(実施の形態1)
 以下、本発明における実施の形態1について 説明する。

 図1Aは、本発明の実施の形態1における発� ��器を搭載した受信装置のブロック図である� ��図1Aにおいて、発振器1は、基準発振信号を� ��成する基準発振器2と、シンセサイザ部4と� �温度を検出する温度センサー部5と、制御部6 と、を有する。シンセサイザ部4は、基準発� �器2から出力された基準発振信号に基づいて� ��部発振信号を生成し、周波数変換器3へ入力 する。制御部6は、温度センサー部5の検出結� ��に基づいてシンセサイザ部4から出力される 局部発振信号の周波数調整を行う。

 また、この発振器1を搭載した受信装置9� �、発振器1の他に、高周波信号を受信する受� ��部7と、発振器1及び受信部7に接続され中間� ��波数信号を生成する周波数変換器3と、中間 周波数信号を復調する復調部8と、を有する� �

 この構成において、制御部6は温度センサ ー部5の温度検出結果を用いて周波数調整量� �算出し、シンセサイザ部4を制御する。この� ��果、基準発振器2に含まれる振動子の温度係 数が大きい場合でも、所定の温度範囲におい てシンセサイザ部4の周波数変動量を所定の� �囲内に抑えることができる。例えば、振動� �の温度係数が30ppm/℃の場合、上述の温度セ� �サー部を用いた制御がない場合には、-40℃� �ら80℃の温度範囲では3600ppmの周波数変動と� �る。これはシンセサイザ部4の出力を、例え� ��、1GHzとすると(以下、シンセサイザ部4の出� ��を「1GHz」として説明する。)、3600kHzもの周� ��数変動量となる。これに対し、温度センサ� ��部5を用いて適切に制御を行うと、現状では 、例えば、0.6ppm/℃以下(シンセサイザ部4の出 力に換算して60kHz)に抑えることができる。こ れにより、-40℃から80℃の温度範囲で周波数� ��動を72ppm(±36ppm、0.6ppm/℃×120℃)に抑えるこ� �が可能となる。しかし、発振器1を用いて高� ��波受信機を構成した場合、受信期間中に数� ��リ秒、或いは、数秒オーダの期間で受信不� ��となる状態(受信エラー)が生じる。

 これは、以下のことが原因である。発振� ��1において、制御部6は温度センサー部5の検� ��結果に基づいて周波数調整量を出力する。� ��って、基準発振器2に含まれる振動子(図示� �ず)の温度に対する共振周波数の変化の割合( 以下、「周波数温度係数」という。)が大き� �場合は、制御部6が出力する周波数調整量は� ��れに依存して大きくなる。

 例えば、共振子をシリコン振動子とした� ��合を考える。シリコン振動子は周波数温度� ��数が30ppm/℃であるため、ある瞬間に温度が0 .1℃変化すると、3ppmだけ共振周波数が変化す る。温度センサー部5はこの温度をセンシン� �し、制御部6へその情報を伝達する。そして� ��制御部6からの情報に基づき、シンセサイザ 部4は3ppmだけ周波数をシフトさせる。

 ここで、本実施の形態1ではシンセサイザ 部4の出力信号を周波数変換器3に入力する構� ��としている。しかし、シンセサイザ部4の出 力信号を更に第2シンセサイザ部(図示せず)に 入力し、この第2シンセサイザ部の出力信号� �周波数変換器3に入力してもよい。どちらの� ��合も、結果として、周波数変換器3に入力さ れる局部発振信号の周波数が、ある瞬間に3pp m分だけ急激に変化したことになる。

 受信部7が出力する受信信号の周波数を500 MHzとした場合、3ppmの周波数変化は1.5kHzに相� �し、これはそのまま周波数変換器3が出力す� ��中間周波数信号の変化量となる。つまり、� ��御部6の周波数調整に起因して復調部8に入� �される中間周波数信号が1.5kHz変動する。こ� �変動に対して復調部8は、瞬間的には追従す� ��ことができず「受信エラー」となる。この� ��、しばらくすると復調部8の内部におけるAFC (Auto Frequency Control)が作動し、受信状態は回� ��する。なお、この回復までの時間は復調部8 の構成により異なる。

