な周期タイミングを刻むことができる。
なお、625031+1としているのは、カウンタが0からカウントを開始するためである。
【００２２】
なお、本実施の形態の周期タイミング生成回路４は、基準タイミング信号１０１の１つ前にあたるサイクル（Ｉ）においてカウントしたカウント値（Ａ）１０３から算出したカウント値（Ｂ）１０４に基づいて、今のサイクル（Ｉ+１）の基準タイミング信号１０１に同期した周期タイミング信号１０２を生成し出力するようにしたが、基準タイミング信号１０１の全てのサイクルで補正を行う必要がない場合は、他の形態をとってもよい。
例えば、所定の時間内におけるカウント値（Ａ）の平均をとり、その平均カウント値（Ａ）に基づいて、基準タイミング信号１０１に同期した周期タイミング信号１０２を出力するようにしてもよい。または、カウント値（Ａ）１０３が、予め定めた変化範囲を超えた場合には、直近のカウント値（Ａ）に基づいて、基準タイミング信号１０１に同期した周期タイミング信号１０２を出力するようにしてもよい。
【００２３】
また、本実施の形態では衛星に搭載される機器を例にとって説明したが、本発明は衛星搭載機器に限定されるものではなく、通信機器や計算機などの一般機器にあっても効果を奏するものである。
【符号の説明】
【００２４】
１  オシレータ、２  カウンタ、３  ビットシフタ、４  周期タイミング生成回路、１１  衛星制御装置、１２ａ、１２ｂ、１２ｉ  コンポーネント、２０ａ、２０ｂ、２０ｉ  自動補正機能付き周期タイマ、４１  カウンタ、１０１  基準タイミング信号、１０２  周期タイミング信号、１０３  カウント値（Ａ）、１０４  カウント値（Ｂ）、１１０  内部クロック信号、Ｎ  分割数。
【図１】
2013003870.tif 000003
【図２】
2013003870.tif 000004
【図３】
2013003870.tif 000005