(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＴタイプ時計用水晶により形成された時間基準を含む時計システムに取り付けることが可能な高周波信号発生器（５０，７６）であって、
低周波数である第１の周波数（ｆ１）の第１の信号（Ｘ１）を供給する第１の発振器（５１）と、
制御電圧（Ｕ）を受信する第２の発振器であって、その受信に応答して、高周波数である第２の周波数（ｆ２）の第２の信号（Ｘ２）を供給する第２の発振器（５６）と、
前記第２の信号を受信する第１の分周器（６０）であって、前記第２の周波数を第１の分周率（Ｎ）で割った低周波数である第３の周波数（ｆ３）の第３の信号（Ｘ３）を供給する第１の分周器（６０）と、
前記第３の周波数と前記第１の周波数を比較する周波数比較器（５２）であって、その比較に応答して、第１と第２の制御信号（ＤＯＷＮ、ＵＰ）を供給する周波数比較器（５２）と、
フィルタ（５４）を含む制御ループであって、前記フィルタ（５４）が前記制御信号を受信し、その受信に応答して前記制御電圧を供給し、公称周波数（ｆ０）の前記第２の周波数を供給させる、制御ループと、そして
前記第１の周波数および第３の周波数の関数として、前記制御ループの状態を含む標識（ＬＣＫ）を供給する標識供給手段（５８）であって、前記制御ループがロックされる場合、またはロックされない場合に、前記フィルタ（５４）の帯域がそれぞれ狭くなるか、または広くなるように、前記標識（ＬＣＫ）を受信し、その受信に応答して制御電流（Ｉ）を供給する制御手段（６４）を前記フィルタが含む、標識供給手段（５８）と
を含み、
前記第１の信号が低周波信号であり、かつ
前記第１の発振器が前記低周波数である前記第１の信号を供給することができる時計用水晶を含み、前記時計用水晶が前記時計システムの前記時間基準を形成するための前記ＣＴタイプ時計用水晶と同一である
ことを特徴とする高周波信号発生器。
【請求項２】
前記制御手段（６４）は、前記制御電流（Ｉ）が前記標識（ＬＣＫ）によって決まる強度と、前記第１と第２の制御信号（ＤＯＷＮ、ＵＰ）によって決まる流れの方向を備え、前記フィルタ（５４）は、低域フィルタ（６２）を形成するように構成された第１のコンデンサ（Ｃ２）、第２のコンデンサ（Ｃ１）、及び、抵抗器（Ｒ１）を有し、そのカット・オフ周波数は、前記制御電流（Ｉ）によって決まる構成とされていることを特徴とする請求項１に記載の高周波信号発生器（５０；７６）。
【請求項３】
前記標識供給手段（５８）に、前記第３と第１の周波数間における周波数差（ｆ３−ｆ１）が、所定の値（ｆ* △ｆ／ｆ）未満の場合、または、所定の値（ｆ* △ｆ／ｆ）を超える場合、前記標識（ＬＣＫ）が、それぞれ、高レベル（<<１>>）、または、低レベル（<<０>>）に等しくなる構成とされていることを特徴とする請求項１に記載の高周波信号発生器（５０；７６）。
【請求項４】
前記周波数比較器（５２）は、前記第３の周波数（ｆ３）が前記第１の周波数（ｆ１）を超えるか、逆に、前記第３の周波数（ｆ３）が前記第１の周波数（ｆ１）を下回る場合、前記第１と第２の制御信号（ＤＯＷＮ、ＵＰ）が、それぞれ、高レベル（<<１>>）と低レベル（<<０>>）に等しくなる構成とされ、
前記フィルタ（５４）は、前記第１と第２の制御信号（ＤＯＷＮ、ＵＰ）が、それぞれ、高レベル（<<１>>）と低レベル（<<０>>）に等しい場合には、前記制御電流（Ｉ）の有効値（Ｉｅｆｆ）が第１の正の高値（＋１０ｉ）に等しくなり、前記第１と第２の制御信号（ＤＯＷＮ、ＵＰ）が、それぞれ、低レベル（<<０>>）と高レベル（<<１>>）に等しい場合には、前記制御電流（Ｉ）の有効値（Ｉｅｆｆ）が第２の負の高値（−１０ｉ）に等しくなる構成とされていることを特徴とする請求項１に記載の高周波信号発生器（５０；７６）。
【請求項５】
前記請求項１に記載の高周波信号発生器は、前記水晶（５１ａ）の近くに配置されて、温度測定値（Ｔ）を供給する温度センサ（７８）と、
温度値（Ｔｉ）と第１の分周率値（Ｎｉ）との間の対応テーブルを納めており、前記測定値（Ｔ）を受信すると、それに応答して、前記対応テーブルに基づいて、前記測定値（Ｔ）に最も近い温度値（Ｔｉ）に対応する第１の分周率値（Ｎｉ）を前記第１の分周器（６０）に供給する第１のメモリ（７７）と、から成る熱補償装置（７７、７８）とをさらに含み、前記対応テーブルは、前記公称周波数（ｆ０）に適応しており、前記水晶（５１ａ）の較正によってこのテーブルの値が知られることを特徴とする請求項１に記載の高周波信号発生器（７６）。
【請求項６】
前記第１の発振器（５１）と前記比較器（５２）の間に接続されて、前記第１の周波数を第２の分周率（Ｎ２）で割った値の低周波数である第４の周波数（ｆ４）の第４の信号（Ｘ４）を供給する第２の分周器（７９）がさらに含まれていることを特徴とする請求項５に記載の高周波信号発生器（７６）。
【請求項７】
前記第１の分周率（Ｎ）が、前記公称周波数（ｆ０）と温度によって決定され、前記第１の周波数（ｆ１）が３２７６８Ｈｚに等しいことを特徴とする請求項１に記載の高周波信号発生器（５０；７６）。
【請求項８】