 しかしながら、中間周波数信号の周波数� ��動により必ず受信エラーが発生するという� ��けではなく、この周波数変動量が所定値以� ��であれば受信エラーは発生しない。つまり� ��復調部8は瞬間的な周波数変動に対する耐性 量を有する(以下、この耐性量を周波数変動� �従性と呼び、「fv」で表す。)。

 復調部8の周波数変動追従性fvを決定する� ��因としては、まず第1に、復調部8のドップ� �ー耐性が挙げられる(以下、ドップラー耐性� ��「fd1」と表す。)。ドップラー耐性fd1はレイ リーフェージング耐性とも呼ばれ、主として システムの変復調方式や復調部8の内部処理� �おける波形等化方式に依存する。

 一般に、システムの変復調方式をドップ� ��ー耐性の大きい方式とするとデータ伝送速� ��を犠牲にし、復調部8においてもドップラー 耐性を上げるためには回路規模の増大あるい は白色雑音特性の劣化とのトレードオフとな ることが多い。例えば、本実施の形態1で用� �た受信装置9のドップラー耐性fd1が約100Hzと� �ると、受信装置9が1GHz程度の周波数を受信す る場合には、受信装置9が約時速100kmで動いて も復調部8が入力信号を復調することができ� �。

 ドップラー現象に起因する受信信号の周� ��数変動量は、周波数変換器3が出力する中間 周波数信号の周波数変動量となる。従って、 この量がfd1より小さければ、復調部8は入力� �号を復調することができる。ここで、復調� �8から前段を見ると、周波数変換器3に入力さ れる局部発振信号の周波数変動量と周波数変 換器3が出力する中間周波数信号の変動量と� �等価である。よって、局部発振信号の周波� �変動が瞬時に発生しても、この変動量がfd1� �り小さければ、復調部8は入力信号を復調す� ��ことができる。

 復調部8の周波数変動追従性fvを決定する� ��因として、第2に、前述のAFCの追従性が挙げ られる。AFCは受信部7が出力する受信信号の� �期に基づき、復調部8に入力される中間周波� ��信号の周波数偏差を検出して補正する。例� ��ば、日本のデジタル放送においては、放送� ��号は約1ミリ秒周期のシンボル単位で構成さ れている。この周期を「シンボル周期」とい う。復調部8は中間周波数信号を内部のNCO(Nume rical Controlled Oscillator)部(図示せず)を用いて� ��ースバンド信号に変換し、日本のデジタル� ��送で定められるガードインターバル信号を� ��いて前述のシンボル周期を抽出する。ここ� ��、NCOは初期値として予め定めた中間周波数� ��号の周波数に設定する。しかし、中間周波� ��信号が周波数偏差を有する場合には、NCOの� ��力であるベースバンド信号に周波数偏差が� ��じ、前述のシンボル周期に偏差が生じる。� ��こで、抽出したシンボル周期が所定の値と� ��るようにNCOの設定値を補正することにより� ��中間周波数信号の偏差を補正する。

 中間周波数信号の周波数偏差の検出及び� ��正ができる周波数範囲(引き込み範囲)は広� �囲(例えば、数十kHz)とすることが可能である 。しかし、AFCによる周波数補正量を安定させ るためには受信信号周期ごとの補正量を積分 処理する必要があるため、受信信号周期に対 して追従時間は長くなる。従って、AFCが追従 するまでの間は受信エラーとなる。以上より 、発振器1の温度補償制御に起因する局部発� �信号の周波数変動量がfd1を超える場合は受� �エラーが発生し、AFCの積分処理の重みパラ� �ータで決まる追従時間が経過すれば再び受� �できるようになる。

 復調部8の周波数変動追従性fvは、主とし� ��以上説明した要因で決定され、それぞれシ� ��テムの変復調方式や復調部8をはじめとした 高周波受信装置の構成に依存する。

