本發(fā)明涉及電路裝置、振蕩器、電子設備以及移動體。

背景技術：

一直以來，公知有ocxo(ovencontrolledcrystaloscillator：恒溫晶體振蕩器)、tcxo(temperaturecompensatedcrystaloscillator：溫度補償晶體振蕩器)等振蕩器。例如ocxo作為基站、網絡路由器、測量設備等中的基準信號源而被使用。

在這樣的ocxo、tcxo等振蕩器中，期望較高的頻率穩(wěn)定度。但是，存在以下問題：在振蕩器的振蕩頻率中存在稱為老化的隨時間的變化，振蕩頻率隨時間經過而變動。例如，作為抑制不能接收gps信號等基準信號、已成為所謂的保持模式(hold-over)狀態(tài)的情況下的振蕩頻率的變動的現(xiàn)有技術，存在日本特開2015-82815號公報中公開的技術。在該現(xiàn)有技術中，設置存儲部以及經過時間測量部，該存儲部對振蕩頻率的控制電壓的校正值與經過時間的對應關系信息(老化特性數(shù)據(jù))進行存儲。而且，在檢測到保持模式的情況下，根據(jù)在存儲部中存儲的校正值與經過時間的對應關系信息、和由經過時間測量部測量的經過時間來執(zhí)行老化校正。

但是，在該現(xiàn)有技術中，存在如下問題：作為存儲校正值與經過時間的對應關系信息的存儲部，需要具有大的存儲容量的存儲部，會導致電路裝置的大規(guī)模化。例如，為了實現(xiàn)更高精度的老化校正，需要將更大的數(shù)據(jù)量的對應關系信息存儲于存儲部，導致電路裝置大規(guī)?；?。

技術實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的幾個方式，可提供一種能夠以更小規(guī)模的電路實現(xiàn)更高精度的老化校正的電路裝置、振蕩器、電子設備以及移動體等。

本發(fā)明的一個方式涉及電路裝置，該電路裝置包含：處理部，其對頻率控制數(shù)據(jù)進行信號處理；以及振蕩信號生成電路，其使用振子和來自所述處理部的所述頻率控制數(shù)據(jù)，生成通過所述頻率控制數(shù)據(jù)設定的振蕩頻率的振蕩信號，所述處理部在卡爾曼濾波處理的先驗估計值的更新處理中，進行通過上次的時刻的后驗估計值與校正值的相加處理求出此次的時刻的先驗估計值的處理，并根據(jù)所述卡爾曼濾波處理的結果，進行所述頻率控制數(shù)據(jù)的老化校正。

根據(jù)本發(fā)明的一個方式，通過處理部對頻率控制數(shù)據(jù)進行信號處理，使用振子和來自處理部的頻率控制數(shù)據(jù)，生成通過頻率控制數(shù)據(jù)設定的振蕩頻率的振蕩信號。而且在本發(fā)明的一個方式中，在卡爾曼濾波處理的先驗估計值的更新處理中，通過上次的時刻的后驗估計值與校正值的相加處理，求出此次的時刻的先驗估計值。而且，根據(jù)該卡爾曼濾波處理的結果，進行頻率控制數(shù)據(jù)的老化校正。這樣，例如與使用擴展卡爾曼濾波處理的情況相比，減輕了處理部的處理負荷并且抑制了電路裝置的電路規(guī)模的增加等。因此，能夠以更小規(guī)模的電路實現(xiàn)更高精度的老化校正。

此外，在本發(fā)明的一個方式中，可以是，所述處理部根據(jù)所述卡爾曼濾波處理中的觀測殘差求出所述校正值。

這樣，能夠使用反映了卡爾曼濾波處理中的觀測殘差而更新的校正值實現(xiàn)老化校正，能夠實現(xiàn)更高精度的老化校正。

此外，在本發(fā)明的一個方式中，所述處理部進行所述上次的時刻即時間步k-1的所述后驗估計值x^(k-1)與所述校正值d(k-1)的相加處理，通過x^^-(k)＝x^(k-1)+d(k-1)求出所述此次的時刻即時間步k的所述先驗估計值x^^-(k)。

這樣，能夠通過x^^-(k)＝x^(k-1)+d(k-1)這樣的處理負荷輕的簡單的運算處理求出時間步k的先驗估計值x^^-(k)，實現(xiàn)了電路裝置的小規(guī)?；?。

此外，在本發(fā)明的一個方式中，可以是，所述處理部根據(jù)所述時間步k-1的所述校正值d(k-1)和所述卡爾曼濾波處理中的觀測殘差，求出所述時間步k的校正值d(k)。

這樣，能夠使用反映了卡爾曼濾波處理中的觀測殘差并且在各時間步中更新的校正值d(k)實現(xiàn)老化校正。

此外，在本發(fā)明的一個方式中，可以是，在設所述觀測殘差為ek、常數(shù)為e的情況下，所述處理部通過d(k)＝d(k-1)+e·ek求出所述校正值d(k)。