複数の公称周波数値及び所定の温度値と関連した複数の第１の分周率値を格納した第２のメモリを含み、これによって、前記発生器（５０；７６）を、それぞれ、複数の公称周波数値に関連した複数の伝送チャネルに用いることを特徴とする、請求項１に記載の高周波信号発生器（５０；７６）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波信号発生器の技術分野に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高周波信号発生器が電子回路にますます頻繁に用いられるようになっている。「シンセサイザ」という用語は、こうした発生器を表すためにも用いられる。
【０００３】
当該技術の現状では、多数の高周波信号発生器が存在する。欧州特許第０  ５９５  ３７７号には、２つのタイプの高周波合成、すなわち、<<直接>>合成及び<<間接>>合成が開示されている。
【０００４】
本解説が、<<間接>>合成に関連した発生器だけに関するものであることに留意されたい。
【０００５】
本解説の図１には、本明細書に記載の<<間接>>合成を実施する高周波信号発生器２０が示されている。
【０００６】
発生器２０には、直列に接続された、所定の周波数範囲内に含まれる周波数を備えた信号Ｖｏｕｔを供給することが可能な電圧制御発振器Ｏ、プリスケーラ（固定マイクロ波分周器）Ｐ、２つのプログラマブル分周器Ｎ及びＭ、位相及び周波数比較器Ｈ、及び、水晶から形成される基準発振器Ｒが含まれている。発生器２０には、比較器Ｈと発振器Ｏの間に接続された位相ロック制御ループも含まれており、この制御ループには、増幅器Ａ及びフィルタＦが含まれている。制御ループには、信号Ｖｏｕｔの周波数が、ほぼ、一定で、所望の公称周波数に等しくなるような構成も施されている。留意すべきは、分周器Ｎ及びＭに、信号Ｖｏｕｔの周波数（（Ｒ／Ｍ）*Ｎ*Ｐに等しい）が所望の公称周波数に一致するように、適正なプログラムが施されるという点である。
【０００７】
こうした発生器が遭遇する問題の１つは、信号Ｖｏｕｔの実際の周波数は、とりわけ、基準発振器の不安定性のために、あるいは、周囲温度の影響下にあっても、公称周波数とかなり異なるという点にある。結果として、実際の周波数と公称周波数の差は、発生器の用途に必要とされる周波数精度を超えることになるが、これは、高い周波数精度を必要とする用途にとっては好ましくない可能性がある。
【０００８】
一例として、このタイプの発生器は、例えば、セルラ電話または携帯用無線周波装置における狭帯域伝送チャネルを利用して、遠隔通信システムの一部を形成することが可能である。この場合、その搬送波周波数が極めて正確に規定された信号を供給する発生器を用いることが必要になるので、データ転送は、極めて正確に規定された周波数を生じさせ、狭い周波数範囲で行われることになる。一般に、こうした用途の範囲内では、発生器の周波数精度は、およそ数ｐｐｍ（１０-6）程度でなければならない。
【０００９】
前述の問題の解決法の１つは、極めて安定した、一定の低周波数を供給することが可能な水晶の利用にある。一般に、その周波数精度が約２〜１０ｐｐｍ程度の<<ＡＴ>>タイプ水晶が用いられる。一例として、図２には、こうしたＡＴ水晶によって供給される搬送波周波数ｆR の温度依存を例示した曲線２２が示されている。図２に示すように、温度変動△Ｔによって、一次項と三次項を備えた次数が３の多項式タイプの関数に従った、ＡＴ水晶に対する周波数変動△ｆR が生じる。従って、１０〜５０゜Ｃに含まれる温度範囲内において、ＡＴ水晶は、約３ＫＨｚ程度の精度で（前述の２〜１０ｐｐｍの精度に相当する）、１５ＭＨｚにほぼ等しい周波数ｆRを供給することが可能である。
【００１０】
ＡＴ水晶を利用する欠点の１つは、ＡＴ水晶が高価であることと、高周波数を供給しなければならないので、必然的に大電力消費を伴うということである。
【００１１】
高周波信号発生器が、ＣＴ水晶によって形成される時間基準を含む時計システムの一部となる場合にＡＴ水晶を用いる欠点の１つは、それが取り付けられる時計システムに２つの水晶が含まれ、低周波信号の供給が冗長になるるということである。この場合、ＣＴ水晶の時間基準を用いて発生器の基準発振器を形成することが望ましく、これによって、こうしたシステムに取り付けられる発生器の部品数を減らすことが可能になる。
【００１２】
しかし、時計システムのＣＴ水晶を用いて、高周波信号発生器の基準発振器を形成することには、この水晶の極めて低い周波数の利用によって、必然的に電圧制御発振器の周波数スペクトルにわたってかなりの位相ノイズが伴うという欠点がある。
【００１３】
ＣＴ水晶のこうした利用に関するもう１つの欠点は、この水晶の周波数精度が、約６０ｐｐｍ（１０-6）程度になる、すなわち、周波数が、２５゜Ｃを中心とする６０゜Ｃの温度範囲にわたって３０ＫＨｚから逸脱するという点であるが、これは、ＡＴ水晶の前述の精度（２〜１０ｐｐｍ）の１０倍の偏差に相当する。これは、高周波信号発生器が、前述のように、伝送チャネルにデータを転送するために用いられる場合には好ましくない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的の１つは、前述の欠点を克服する、ＣＴタイプ水晶から形成された時間基準を含む時計システムに取り付けることを意図された高周波信号発生器を提供することにあり、とりわけ、３０ＫＨｚ未満の周波数精度で信号を供給することが可能なこのタイプの発生器を提供することにある。