 そこで、本発明に係る発振器は、この周� ��数変動追従性fvに着目し、制御部6によるシ� ��セサイザ部4の周波数調整単位(以下、「fstep 」という。)をfvより小さい値としている。な お、fstepは、発振周波数の調整をデジタル的� ��行なう場合の最小限調整可能な量をいう。� ��れにより、復調部8に入力される中間周波数 の周波数変動量は周波数変動追従性fvより小� ��い値となり、復調部8はこの周波数変動に耐 性を有し、温度補償制御に伴う受信エラーを なくすことが可能となる。また、少なくとも 、周波数変動追従性fv≦ドップラー耐性fd1と� ��ることから、設計初期の段階で周波数変動� ��従性fvが決定できない場合も、少なくとも� �波数調整単位fstepをドップラー耐性fd1より小 さい値とすることで、受信エラーの発生を抑 制することが可能である。

 さらに、シンセサイザ部4の単位時間当た りの周波数調整回数をN、局部発振信号の単� �温度当たりの周波数変動量δF、基準発振器� �単位時間当たりの温度変化量δTとすると、(� ��1)の関係式を満たすことにより基準発振器2� ��温度変化に対して遅れることなく周波数調� ��を行うことができる。

       N×fstep > δF×δT  ・・・(式1)
 上述の例を用いて具体的に説明する。基準� ��振器2の1℃当たりの周波数変動量は30ppmなの でシンセサイザ部4の出力では1℃あたり30kHz� �なり(δF=30kHz)、1秒間に0.1℃変化した場合(δT= 0.1℃)には3kHzの周波数変動が発生することに� ��る。これに対し、周波数調整単位fstepを100Hz とすると、N>30とすることで(式1)を満たす� �つまり、1秒間に30回以上の周期で周波数調� �を行うように制御部6を構成することで復調� ��8にて復調エラーを起さず、かつ温度変化に 対して遅れることなく周波数調整を行うこと が可能となる。またこの構成とすることによ り、複雑な制御をすることなく、装置、特に 、制御部の単純化を図ることができる。

 図1Bは本発明の実施の形態1における受信� ��置を搭載した電子機器のブロック図である� ��図1Bにおいて、電子機器50は、受信装置9と� �信装置9の出力側に接続された表示部51と受� �装置9の近傍に配置された送信装置52と受信� �置に電力を供給する電池53とを備える。例え ば、電子機器の一つである携帯電話にこの受 信装置9を適応した場合には、本発明の発振� �1は上記効果をよりいっそう発揮する。表示� ��51、送信装置52、電池53は、それらの動作/非 動作によって、周囲の温度変化に大きく影響 を与えてしまう。例えば、本実施の形態1の� �信装置を完全に単体で使用した場合は、使� �時に、0.05~0.1℃/秒であった温度変化が、通� �装置の構造にすることで、0.1~0.3℃/秒となり 、その影響は、倍以上となる。これにより、 発振器1が表示部51等を有する電子機器に搭載 される場合の方が、時間当たりにおけるシン セサイザ部4の出力の周波数変動量が大きく� �る。シンセサイザ部4の出力の周波数変動量� ��大きくなると、必然的に、一回あたりの周� ��数調整量が大きくなり、受信エラーの発生� ��率が高くなり、また受信エラーの継続時間� ��長くなる。本実施の形態1では、fstep≦fd1の� ��係を維持したまま調整を行うため、時間当� ��りの温度変化に依存することなく受信エラ� ��の発生がない状態で受信可能となる。また� ��同時に、(式1)を用いることで、温度変化に� ��して、遅延なく、周波数調整を行うことが� ��能となり、本実施の形態1の効果がいっそう 発揮される。さらに、受信装置9に基準発振� �号の入力端子を設け、受信装置の外部の基� �発振器を使用する構成とすることにより、� �子機器の小型化及び低価格化を図ることが� �きる。

