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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024132160
(43)【公開日】2024-09-30
(54)【発明の名称】発振器
(51)【国際特許分類】
H03B 5/32 20060101AFI20240920BHJP
【ＦＩ】
H03B5/32 A
H03B5/32 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023042841
(22)【出願日】2023-03-17
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）２０２０年度国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「ポスト５Ｇ情報通信システム基盤強化研究開発事業／先導研究（委託）／極限時刻同期に基づく革新的通信デバイスと応用開拓」委託研究、産業技術強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000232483
【氏名又は名称】日本電波工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100093104
【弁理士】
【氏名又は名称】船津 暢宏
(72)【発明者】
【氏名】林 甲太郎
【テーマコード（参考）】
5J079
【Ｆターム（参考）】
5J079AA04
5J079BA02
5J079BA43
5J079CB02
5J079FB24
5J079HA06
5J079HA30
(57)【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
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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】
そして、サーミスタ１０の温度（T_Thermistor）を用いて周波数補正値算出部１３ａが周波数補正値を算出し、それをＦＰＧＡ１４内のＤＤＳ１４ａに提供することで、ＤＤＳ１４ａで基準水晶発振器１１の周波数温度特性が補正されるようになっている。
【0012】
［関連技術］
尚、関連する先行技術として、特開平０１－２０８９０４号公報「温度補償水晶発振器」（特許文献１）がある。
特許文献１には、温度補償水晶発振器において、周囲温度を検出する温度検出器の対温度変化応答時間を水晶発振素子の対温度変化応答時間に等しくなるようにする構成が示されている。
尚、関連する先行技術として、特開平０１－２０８９０４号公報「温度補償水晶発振器」（特許文献１）がある。
特許文献１には、温度補償水晶発振器において、周囲温度を検出する温度検出器の対温度変化応答時間を水晶発振素子の対温度変化応答時間に等しくなるようにする構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【特許文献1】特開平０１－２０８９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
しかしながら、従来の発振器では、容器内部の水晶振動板の温度変化に迅速に追随できず、遅れて温度を検出して周波数温度特性の補正を行うものであるため、周波数温度特性の補正の遅れが発生し、周波数温度特性のヒステリシスの原因になっていたという問題点があった。
【0015】
尚、特許文献１は、温度変化への温度検出器の応答特性が改善されるものの、検出温度に追従する構成であるため、周波数補正の遅れが発生するものとなっていた。
従って、特許文献１には、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構成は示されていない。
従って、特許文献１には、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構成は示されていない。
【0016】
本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、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ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0017】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、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、複数の回路との距離より金属カバーとの距離の方が短くなる位置に配置され、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。
【0018】
本発明は、上記発振器において、熱伝導用銅箔が、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。
【0019】
本発明は、上記発振器において、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又は概算する過渡熱応答算出部と、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。
【0020】
本発明は、上記発振器において、過渡熱応答算出部が、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。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、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、複数の回路部品との距離より金属カバーとの距離の方が短くなる位置に配置され、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発振器としているので、水晶振動板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効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発振器の側面と平面の説明図である。
【図2】本発振器の回路構成の概略図である。
【図3】本発振器の熱回路モデルの模式図である。
【図4】本発振器の温度追従特性のグラフ図である。
【図5】従来の発振器の側面と平面の説明図である。
【図6】従来の発振器の回路構成の概略図である。
【図7】従来の発振器の熱回路モデルの模式図である。