【００１５】
本発明のもう１つの目的は、電圧制御発振器及び位相ロック制御ループを含んでおり、その構成によって制御ループを公称周波数に迅速にロックできるようにする高周波信号発生器を提供することにある。
【００１６】
本発明のもう１つの目的は、ＣＴ水晶の極めて低い周波数の利用が、必然的に電圧制御発振器のかなりの周波数スペクトルにわたって位相ノイズをもたらすことになるという欠点を克服するこのタイプの発生器を提供することにある。
【００１７】
本発明のもう１つの目的は、温度に関係なく、高周波信号を供給することが可能な高周波信号発生器を提供することにある。
【００１８】
本発明のもう１つの目的は、４ＫＨｚ未満の周波数精度で信号を供給することが可能な、このタイプの発生器を提供することにある。
【００１９】
本発明のもう１つの目的は、スペース要件及びコストに関する通常の産業上の懸念に解答を示す高周波信号発生器を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
以上の目的、さらには、その他の目的は、請求項１に記載の高周波信号発生器によって実現される。
【００２１】
従って、本発明は、基準水晶が、コストが高くつく、第２の周波数の合成に適したＡＴタイプの水晶の利用を回避する利点を備えた、時計システムの水晶から形成されるという特徴を有するこのタイプの発生器に関するものである。
【００２２】
時計システムの水晶から基準水晶を形成するもう１つの利点は、１つは、時間基準によって供給され、もう１つは、第１の発振器によって供給される、時計システムにおける２つの低周波信号の余分な供給が回避されるということであり、これは、コスト、スペース要件、及び、合理化に関する通常の産業上の懸念に答えるものである。
【００２３】
時計システムの水晶から基準水晶を形成するもう１つの利点は、高周波信号発生器のコンポーネント数が減少し、従って、電力消費が減少するということであり、これは、電力消費の節減に関する恒常的な産業上の懸念に答えるものである。
【００２４】
この高周波信号発生器には、フィルタが、制御ループの状態に関する標識を受信し、それに応答して、制御ループが、（それぞれ）ロックされる場合（または、ロックされない場合）、（それぞれ）狭帯域（または、広帯域）フィルタの構成をなすように取り決められた構成が施されているという特徴もある。こうした構成の利点の１つは、制御ループを公称周波数に迅速にロックすることができるということである。実際、フィルタの帯域が（それぞれ）狭く（広く）なればなるほど、（それぞれ）制御ループのロック時間が短く（長く）なるということを想起されたい。
【００２５】
こうした構成のもう１つの利点は、時計システムの水晶の極めて低い周波数の利用には、第２の発振器の周波数スペクトルにわたって位相ノイズが伴わないということである。実際、時計システムの水晶の位相ノイズは、第２の周波数に関して増幅されるので、フィルタの帯域幅は、第２の発振器のスペクトル純度に影響を及ぼすという点に留意されたい。逆に、フィルタ帯域がせまい場合、搬送波周波数におけるノイズの再生は減少する。
【００２６】
本発明のもう１つの特徴によれば、高周波信号発生器には、さらに、基準水晶の近くに配置されて、温度測定値を送り出す温度センサと、温度値と第１の分周率値との対応テーブルを納めており、測定値を受信すると、それに応答して、対応テーブルに基づき、測定値に最も近い温度値に対応する第１の分周率値を第１の分周器に供給することが可能な第１のメモリを含む、熱補償装置が含まれている。こうした熱補償装置の利点の１つは、第２の周波数の供給が温度に左右されないということである。
【００２７】
実際、分周率Ｎの１の変動は、周波数ｆ３の比較時における４ＫＨｚの変動（すなわち、比較器に供給される周波数ｆ４）を意味する。
【００２８】
本発明のもう１つの特徴によれば、比較器、フィルタ、第２の発振器、第１の分周器、及び、標識供給手段が、半導体基板にモノリシックに製作される。こうした実施形態の利点の１つは、半導体産業において一般に用いられている製造プロセスによって、高周波信号発生器を形成することができるという点である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の以上の、さらには、その他の目的、特徴、及び、利点については、付属の図面に関連して、例証のためだけに示された、本発明の２つの望ましい実施形態に関する詳細な説明を読むことによってさらに明らかになるであろう。
【００３０】
図３には、本発明による高周波信号発生器の第１の望ましい実施形態が示されており、この発生器は参照番号５０で表示されている。
【００３１】
高周波信号発生器５０は、時間基準として用いられる水晶５１ａを含む時計のシステム（図３には示されていない）に取り付けることを意図したものであり、この水晶は、低周波数ｆ１の信号Ｘ１を供給することが可能である。一般に、水晶５１ａは、３２７６８Ｈｚに等しい搬送波周波数（すなわち、周波数ｆ１）を供給することが可能なＣＴタイプ水晶を用いて製作するのが望ましく、こうした水晶は、一般に、時計分野で<<時計用水晶>>と呼ばれている。
【００３２】