 以上説明したように、本発明の受信装置9 を電子機器50に搭載することにより、よりい� ��そう上記効果が発揮される。さらに、本発� ��の発振器は受信装置用のみならず、送信装� ��の発振器としても有用である。つまり、発� ��器の温度補償制御に起因する周波数変動が� ��信装置側で発生した場合には、この送信装� ��からの送信信号を受信した受信装置におい� ��も上記と同様の問題が生じる。従って、送� ��装置側での発振器の温度変化にともなう周� ��数調整量を、受信装置のドップラー耐性よ� ��も小さい単位で行うことにより、送受信エ� ��ーなく通信を行うことが可能となる。

 なお、本実施の形態1では、周波数温度係 数が、0.6ppm/℃以下となる発振器を用いてい� �が、高周波受信機に必要な周波数変動量に� �って、必要な周波数温度係数は変わる。本� �施の形態1では、高周波受信装置における局� ��発振器の周波数安定性の目標値を、求めら� ��る安定性である±60ppmに対してマージンを考 慮した±40ppmとしたため、0.6ppm/℃の発振器を� ��いた。また、それ以上に周波数安定性が良� ��発振器を用いても良い。なお、他の例とし� ��、周波数安定性の目標値を±6ppmとした場合� ��は、少なくとも、0.1ppm/℃の発振器となるよ うに、制御する必要がある。

 また、本実施の形態1では、使用温度変化 が0.05~0.1℃/秒としたが、これは、その装置が 使用される環境、装置の構造によって変わる ので、各々の場合で最適な設計を行えば良い 。制御部6は発振器に含まれる必要はなく、� �信装置9の具体的構成に合わせて復調部8に含 まれてもよいし、さらに後段に接続されるマ イコンから制御を行ってもよい。

 さらに、周波数変換器に入力するための� ��号を生成するシンセサイザ部4を基準発振器 2と直接接続した構成として説明した。しか� �、システム要求に対して、基準発振器2の温� ��に対する発振周波数の変動が大きい場合な� ��では、基準発振器の後に、第1のシンセサイ ザを設け、その出力を基準信号として、第2� �シンセサイザを設け、その出力を周波数変� �器3へ入力しても良い。また、周波数変換器3 の出力信号に対してフィルタを有する場合に は、制御部6による周波数調整の実施時に、� �ィルタのカットオフ周波数を調整してもよ� �。これにより、周波数変換器3の出力信号の� ��波数が変化した場合でも受信信号帯域の全� ��または一部がフィルタにより減衰されるの� ��防ぐことができる。

 (実施の形態2)
 以下、本発明における実施の形態2について 説明する。

 図2は、本発明の実施の形態2における発� �器を搭載した受信装置のブロック図である� �図2において、発振器1は、基準発振信号を生 成する基準発振器2と、シンセサイザ部4と、� ��ンセサイザ部4の出力周波数を調整する制御 部6と、を有する。シンセサイザ部4は、基準� ��振器2から出力された基準発振信号に基づき 、局部発振信号を生成し周波数変換器3に入� �する。また、この発振器1を搭載した受信装� ��9は、発振器1と、高周波信号を受信する受� �部7と、発振器1及び受信部7に接続され中間� �波数信号を生成する周波数変換器3と、中間� ��波数信号を復調する復調部8と、周波数変換 器3の出力と所定の中間周波数との差分を検� �する差分検出部10と、を有する。そして、こ の差分検出部10の出力は制御部6に接続されて いる。なお、差分検出部10は、基準発振器2の 出力またはシンセサイザ部4の出力と、各々� �対応する所定の周波数との差分を検出して� �良い。

 この構成において、制御部6は差分検出部 10の出力が0となるようにシンセサイザ部4の� �力周波数を調整する。実施の形態1に記載し� ��ように、復調部8の周波数変動追従性fvを超� ��る量を瞬時に調整すると復調エラーとなる� ��で、シンセサイザ部4の周波数調整単位fstep� ��fvより小さい値とすることにより復調エラ� �を防止することが可能となる。またシンセ� �イザ部4の単位時間当たりの周波数調整回数� ��N、局部発振信号の単位温度当たりの周波数 変動量δF、差分検出部10が出力する単位時間� ��たりの差分をdとすると、(式2)の関係式を満 たすことにより所定の中間周波数に対するシ ンセサイザ部4の出力周波数変動に追従して� �波数調整を行うことができる。

