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公開番号2024132160
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-30
出願番号2023042841
出願日2023-03-17
発明の名称発振器
出願人日本電波工業株式会社
代理人個人
主分類H03B 5/32 20060101AFI20240920BHJP(基本電子回路)
要約【課題】水晶振動板の温度が変化するより先に周囲温度を検出して周波数温度特性の補正の遅れを防止し、周波数温度特性のヒステリシスを軽減できる発振器を提供する。
【解決手段】面実装型であって、複数の回路を搭載する基板1上に、周波数温度特性の補正を行うために温度を検出する周囲温度検出用センサ15を設け、当該周囲温度検出用センサ15が、水晶振動板を備える基準水晶発振器11やその他の回路より金属カバー2の近くに配置され、金属カバー2と半田付け部17で半田付けされた熱伝導用銅箔16を介して温度を検出し、当該検出温度が周波数温度特性の補正に用いられる発振器である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
金属カバーを有する面実装型の発振器であって、
複数の回路を搭載する基板上に、水晶振動板における周波数温度特性の補正を行うために温度を検出する温度センサを設け、
当該温度センサが、前記複数の回路との距離より前記金属カバーとの距離の方が短くなる位置に配置され、前記金属カバーと半田付けされた熱伝導用銅箔を介して温度を検出することを特徴とする発振器。
続きを表示（約 360 文字）【請求項２】
熱伝導用銅箔は、基板の四隅の角部で金属カバーに半田付けされ、温度センサが当該角部寄りに設けられていることを特徴とする請求項１記載の発振器。
【請求項３】
温度センサで検出した温度から構造上の過渡熱応答を踏まえた水晶振動板における温度変動量を算出する過渡熱応答算出部と、
前記算出された温度変動に基づいて周波数温度特性の補正値を演算する周波数補正値算出部と、を有することを特徴とする請求項１又は２記載の発振器。
【請求項４】
過渡熱応答算出部は、シミュレーションによって過渡熱応答の熱抵抗値及び熱容量値のパラメータを備えたＣＲフィルタ形式の過渡熱モデルを備え、当該過渡熱モデルを用いて水晶振動板における温度変動量を算出することを特徴とする請求項３記載の発振器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、発振器に係り、特に、水晶振動板の温度が変化するより先に周囲温度を検出して周波数温度特性の補正の遅れを防止することができる発振器に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
［従来の技術］
従来の発振器には、水晶振動板を備える基準水晶発振器の温度検出用としてサーミスタをその基準水晶発振器の付近に配置し、演算回路（ＣＰＵ：Central Processing Unit）を用いて検出温度に応じた周波数補正量の算出を行い、その周波数補正量により周波数温度特性を補正するものがあった。
【０００３】
［従来の発振器：図５］
次に、従来の発振器の構成について図５を参照しながら説明する。図５は、従来の発振器の側面と平面の説明図である。尚、（ａ）が側面説明図であり、（ｂ）が平面説明図である。
従来の発振器は、図５に示すように、面実装タイプで、基板１に金属カバー２が半田付け部１７で固定されている。
【０００４】
従来の発振器の基板１の平面には、サーミスタ１０と、基準水晶発振器１１と、周波数－電圧制御発振器１２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１３と、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）１４と、基板１の平面の四隅に形成された半田付け部１７と、を備えている。
サーミスタ１０は、基準水晶発振器１１の温度を検知するため、基準水晶発振器１１の近くに配置されている。
【０００５】
［従来の発振器の回路構成：図６］
次に、従来の発振器の回路構成について図６を参照しながら説明する。図６は、従来の発振器の回路構成の概略図である。
従来の発振器の回路構成は、図６に示すように、基準水晶発振器１１で発振された発振周波数信号をＦＰＧＡ１４に入力し、ＦＰＧＡ１４が周波数－電圧制御発振器１２に制御電圧を出力して、周波数－電圧制御発振器１２が特定周波数を出力する。
【０００６】
また、サーミスタ１０が、基準水晶発振器１１の周囲の温度を検出し、ＣＰＵ１３が検出した温度値に基づく周波数補正値を算出してＦＰＧＡ１４に出力する。
ＦＰＧＡ１４では、ＣＰＵ１３から入力される周波数補正値で基準水晶発振器１１からの発振周波数を補正する。
【０００７】
尚、サーミスタ１０から出力されるのは、検出温度に対応した電圧であり、ＣＰＵ１３に入力されるとアナログからデジタルに変換（Ａ／Ｄ変換）され、周波数補正値算出部１３ａに入力され、周波数補正値算出部１３ａで周波数補正値を算出する。
また、ＦＰＧＡ１４は、ＤＤＳ（Digital Direct Synthesizer：デジタル直接合成発振器）１４ａとＰＬＬ（Phase Locked Loop：位相同期回路）１４ｂとを備えている。
【０００８】
［従来の発振器の熱回路モデル：図７］
次に、従来の発振器の熱回路モデルについて図７を参照しながら説明する。図７は、従来の発振器の熱回路モデルの模式図である。尚、図７は、従来の発振器における温度変化を熱抵抗や熱容量で模式的に表現したものである。
従来の発振器の熱回路モデルは、図７に示すように、電源電圧Ｖ２の＋側に基準水晶発振器１１とサーミスタ１０とが並列的に接続される構成となっている。ここで、電源電圧は、周囲温度を電圧で置き換えたものとなる。
各部は、熱抵抗（Ｒ）と熱容量（Ｃ）で表されるものである。
【０００９】
図７に記載した「Ta」は周囲温度を示し、「T_Xtal」は水晶振動板（基準水晶発振器１１）の温度を示し、「T_Thermistor」はサーミスタ１０の検出温度を示している。
【００１０】
［従来の発振器の温度追従特性：図８］
次に、従来の発振器の温度追従特性について図８を参照しながら説明する。図８は、従来の発振器の温度追従特性のグラフ図である。図８は、３６０分過ぎまで周囲温度を上昇させて一定とし、４００分から周囲温度を低下させたグラフとなっている。
従来の発振器の温度追従特性は、図８に示すように、周囲温度（Ta）の上昇及び下降に対して水晶振動板（基準水晶発振器１１）の温度（T_Xtal）が遅れて上昇及び下降するが、サーミスタ１０の温度（T_Thermistor）の上昇及び下降は、水晶振動板温度（T_Xtal）より更に遅れて追従している。
（【００１１】以降は省略されています）

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