高周波信号発生器５０は、信号Ｘ１から、所定の公称周波数ｆ０（例えば、４３４ＭＨｚ）にほぼ等しい高周波数ｆ２の信号Ｘ２を供給するように構成されている。以下の説明において、<<ほぼ等しい>>という表現が、２つの明確な概念、すなわち、周波数の精度及び分解能に結びついているという点に留意されたい。例えば、発生器５０の周波数精度（△ｆ／ｆで表示）は、０．２５ｐｐｍに等しくなるように選択される。従って、周波数ｆ２は、周波数ｆ２が公称周波数ｆ０に<<ほぼ等しい>>と呼ばれる周波数範囲を規定する、ｆ０（１−△ｆ／ｆ）とｆ０（１＋△ｆ／ｆ）の間に含まれている。発生器５０の分解能については、後述する。
【００３３】
図３に示すように、高周波信号発生器５０には、直列に接続された、所定の周波数範囲内に含まれる周波数ｆ２を備えた信号Ｘ２を供給することが可能な電圧制御発振器すなわち第２の発振器５６、プリスケーラ（固定マイクロ波分周器）６０、周波数比較器５２、及び、基準発振器すなわち第１の発振器５１が含まれている。発生器５０には、比較器５２と発振器５６の間に接続された位相ロック制御ループも含まれており、この制御ループには、フィルタ５４と、制御ループの状態を供給するための手段５８が含まれている。
【００３４】
発振器５６は、フィルタ５４によって供給される制御電圧Ｕを受け、それに応答して、周波数ｆ２の信号Ｘ２を供給するように構成されており、この周波数は、可変であり、後述するように、制御電圧Ｕによって決まる。この目的のため、発振器５６には、制御電圧Ｕを受けるための制御端子５６１と、周波数ｆ２の信号Ｘ２を供給するための出力端子５６２が含まれている。
【００３５】
発振器５６は、ＭｕｒａｔａからＭＱＥ７４４−４３０の番号で市販されているような電圧制御発振器（ＶＣＯ）を用いるのが望ましい。こうした発振器によって供給される信号の周波数は、変えることができる直流（ＤＣ）電圧によって制御されるということを想起されたい。すなわち、瞬間的に調整可変なコンデンサのような働き（ＶＣＯの局所的線形動作）をすることによって、発振器の発振回路の共振周波数を変動させるようになっている。図３では、この可変ＤＣ電圧が、制御電圧Ｕに対応することに留意されたい。
【００３６】
分周器６０は、周波数ｆ３が周波数ｆ２を所定の分周率Ｎで割った値に等しくなるようにして、低周波数ｆ３の信号Ｘ３を供給するように構成されている。このため、分周器６０には、発振器５６の端子５６２に接続されて、信号Ｘ２を受信する入力端子６０１と、比較器５２に接続されて、信号Ｘ３を供給する出力端子６０２が含まれている。
【００３７】
一般に、分周器６０は、極めて高い周波数で動作する２つのモジュールで事前分周器を形成するのが望ましく、この事前分周器は、当該技術において公知である。留意すべきは、分周率Ｎの公称値Ｎ０は、周波数ｆ０及びｆ１によって固定され、所定の温度Ｔｏ（例えば、２５゜Ｃ）において一定である。例えば、周波数ｆ１及びｆ０が、それぞれ、３２ＫＨｚ及び４３４ＭＨｚに等しい場合、値Ｎ０は、約１３５６２程度になる。
【００３８】
比較器５２は、周波数ｆ３と周波数ｆ１を比較し、この比較結果に応答して、２つの制御信号ＤＯＷＮ及びＵＰを供給するように構成されている。比較器５２は、従って、周波数ｆ３が周波数ｆ１よりかなり高い場合には、信号ＤＯＷＮ及びＵＰが、それぞれ、高レベル<<１>>及び低レベル<<０>>になるようにし、周波数ｆ３が周波数ｆ１よりかなり低い場合には、信号ＤＯＷＮ及びＵＰが、それぞれ、低レベル<<０>>及び高レベル<<１>>になるようにする構成とすることが可能である（<<よりかなり低い>>及び<<よりかなり高い>>という表現については、後で定義される）。このため、比較器５２には、基準発振器５１に接続されて、信号Ｘ１を受信する入力端子５２１と、分周器６０の端子６０２に接続されて、信号Ｘ３を受信する第２の入力端子５２２が含まれている。比較器５２には、さらに、それぞれ、制御信号ＤＯＷＮ及びＵＰを供給する２つの出力端子５２３及び５２４が含まれている。
【００３９】
信号ＤＯＷＮ及びＵＰが、同時にレベル<<０>>にならないので、位相ノイズを生じさせるグリッチが含まれるという点に留意されたい（とりわけ、図９及び１０）。
【００４０】
比較器５２は、当該技術分野において既知の、また、<<Ｍｏｄｅｒｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ>>ｂｙ  Ｊ．Ｓｍｉｔｈ，Ｅｄｉｔｉｏｎｓ  Ｍａｃ  Ｇｒａｗ−Ｈｉｌｌ，ＩＳＢＮ  Ｏ−０７−０６６−５４４−３，ｐ３０８に詳細な解説のある、位相及び周波数比較器を用いて製作される。
【００４１】
基準発振器５１は、周波数ｆ１の信号Ｘ１を供給するため、時計システムの水晶５１ａを含むように構成されている。このため、基準発振器５１には、水晶５１ａに電力を供給する電源端子（図３には示されていない）と、比較器５２の端子５２１に接続されて、信号Ｘ１を供給する出力端子５１１が含まれている。
【００４２】
水晶５１ａから基準発振器５１を製作することは、当該技術において既知のところであり、スイス特許第６４０，６９３号及び第６３１，０４７号に詳細な記載がある。
【００４３】
当該技術者には明らかなように、分周率Ｎに関する１の変動が、周波数ｆ３の比較時における３２ＫＨｚ（比較器５２に所望の値として供給される周波数ｆ１の値に相当する）の変動を意味する。それが、高周波信号発生器５０の分解能を決める。
【００４４】