       N×fstep > d        ・・・(式 2)
 本実施の形態2における受信装置9は、温度� �ンサー部5を必要とせず、発振器1をさらに小 型化することができる。

 (実施の形態3)
 以下、本発明における実施の形態3について 説明する。

 図3は、本発明の実施の形態3における発� �器を搭載した受信装置のブロック図である� �図3において、発振器1は実施の形態1と同様� �構成を有する。シンセサイザ部4は、基準発� ��器2の出力が接続されたM分周器11と、このM� �周器11及び後述のN分周器13の出力が接続され た位相検出器12と、位相検出器12の出力が接� �されたフィルタ15と、このフィルタ15の出力� ��接続されたVCO14と、このVCO14の出力が接続さ れたN分周器13と、を有する。また、制御部6� �出力端子はN分周器13に接続されている。な� �、制御部6には温度センサー部5が接続されて いる。なお、実施の形態2のように制御部6に� ��分検出部10が接続される構成としてもよい� �

 この構成において、M分周器11は基準発振� ��2の出力を1/Mに分周し、N分周器13はVCO14の出� ��を1/Nに分周する。位相検出器12はM分周器11� �N分周器13の出力の位相を比較し、その位相� �が0となるようにVCO14の周波数を制御する。� �こで、M分周器の分周比M及びN分周器の分周� �Nを設定することにより、(式3)に従ってシン� ��サイザ部4の出力する局部発振信号の周波数 foutを決定する。

       fout=(N/M)×fin     ・・・(式3)
 ここで、finは基準発振器2の出力信号の周波 数である。また、分周比Nは小数設定するこ� �ができるように構成することができる。

 例えば、finが20MHz、分周比Mが2、所定の周波 数調整単位fstepが100Hzとすると、分周比Nの最� ��設定単位を10 ^-5 (=100×2/(20×10 ⁶ ))とするように構成すればよい。

 以上より、分周比Nおよび/または分周比M� ��設定単位を適切に設計することにより、復� ��部8の周波数変動追従性fvより小さい単位で� ��ンセサイザ部4の出力周波数を変えることが できる。なお、受信装置9の構成によっては� �ンセサイザ部4と周波数変換器3の間に分周器 が配置される場合があるが、この分周器をfst ep単位で制御することによっても本発明の目� ��を達することができる。

 また、制御部6が周波数調整をする際に、 フィルタ15の時定数を大きくしてもよい。こ� ��によりVCO14への入力電圧の変化を所定の範� �内に抑えることができ、その結果シンセサ� �ザ部4の出力周波数の変化を所定の範囲内に� ��えることができる。

 さらに、VCOの容量値を切替えたり、VCOに� ��加する制御電圧のオフセット値を制御した� ��することによってもシンセサイザ部4の出力 周波数を変えることが可能である。これらの 場合には、容量値の切り替え単位あるいは制 御電圧のオフセット値の設定分解能を適当な 値とすることにより、シンセサイザ部4の出� �周波数をfstep単位で変えることが可能となる 。

 (実施の形態4)
 以下、本発明における実施の形態4について 説明する。

 図4は、本発明の実施の形態4における発� �器を搭載した受信装置のブロック図である� �図4において、発振器1は実施の形態1と同様� �構成を有する。制御部6は温度センサー部5の 出力が接続された積分器16と、積分器16の出� �が接続された演算器17とを有する。この構成 において、シンセサイザ部4の周波数調整単� �fstepが復調部8の周波数変動追従性fvより小さ くなるように周波数調整を行うことができる ことを説明する。