【図8】従来の発振器の温度追従特性のグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る発振器（本発振器）は、金属カバーを有する面実装型の水晶発振器であって、複数の回路を搭載する基板上に、周波数温度特性の補正を行うために温度を検出する温度センサを設け、当該温度センサが、水晶振動板を備える基準水晶発振器やその他の回路との距離より金属カバーとの距離の方が短くなる位置に配置され、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し、当該検出温度が周波数温度特性の補正に用いられるものであり、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ものである。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る発振器（本発振器）は、金属カバーを有する面実装型の水晶発振器であって、複数の回路を搭載する基板上に、周波数温度特性の補正を行うために温度を検出する温度センサを設け、当該温度センサが、水晶振動板を備える基準水晶発振器やその他の回路との距離より金属カバーとの距離の方が短くなる位置に配置され、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し、当該検出温度が周波数温度特性の補正に用いられるものであり、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ものである。
【0024】
［本発振器：図１］
本発振器の構成について図１を参照しながら説明する。図１は、本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。
本発振器は、図１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。
本発振器の構成について図１を参照しながら説明する。図１は、本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。
本発振器は、図１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。
【0025】
本発振器の基板１の平面には、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、周囲温度検出用センサ１５と、基板１の平面の四隅に形成された半田付け部１７と、周囲温度検出用センサ１５と半田付け部１７とを接続する熱伝導用銅箔１６と、を備えている。
尚、本発振器の各部については後述する。
尚、本発振器の各部については後述する。
【0026】
また、図１（２）に示すように、周囲温度検出用センサ１５は、金属カバー２の温度を検出するため、他の回路より金属カバー２の近くで基板１の四隅の一つである角部分の半田付け部１７の近くに設けられ、熱伝導用銅箔１６を介して半田付け部１７に接続している。
つまり、周囲温度検出用センサ１５は、他の回路との距離より金属カバー２との距離の方が短くなる位置に配置され、熱伝導用銅箔１６、半田付け部１７を経由して金属カバー２の温度を検出している。
つまり、周囲温度検出用センサ１５は、他の回路との距離より金属カバー２との距離の方が短くなる位置に配置され、熱伝導用銅箔１６、半田付け部１７を経由して金属カバー２の温度を検出している。
【0027】
［本発振器の回路構成：図２］
次に、本発振器の回路構成について図２を参照しながら説明する。図２は、本発振器の回路構成の概略図である。
本発振器の回路構成は、図２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から特定周波数を出力させる。
次に、本発振器の回路構成について図２を参照しながら説明する。図２は、本発振器の回路構成の概略図である。
本発振器の回路構成は、図２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から特定周波数を出力させる。
【0028】
また、周囲温度検出用センサ１５が、金属カバー２の温度を検出し、ＣＰＵ１３が過渡熱応答による熱伝導遅れの温度値を算出し、当該温度値に基づく周波数補正値を算出してＦＰＧＡ１４に出力する。
ここで、「熱伝導遅れの温度値」とは、周囲温度検出センサ１５で検出された温度の値に対して基準水晶発振器１１が周囲からの熱の伝導を受けて得られる温度値のことである。
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。
ここで、「熱伝導遅れの温度値」とは、周囲温度検出センサ１５で検出された温度の値に対して基準水晶発振器１１が周囲からの熱の伝導を受けて得られる温度値のことである。
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。
【0029】
［本発振器の各部］
次に、本発振器の各部について具体的に説明する。
基準水晶発振器１１は、水晶振動子を備え、基準周波数を発振するものである。
この基準水晶発振器１１は、周囲の温度によって周波数特性が変化する周波数温度特性を有している。
周波数－電圧制御発振器１２は、ＦＰＧＡ１４からの制御電圧によって発振周波数を変化させて周波数を出力するＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）である。
次に、本発振器の各部について具体的に説明する。
基準水晶発振器１１は、水晶振動子を備え、基準周波数を発振するものである。
この基準水晶発振器１１は、周囲の温度によって周波数特性が変化する周波数温度特性を有している。
周波数－電圧制御発振器１２は、ＦＰＧＡ１４からの制御電圧によって発振周波数を変化させて周波数を出力するＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）である。
【0030】
ＣＰＵ１３は、周囲温度検出用センサ１５で検出された温度に基づいて過渡熱応答による熱伝導遅れの温度値を算出し、それに対応した周波数補正値を算出するものであり、周波数補正値算出部１３ａと、過渡熱応答算出部１３ｂとを備えている。
【0031】
周波数補正値算出部１３ａは、過渡熱応答算出部１３ｂから入力される温度値に基づいて周波数補正値を算出し、ＦＰＧＡ１４のＤＤＳ１４ａに出力する。
過渡熱応答算出部１３ｂは、過渡熱応答に対する熱伝導遅れの温度値を算出する過渡熱演算モデルを備えている。過渡熱演算モデルは、後述する模式図の回路に示すようなフィルタ形式で、パラメータを備えている。過渡熱演算モデルは、実測又は熱シミュレーションで求めておく。
過渡熱応答算出部１３ｂは、過渡熱応答に対する熱伝導遅れの温度値を算出する過渡熱演算モデルを備えている。過渡熱演算モデルは、後述する模式図の回路に示すようなフィルタ形式で、パラメータを備えている。過渡熱演算モデルは、実測又は熱シミュレーションで求めておく。
【0032】
ＦＰＧＡ１４は、製造後に購入者や設計者が構成を設定できる集積回路である。
ＦＰＧＡ１４内のＤＤＳ（Digital Direct Synthesizer：デジタル直接合成発振器）１４ａは、周波数や波形を自由に変調して出力する装置であり、基準水晶発振器１１からの基準周波数をＣＰＵ１３の周波数補正値算出部１３ａからの周波数補正値で補正する。