標識供給手段５８が、制御ループの状態を含む標識（ＬＣＫで表示）を供給するように構成されている。実際、この制御ループは、２つの明確な状態を有することが可能である。<<ロック>>状態と呼ばれる一方の状態は、高周波数ｆ２が公称周波数ｆ０に<<ほぼ等しい>>という事実に対応する（これは、周波数ｆ３が周波数ｆ１に<<ほぼ等しい>>という事実に相当する）。<<非ロック>>状態と呼ばれる状態は、高周波数ｆ２が公称周波数ｆ０に<<ほぼ等しい>>ことはないという事実に対応する（これは、周波数ｆ３が周波数ｆ１に<<ほぼ等しい>>ことはないという事実に相当する）。
【００４５】
図３に示すように、標識供給手段５８は、信号Ｘ１及びＸ３を受信し、それに応答して、周波数差ｆ３−ｆ１が、（それぞれ）値ｆ１*△ｆ／ｆ を下回る場合（または、超える場合）、標識ＬＣＫが、（それぞれ）値<<１>>（<<０>>）になるようにして、標識ＬＣＫを供給するように構成されている。このため、標識供給手段５８には、それぞれ、基準発振器５１の出力端子５１１と分周器６０の端子６０２に接続されて、それぞれ、信号Ｘ１及びＸ３を受信する２つの入力端子５８１及び５８２と、フィルタ５４に接続されて、標識ＬＣＫを供給する出力端子５８３が含まれている。
【００４６】
留意すべきは、周波数ｆ３が所望の周波数ｆ１に<<ほぼ等しい>>と称される周波数範囲を決めるｆ１（１−△ｆ／ｆ）とｆ１（１＋△ｆ／ｆ）の間に周波数ｆ３が含まれるという点である。換言すれば、<<ほぼ等しい>>という表現は、低周波数における意味と高周波数における意味が同じである。
【００４７】
留意すべきは、周波数比較器５２、分周器６０、及び、標識供給手段５８は、ＭＢ１５Ａ１６の番号でＦｕｊｉｔｓｕから市販されているコンポーネントによって形成することが可能である。
【００４８】
フィルタ５４は、標識ＬＣＫ及び制御信号ＤＯＷＮ及びＵＰを受信し、それに応答して、これらの信号を変換し、（それぞれ）制御ループがロックされる場合（または、ロックされない場合）、フィルタ５４が、（それぞれ）狭帯域（または、広帯域）になるように、ＤＣ制御電圧Ｕを供給する。この例の場合、フィルタ５４の帯域は、標識ＬＣＫの値が、（それぞれ）<<１>>の場合（または、<<０>>の場合）、（それぞれ）狭くなる（広くなる）。このため、フィルタ５４には、それぞれ、比較器５２の端子５２３及び５２４に接続されて、それぞれ、信号ＤＯＷＮ及びＵＰを受信する２つの入力端子５４１及び５４２と、標識供給手段５８に接続されて、標識ＬＣＫを受信する入力端子５４３が含まれている。フィルタ５４には、発振器５６の端子５６１に接続されて、制御電圧Ｕを供給する出力端子５４４も含まれている。
【００４９】
次に、図４〜６を参照して、フィルタ５４について詳述する。留意すべきは、図３に関連して既述のフィルタ５４の構成要素は、同じ参照番号で表示されているという点である。
【００５０】
図４を参照すると、フィルタ５４には、低域フィルタ６２と、制御電流Ｉを供給することが可能な制御手段６４が含まれており、低域フィルタ６２のカット・オフ周波数が制御電流Ｉによって決まるようになっている。
【００５１】
制御手段６４が、標識ＬＣＫ及び制御信号ＤＯＷＮ及びＵＰを受信し、それに応答して、制御電流Ｉを供給するように構成されている。このため、制御手段６４には、それぞれ、フィルタ５４の端子５４１〜５４３に接続されて、それぞれ、制御信号ＤＯＷＮ及びＵＰ、及び、標識ＬＣＫを受信する３つの入力端子６４１〜６４３と、低域フィルタ６２に接続されて、制御電流Ｉを供給する出力端子６４４が含まれている。
【００５２】
図５に詳細に示すように、制御手段６４には、２つの電流源６６及び６７、３つのスイッチ６８〜７０、及び、３つの電流ミラー７１〜７３が含まれている。
【００５３】
電流源６６は、電流ｉを供給するように構成されている。このため、電流源６６には、スイッチ６８に接続されて、電流ｉを供給する電源端子６６１と、システムのアースに接続された接地端子６６２が含まれている。電流源６７は、電流１０ｉを供給するように構成されている。このため、電流源６７には、スイッチ６８に接続されて、電流１０ｉを供給する電源端子６７１と、システムのアースに接続された接地端子６７２が含まれている。一般に、電流源６６及び６７は、それぞれ、従来の温度に無感応な基準電流源から製作するのが望ましい。
【００５４】
スイッチ６８には、電流ミラー７１に接続された入力端子６８１と、制御手段６４の端子６４３に接続されて、標識ＬＣＫを受信する制御端子６８２と、それぞれ、電流源６６の端子６６１、及び、電流源６７の端子６７１に接続された２つの出力端子６８３及び６８４が含まれている。スイッチ６８は、標識ＬＣＫの値が、（それぞれ）<<１>>（<<０>>）の場合、端子６８１を（それぞれ）端子６８３（６８４）に接続するように構成されている。一般に、スイッチ６８は、逆位相で制御される２つのトランジスタから製作するのが望ましい。
【００５５】
電流ミラー７１には、スイッチ６８の端子６８１に接続されて、（それぞれ）電流ｉ（電流１０ｉ）を供給する入力端子７１１と、電流Ｉ１を供給する出力端子７１２が含まれている。電流ミラー７１は、電流Ｉ１が（それぞれ）電流ｉ（電流１０ｉ）のコピーになるように構成されている。一般に、電流ミラー７１は、ＰチャネルＭＯＳタイプ・トランジスタＴ１及びＴ２から製作されるのが望ましく、これらのトランジスタの構成は、既知のものと仮定する。