 図5は本発明の実施の形態4における発振� �の温度センサー部及び積分器の出力の時間� �化を示す図である。図5において、温度セン� ��ー部5はセンサー部(図示せず)にて検出した� ��度に対して所定の電圧を出力する。一般に� ��度変化に対する温度センサー部の追従性は� ��分早いので、急激に温度が変化した場合の� ��度センサー部5からの出力電圧は図5に示す� �線のようになる。つまり、時間(横軸)に対し て出力電圧(縦軸)が急激に立ち上がる。制御� ��6では、この出力電圧を演算器17にて所定の� ��波数調整量に換算し、シンセサイザ部4を制 御する。しかし、急激に温度が変化した場合 には、急激に周波数も変化させるように制御 が行われることになり、復調部8が追従でき� �いおそれがある。本実施の形態4では、所定� ��時定数を有した積分器16を通すことにより� �この急激な温度変動が起こった場合に、急� �に立ち上がる出力電圧を、復調部8が追従で� ��るレベルまで緩やかに変動するよう制御す� ��。つまり、単位時間当たりに、シンセサイ� ��部4により調整される周波数量をfstep以下と� ��る。このような調整により、シンセサイザ� ��4の周波数調整単位fstepが復調部8の周波数変 動追従性fvより小さくなる。図5の実線が、制 御部6から出力される制御信号波形である。

 なお、この積分器は抵抗、コンデンサ、� ��ンダクタやOPアンプ等の組み合わせからな� �アナログ回路で実現してもよいし、温度セ� �サー部5の出力電圧をA/D変換器を用いてデジ� ��ル変換後にデジタル演算により積分動作を� ��るような回路構成としてもよい。また積分� ��16と演算器17の配置を逆にし、演算器17の出� ��である周波数調整量に対して積分処理を施� ��ことによっても同一の目的を達成すること� ��できる。

 また、積分器16と演算器17の間にメモリ(� �示せず)および比較器(図示せず)を設け、積� �器16の出力電圧とメモリ保持した前回出力電 圧との差分が、所定の閾値を超えた場合にの み、演算器17の出力を更新するようにしても� ��い。これにより微小な温度変化に対しては� ��波数調整を行わないようにし、シンセサイ� ��部4の出力周波数を安定させることができる 。

 以上説明した構成により、積分回路の時� ��数を適切な値に設定することで、簡単な回� ��構成で、シンセサイザ部4の出力周波数を安 定させることができる。

 以上は温度センサー部5が接続される例で 説明したが、この考え方は実施の形態2の差� �検出部10を用いる構成に対しても適用可能で ある。この場合も、差分検出部10の出力側に� ��続された積分器の出力値とメモリ保持した� ��回の積分器の出力値との差分が、所定の閾� ��を超えた場合に、周波数調整を行うことに� ��り、シンセサイザ部4の出力周波数を安定さ せることができる。

 (実施の形態5)
 以下、本発明における実施の形態5について 説明する。

 図6は、本発明の実施の形態5における発� �器を搭載した受信装置のブロック図である� �図6において、発振器1は実施の形態1と同様� �構成を有する。復調部8は第1周波数変換器36� ��出力が接続されたAD変換器18と、中間周波数 と同等の周波数を出力するNCO部21と、AD変換� �18及びNCO部21の出力が接続された第2周波数変 換器19と、第2周波数変換器19の出力が接続さ� ��た処理部20と、を有する。また制御部6の出� ��はシンセサイザ部4ではなくNCO部21に接続さ� ��ている。

 この構成において、制御部6は実施の形態 1にて説明した周波数調整条件に従ってNCO部21 を制御することによっても、シンセサイザ部 4の出力周波数を安定させることができる。� �調部8の周波数変動追従性fvは処理部20に依存 するため、シンセサイザ部4の出力周波数を� �定の条件に従って調整することと、NCO部21の 出力周波数を所定の条件に従って調整するこ とは、処理部20からみれば等価だからである� ��

 以上における実施の形態1から3までの説� �においては、説明の便宜上、具体値を例示� �て説明した。しかし、本発明は、基準発振� �が有する振動子の温度係数等に起因する周� �数変動を復調部の周波数変動追従性で規定� �れる条件に合致するように周波数調整する� �ころに、従来技術に対する技術的特徴を有� �る。従って、本発明に係る発振器は、各種� �信システムで用いられる周波数帯や受信装� �内部の具体構成に対して適用可能である。