ＦＰＧＡ１４内のＤＤＳ（Digital Direct Synthesizer：デジタル直接合成発振器）１４ａは、周波数や波形を自由に変調して出力する装置であり、基準水晶発振器１１からの基準周波数をＣＰＵ１３の周波数補正値算出部１３ａからの周波数補正値で補正する。
【0033】
また、ＦＰＧＡ１４内のＰＬＬ（Phase Locked Loop：同期位相回路）１４ｂは、基準周波数の入力信号と、電圧に応じて周波数が変化する周波数－電圧制御発振器１２の出力のフィードバック信号との位相差を周波数－電圧制御発振器１２に入力することにより、入力信号と出力信号の位相を同期させる。
【0034】
周囲温度検出用センサ１５は、１６ｂｉｔの高精度な温度センサＩＣであり、金属カバー２に接続する熱伝導用銅箔１６の温度を検出し、周辺デバイスとのシリアル通信方式で高速通信を実現するＩ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）通信で検出温度の情報をＣＰＵ１３に出力する。
熱伝導用銅箔１６は、熱伝導率が高い銅箔が基板１上に印刷されており、金属カバー２に伝わる周囲温度をほぼ同時に、少ない誤差で周囲温度検出用センサ１５に出力する。
熱伝導用銅箔１６は、熱伝導率が高い銅箔が基板１上に印刷されており、金属カバー２に伝わる周囲温度をほぼ同時に、少ない誤差で周囲温度検出用センサ１５に出力する。
【0035】
［本発振器の熱回路モデル：図３］
次に、本発振器の熱回路モデルについて図３を参照しながら説明する。図３は、本発振器の熱回路モデルの模式図である。尚、図３は、本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。
本発振器の熱回路モデルは、図３に示すように、電源電圧Ｖ２の＋側に基準水晶発振器１１と周囲温度検出用センサ１５とが並列的に接続され、周囲温度検出用センサ１５には過渡熱応答算出部１３ｂが接続される構成となっている。
各部は、熱抵抗（Ｒ）と熱容量（Ｃ）で表されるものである。
次に、本発振器の熱回路モデルについて図３を参照しながら説明する。図３は、本発振器の熱回路モデルの模式図である。尚、図３は、本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。
本発振器の熱回路モデルは、図３に示すように、電源電圧Ｖ２の＋側に基準水晶発振器１１と周囲温度検出用センサ１５とが並列的に接続され、周囲温度検出用センサ１５には過渡熱応答算出部１３ｂが接続される構成となっている。
各部は、熱抵抗（Ｒ）と熱容量（Ｃ）で表されるものである。
【0036】
図３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_TaSensor」は周囲温度検出用センサ１５の温度を示し、「T_Xtal_est」は水晶振動板推定温度を示している。
【0037】
この水晶振動板推定温度は、過渡熱応答による熱伝導遅れの温度のことであり、過渡熱応答算出部１３ｂで算出される温度値が相当する。従って、過渡熱応答算出部１３ｂでは、図３の模式回路に示す抵抗（Ｒ３）と容量（Ｃ３）のパラメータをシミュレーションで保有し、演算により水晶振動板推定温度（過渡熱応答に対する熱伝導遅れの温度）の値を算出している。
【0038】
［本発振器の温度追従特性：図４］
次に、本発振器の温度追従特性について図４を参照しながら説明する。図４は、本発振器の温度追従特性のグラフ図である。図４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。
本発振器の温度追従特性は、図４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、周囲温度検出用センサ１５の温度（T_TaSensor）の上昇及び下降は、水晶振動板温度（T_Xtal）より周囲温度（Ta）に近い位置で追従している。
次に、本発振器の温度追従特性について図４を参照しながら説明する。図４は、本発振器の温度追従特性のグラフ図である。図４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。
本発振器の温度追従特性は、図４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、周囲温度検出用センサ１５の温度（T_TaSensor）の上昇及び下降は、水晶振動板温度（T_Xtal）より周囲温度（Ta）に近い位置で追従している。
【0039】
そして、過渡熱応答算出部１３ｂでは、水晶振動板推定温度（T_Xtal_est）を水晶振動板温度（T_Xtal）と同じになるよう制御値を算出し、それをＦＰＧＡ１４内のＤＤＳ１４ａに提供することで、水晶振動板推定温度（T_Xtal_est）を用いて周波数補正値算出部１３ａが周波数補正値を算出でき、ＤＤＳ１４ａで基準水晶発振器１１の周波数温度特性が補正されるものである。
【0040】
［実施の形態の効果］
本発振器によれば、金属カバー２を有する面実装型であって、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ようにしているので、水晶振動板の温度が変化する前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効果がある。
本発振器によれば、金属カバー２を有する面実装型であって、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ようにしているので、水晶振動板の温度が変化する前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効果がある。
【0041】
また、本発振器によれば、基準水晶発振器１１における温度変化に対応した過渡熱応答の温度値を過渡熱応答算出部１３ｂで算出し、その温度値に基づいて周波数補正値算出部１３ａが周波数補正値を算出し、ＦＰＧＡ１４内のＤＤＳ１４ａに出力して、ＤＤＳ１４ａが基準水晶発振器１１からの基準周波数について周波数温度特性を補正するようにしているので、基準水晶発振器１１の水晶振動板の温度変化に近い推定温度を過渡熱応答算出部１３ｂが算出でき、その推定温度で周波数補正値算出部１３ａが周波数補正値を算出しているため、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効果がある。
【産業上の利用可能性】
【0042】
本発明は、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に好適である。
【符号の説明】
【0043】
１…基板、 ２…金属カバー、 １０…サーミスタ、 １１…基準水晶発振器、 １２…周波数－電圧制御発振器、 １３…ＣＰＵ（Central Processing Unit）、 １４…ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、 １５…周囲温度検出用センサ、 １６…熱伝導用銅箔、 １７…半田付け部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】