【００５６】
電流ミラー７２には、電流ミラー７１の端子７１２に接続されて、電流Ｉ１を供給する端子７２１と、電流Ｉ２を供給する出力端子７２２が含まれている。電流ミラー７２は、電流Ｉ２が電流Ｉ１のコピーになるように構成されている。一般に、電流ミラー７２は、トランジスタＴ２、及び、ＰチャネルＭＯＳタイプ・トランジスタＴ３から製作されるが、これらのトランジスタの構成は、既知のものと仮定する。
【００５７】
電流ミラー７３には、電流ミラー７１の端子７１２に接続されて、電流Ｉ１を受ける端子７３１と、電流Ｉ３を受ける出力端子７３２が含まれている。電流ミラー７３は、電流Ｉ３が電流Ｉ１のコピーになるように構成されている。一般に、電流ミラー７３は、２つのＮチャネルＭＯＳタイプ・トランジスタＴ４及びＴ５から製作されるが、これらのトランジスタの構成は既知のものと仮定する。
【００５８】
スイッチ６９には、電流ミラー７３の端子７３２に接続されて、信号Ｉ３を流す入力端子６９１と、制御手段６４の端子６４１に接続されて、制御信号ＤＯＷＮを受信する制御端子６９２と、制御手段６４の端子６４４に接続されて、電流Ｉを供給することが可能な出力端子６９３が含まれている。スイッチ６９は、制御信号ＤＯＷＮの値が、（それぞれ）<<１>>（<<０>>）の場合、（それぞれ）端子６９１を端子６９３に接続する（接続しない）ように構成されている。一般に、スイッチ６９は、ＮチャネルＭＯＳタイプ・トランジスタから製作されるのが望ましい。
【００５９】
スイッチ７０には、電流ミラー７２の端子７２２に接続されて、信号Ｉ２を受信する入力端子７０１と、制御手段６４の端子６４２に接続されて、制御信号ＵＰを受信する制御端子７０２と、制御手段６４の端子６４４に接続されて、電流Ｉを受けることができる出力端子７０３が含まれている。スイッチ７０は、制御信号ＵＰの値が、（それぞれ）<<１>>（<<０>>）の場合、（それぞれ）端子７０１を端子７０３に接続する（接続しない）ように構成されている。一般に、スイッチ７０は、ＰチャネルＭＯＳタイプ・トランジスタから製作されるのが望ましい。
【００６０】
留意すべきは、制御電流Ｉが、その振幅（<<１０ｉ>>または<<ｉ>>）が、標識ＬＣＫの値によって決まり、その流れの方向が、制御信号ＤＯＷＮ及びＵＰ（それぞれ、手段６４からフィルタ６２への電流Ｉの注入、及び、フィルタ６２から手段６４への電流の注入を表す符号<<＋>>及び<<−>>）によって決まる、電流束に対応するという点である。また、制御電流Ｉによって、位相ノイズを伴わずにＤＣ電圧の形をとる制御電圧Ｕの供給が生じるという点にも留意されたい。
【００６１】
低域フィルタ６２は、電流Ｉに対応するカット・オフ周波数を備え、制御電流Ｉを受け、その受信に応答して、制御電圧Ｕを供給するように構成されている。このため、低域フィルタ６２には、制御手段６４に接続された端子６２１と、フィルタ５４の出力端子５４４に接続されて、電圧Ｕを供給する端子６２２が含まれている。
【００６２】
一般に、低域フィルタ６２は、２つのコンデンサＣ１及びＣ２と、抵抗器Ｒ１から製作するのが望ましい。図４に示すように、コンデンサＣ２は、端子６２１とシステムのアースの間に接続されており、コンデンサＣ１は、端子６２１とシステムのアースの間の抵抗器Ｒ１に直列に接続されている。
【００６３】
次に、制御電流Ｉの有効値Ｉｅｆｆと周波数差ｆ３−ｆ１との関係を例示した曲線６１を示す図６に関連して、比較器５２と組み合わせた、フィルタ５４の働きについて簡単に述べることにする。留意すべきは、曲線６１が対数目盛りで示されていることと、曲線６１に、後述する５つの周波数範囲<<Ａ>>〜<<Ｅ>>の範囲に対応する５つのセグメントが含まれていることである。
【００６４】
周波数差ｆ３−ｆ１が、−ｆ１* △ｆ／ｆ（範囲<<Ａ>>）未満の場合、値Ｉｅｆｆの値は、＋１０ｉになる。同様に、周波数差ｆ３−ｆ１が、＋ｆ１* △ｆ／ｆ（範囲<<Ｂ>>）を超える場合、値Ｉｅｆｆの値は、−１０ｉに等しくなる。留意すべきは、範囲<<Ａ>>及び<<Ｂ>>が、制御ループがロックされない場合に対応することである。
【００６５】
周波数差ｆ３−ｆ１が、−ｆ１*△ｆ／ｆと＋ｆ１*△ｆ／ｆの間に含まれる場合、値Ｉｅｆｆは、＋１０ｉから−１０ｉまで連続して推移する。留意すべきは、比較器５２が、主として、それぞれ、急峻な勾配と穏やかな勾配によって反映される、範囲<<Ｃ>>及び<<Ｅ>>に関する周波数比較結果と、範囲<<Ｄ>>に関する位相比較結果を供給することである。やはり、留意すべきは、範囲<<Ｃ>>及び<<Ｅ>>が、周波数ｆ３が周波数ｆ１に<<ほぼ等しい>>場合、すなわち、制御ループがロックされる場合に相当することである。
【００６６】
改善のため、本発明による高周波信号発生器には、熱補償装置を取り付けることが可能である。
【００６７】
実際のところ、基準発振器５１の水晶５１ａによって供給される実際の周波数ｆ１は、時間経過と共に、また、周囲温度の変動に影響されて変化するという点を想起されたい。例えば、その水晶が、２５゜Ｃの温度Ｔｏにおいてその公称周波数で振動する時計の発振器の場合、この周波数エラーは、−１０゜Ｃ〜＋５０゜Ｃの温度範囲で６０ｐｐｍに達する可能性がある。
【００６８】
本発明による発生器が取り付けられる時計システムの場合と同様の時間基準の熱補償に関して、当該技術の現状において、とりわけ、米国特許第４，７６１，７７１号またはスイス特許第６５０，１２２号におけるような、いくつかの補償回路が提案されている。
【００６９】
次に、発振器５６によって供給される周波数ｆ２の熱補償を実施することが可能な高周波信号発生器７６を示す図７に関連して、本発明による第２の望ましい実施形態ついて解説する。図３の発生器５０のものと同じ発生器７６の構成要素については、同じ参照番号で表示されている。
【００７０】
図７に示すように、発生器７６には、さらに、メモリ７７と、温度センサ７８が含まれている。
【００７１】
センサ７８は、周囲温度（すなわち、発生器７６の水晶５１ａと異なる部品の温度）を測定して、その温度の測定値Ｔを供給するように構成されている。このため、センサ７８は、結晶５１ａに近接して配置されており、メモリ７７に接続されて、測定値Ｔを供給する出力端子７８１を含んでいる。
【００７２】
一般に、温度センサは負の温度係数（ＮＴＣ）抵抗器を利用して製作される。
【００７３】
メモリ７７は、周囲温度の第１の値Ｔｉと分周率Ｎの値Ｎｉの間の対応テーブルを納めるように構成されている。このため、メモリ７７には、センサ７８の端子７８１に接続されて、測定値Ｔを受信する入力端子７７１と、分周器６０の制御端子６０３に接続されて、対応テーブルに基づき、測定値Ｔに最も近い値Ｔｉに対応する値Ｎｉを制御端子６０３に供給する出力端子７７２が含まれている。
【００７４】
一般に、メモリ７７は、既知のＥＥＰＲＯＭタイプのメモリを用いて製作することが望ましい。対応テーブルは、４３４ＭＨｚに等しい周波数ｆｏに対する周波数ロックに適応し、水晶５１ａの較正から既知であると仮定する。こうした較正は水晶５１ａに属する放物線のパラメータ係数を決定することを含む。これは、３つの異なる温度値で行われる測定結果から決定する。例えば、図８には、水晶５１ａによって供給される周波数ｆ１の温度依存性を例示した曲線２３が示されている。図８に示すように、温度変動△Ｔが生じると、二次タイプ関数に基づいて、水晶ＣＴに周波数変動△ｆ１が生じる。留意すべきは、曲線２３によって、値Ｔｉに対応する水晶５１ａの周波数値ｆ１ｉを求めることが可能になることと、対応テーブルに納められた値Ｎｉが、（Ｎ０*ｆ１／ｆ１ｉ）に等しいという点である。
【００７５】
当該技術者には明らかなように、水晶５１ａのこうした特性を明らかにすることによって、水晶の温度及び周波数較正を施すことが可能になる、すなわち、放物曲線２３のピーク位置を求めることが可能になる。実際のところ、このピーク位置は、同じタイプの２つの水晶間において変動する可能性があるので、対応する周波数精度は、０と６０ｐｐｍの間に含まれる。従って、熱補償を実施する発生器７６は、周波数較正も実施する。
【００７６】
改善のため、図７に示すように、高周波信号発生器７６には、基準発振器５１と比較器５２の間に接続されて、周波数ｆ１（すなわち、３２ＫＨｚ）を分周率Ｎ２（例えば８）で割った値に等しい周波数ｆ４（例えば４ＫＨｚ）の信号Ｘ４を比較器５２に供給するように構成された分周器７９を含むことが可能である。このため、分周器７９には、基準発振器５１の端子５１１に接続された入力端子７９１と、比較器５２の端子５２１に接続された出力端子７９２が含まれている。一般に、分周器７９は、既知の分周回路を用いるのが望ましい。
【００７７】
当該技術の熟練者には明かなように、分周器５９の構成の利点の１つは、周波数ｆ４（すなわち、周波数ｆ１より低い所望の値）が得られるので、発生器７６の分解能が向上するということである。実際、分周率Ｎに関する１の変動は、周波数ｆ３の比較時における４ＫＨｚ（すなわち、比較器５２に供給される周波数ｆ４）の変動を意味する。
【００７８】
次に、４つのタイミング８１〜８４を示す図９に関連して、発生器５０の働きについて解説し、さらに、５つのタイミング９１〜９５を示す図１０に関連して、発生器７６の働きについて解説することにする。
【００７９】
図９には、温度変動を考慮しない、公称周波数ｆ０における周波数ｆ２の周波数ロックが示されており、一方、図１０には、温度変動に伴って生じる、公称周波数ｆ０における周波数ｆ２の周波数ロックが示されているという点に留意されたい。
【００８０】
図９に関して、タイミング８１〜８４は、それぞれ、周波数ｆ２及び信号ＬＣＫ、ＤＯＷＮ、及び、ＵＰに関連しているという点に留意されたい。
【００８１】
周波数ｆ２がｆ０* （１−△ｆ／ｆ）より低い最初の瞬間ｔ０と瞬間ｔ１の間に含まれている時間間隔について考察する。結果として、周波数ｆ３は、ｆ１* （１−△ｆ／ｆ）より低くなる。換言すれば、制御ループは、ロックされず、この状況は、図６の<<Ａ>>の場合に対応する。従って、標識ＬＣＫの値は<<０>>であり、制御信号ＤＯＷＮの値は<<０>>であり、制御信号ＵＰの値は<<１>>である。結果として、値Ｉｅｆｆは＋１０ｉに等しくなり、基準発振器５１によって供給される周波数ｆ２は、公称周波数ｆ０に向かって上昇する傾向を示すようになる。
【００８２】
周波数ｆ２がｆ０*（１−△ｆ／ｆ）より高いが、ｆ０*（１＋△ｆ／ｆ）より低い、瞬間ｔ１と瞬間ｔ２の間に含まれる時間間隔について考察する。結果として、周波数ｆ３は、ｆ１*（１−△ｆ／ｆ）より高いが、ｆ１*（１＋△ｆ／ｆ）より低くなる。換言すれば、制御ループがロックされ、この状況は、図６の<<Ｃ>>〜<<Ｅ>>の場合に対応する（留意すべきは、瞬間ｔ１１とｔ１３の間に含まれる時間間隔が図６の<<Ｄ>>の場合に対応するという点である）。従って、標識ＬＣＫの値は<<１>>であり、制御信号ＤＯＷＮの値は<<０>>であり、制御信号ＵＰの値は<<１>>である。結果として、周波数ｆ２は、公称周波数ｆ０にほぼ等しくなる。
【００８３】
周波数ｆ２がｆ０*（１＋△ｆ／ｆ）より高い、瞬間ｔ２と瞬間ｔ３の間に含まれる時間間隔について考察する。結果として、周波数ｆ３は、ｆ１* （１＋△ｆ／ｆ）より高くなる。換言すれば、制御ループは、ロックされず、この状況は、図６の<<Ｂ>>の場合に対応する。従って、標識ＬＣＫの値は<<０>>であり、制御信号ＤＯＷＮの値は<<１>>であり、制御信号ＵＰの値は<<０>>である。結果として、値Ｉｅｆｆは、＋１０ｉに等しくなり、基準発振器５１によって供給される周波数ｆ２は、公称周波数ｆ０に向かって低下する傾向を示すようになる。
【００８４】
図１０に関して、留意すべきは、タイミング９１〜９５が、それぞれ、周囲温度Ｔ、分周率Ｎ、並びに信号ＵＰ、ＤＯＷＮ、及びＬＣＫに関連している点である。下記の説明において、制御ループがロックされる、すなわち、ロック状態が発生器７６によって維持されるものと仮定する。従って、信号ＵＰ及びＤＯＷＮは<<０>>に等しく（グリッチを含んでおり）、標識ＬＣＫの値は<<１>>である。
【００８５】
温度Ｔが２５゜Ｃに等しい場合の瞬間ｔ４について考察する。仮定によれば、瞬間ｔ４において、周波数ｆ２は、公称周波数ｆ０にほぼ等しく、分周率Ｎは、公称値Ｎ０に等しい。換言すれば、値ｆ１において、Ｎ０及びｆ０は、関係式Ｎ０*ｆ１＝ｆ０によって連係している。
【００８６】
瞬間ｔ４から始めて、温度Ｔが上昇し始め、瞬間ｔ４５において、値Ｔｉに達するものと仮定する。その結果、図８の曲線２３によれば、水晶５１ａによって供給される周波数ｆ１は、低下し始める、すなわち、周波数ｆ１より低い（しかし、仮定によれば、ｆ１*（１−△ｆ／ｆ）を超える）値ｆ１ｉに等しくなる。やはり、結果として、センサ７８は、メモリ７７に温度値Ｔｉを供給する。それに応答して、メモリ７７は、分周器６０に値Ｔｉに対応する値Ｎｉ、すなわち、Ｎｉ＝Ｎ０*ｆ１／ｆ１ｉを供給する。従って、Ｎ０*ｆ１＝ｆ０のため、周波数ｆ３は、ｆ１ｉに等しくなる。従って、比較器５２は、その周波数の値が、それぞれ、ｆ１ｉである、信号Ｘ１及びＸ３を受信する。結果として、周波数ｆ２は、公称周波数ｆ０にほぼ等しくなる。
【００８７】
瞬間ｔ４とｔ５の間に含まれる時間間隔において、温度Ｔは上昇し、状況は、瞬間ｔ４と同様になるので、周波数ｆ２は引き続き公称周波数ｆ０に等しい。
【００８８】
瞬間ｔ５とｔ６の間に含まれる時間間隔において、温度Ｔは低下する。その結果、図８の曲線２３によれば、水晶５１ａによって供給される周波数ｆ１は、上昇し始める。この状況は、瞬間ｔ４の状況と対照をなし、周波数ｆ２は、引き続き、公称周波数ｆ０にほぼ等しい。
【００８９】
当該技術者には言うまでもないことではあるが、既述の詳細な説明は、本発明の範囲を逸脱することなく、さまざまな修正を施すことが可能である。例えば、図３に関連して、分周器６０に、公称周波数ｆ０のいくつかの値に対応する分周率Ｎのいくつかの値を納めたメモリを取り付け、それが取り付けられる発生器５０をいくつかの伝送チャネルに利用できるようにすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の高周波信号発生器を示す図である。
【図２】  ＡＴ水晶に関連した温度と周波数変動の関係を明らかにする曲線を示す図である。
【図３】  本発明による高周波信号発生器の第１の望ましい実施形態を示す図である。
【図４】  図３の発生器のフィルタを示す詳細図である。
【図５】  図４のフィルタの制御手段を示す詳細図である。
【図６】  効率の良い電流値と周波数差との関係を明らかにする曲線を示す図である。
【図７】  本発明による高周波信号発生器の第２の実施形態を示す図である。
【図８】  ＣＴ水晶に関連した温度と周波数変動との関係を明らかにする曲線を示す図である。
【図９】  図３の発生器の動作に関連した４つのタイミング図である。
【図１０】  図７の発生器の動作に関連した５つのタイミング図である。
【符号の説明】
５０  高周波信号発生器
５１  第１の発振器
５１ａ  水晶
５２  周波数比較器
５４  フィルタ
５６  第２の発振器
５８  標識供給手段
６０  第１の分周器
６２  低域フィルタ
６４  制御手段
７６  高周波信号発生器
７７  メモリ
７８  温度センサ
７９  第２の分周器
【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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【図８】
0005063833.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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