這樣，能夠通過d(k)＝d(k-1)+e·ek這樣的簡單的運算處理求出校正值d(k)，能夠減輕處理部的處理負荷。

此外，在本發(fā)明的一個方式中，可以是，該電路裝置包含存儲所述常數(shù)e的存儲部。

這樣，例如能夠使用與各產品等對應的適當?shù)某?shù)e實現(xiàn)校正值d(k)＝d(k-1)+e·ek的更新處理，能夠實現(xiàn)更高精度的老化校正。

此外，在本發(fā)明的一個方式中，可以是，所述處理部對基于輸入信號和基準信號的相位比較結果的所述頻率控制數(shù)據(jù)進行所述信號處理，其中，所述輸入信號基于所述振蕩信號，所述處理部在檢測到由所述基準信號的消失或者異常引起的保持模式之前的期間，進行如下處理：通過卡爾曼濾波處理，估計針對基于所述相位比較結果的所述頻率控制數(shù)據(jù)的觀測值的真值，在檢測到所述保持模式的情況下，保存與檢測到所述保持模式的時刻對應的時刻的所述真值，通過進行基于所述真值的運算處理，生成老化校正后的所述頻率控制數(shù)據(jù)。

這樣，能夠根據(jù)通過卡爾曼濾波處理估計出、并且在與保持模式的檢出時刻對應的時刻保存的真值實現(xiàn)老化校正。因此，能夠實現(xiàn)以往無法實現(xiàn)的高精度的老化校正。

此外，在本發(fā)明的一個方式中，可以是，所述處理部通過進行對所述真值加上所述校正值的所述運算處理，生成老化校正后的所述頻率控制數(shù)據(jù)。

這樣，進行對通過卡爾曼濾波處理估計出的真值加上補償例如由老化速率導致的頻率變化的校正值的運算處理，由此，實現(xiàn)老化校正。因此，能夠以簡單的處理實現(xiàn)高精度的老化校正。

此外，在本發(fā)明的一個方式中，可以是，所述處理部進行對所述真值加上濾波處理后的所述校正值的所述運算處理。

這樣，能夠有效抑制如下情況：由于將存在變動的波動的校正值與真值相加而導致老化校正的精度下降。

此外，在本發(fā)明的一個方式中，該電路裝置可以還包含存儲部，該存儲部存儲所述卡爾曼濾波處理的系統(tǒng)噪聲的設定用的系統(tǒng)噪聲常數(shù)、和所述卡爾曼濾波處理的觀測噪聲的設定用的觀測噪聲常數(shù)。

這樣，能夠實現(xiàn)降低了系統(tǒng)噪聲和觀測噪聲的元件偏差的影響的老化校正。

此外，在本發(fā)明的一個方式中，可以是，該電路裝置包含用于監(jiān)測所述先驗估計值和觀測值的數(shù)字接口部。

這樣，例如檢查裝置等外部裝置能夠經由數(shù)字接口部監(jiān)測先驗估計值和觀測值。由此，能夠實現(xiàn)使相當于例如觀測值與先驗估計值的差分值的觀測誤差成為更小的值的設定處理等。

此外，本發(fā)明的另一個方式涉及振蕩器，該振蕩器包含：上述任意一個方式所述的電路裝置；以及所述振子。

此外，本發(fā)明的另一個方式涉及電子設備，該電子設備包含上述任意一個方式所述的電路裝置。

此外，本發(fā)明的另一個方式涉及移動體，該移動體包含上述任意一個方式所述的電路裝置。

附圖說明

圖1是針對老化特性的元件偏差的說明圖。

圖2是本實施方式的電路裝置的基本的結構例。

圖3是本實施方式的方法的說明圖。

圖4是本實施方式的方法的說明圖。

圖5是針對保持模式時的老化校正的說明圖。

圖6是針對保持模式的說明圖。

圖7是針對保持模式的說明圖。

圖8是針對保持模式的說明圖。

圖9是本實施方式的電路裝置的詳細結構例。

圖10是使用了卡爾曼濾波處理的老化校正的說明圖。

圖11是使用了卡爾曼濾波處理的老化校正的說明圖。

圖12是處理部的詳細結構例。

圖13是溫度補償處理的說明圖。

圖14是溫度補償處理的說明圖。

圖15是溫度補償處理的說明圖。

圖16是處理部的動作說明圖。

圖17是處理部的動作說明圖。

圖18是老化校正部的結構例。

圖19是卡爾曼濾波的模型例。

圖20是卡爾曼濾波部的結構例。

圖21是示出本實施方式的預測頻率偏差與實測頻率偏差的例子的圖。

圖22是溫度傳感器的結構例。

圖23是振蕩電路的結構例。

圖24是本實施方式的變形例的說明圖。

圖25是本實施方式的變形例的說明圖。

圖26是振蕩器的結構例。

圖27是電子設備的結構例。

圖28是移動體的結構例。

圖29是振蕩器的詳細結構例。

圖30是作為電子設備之一的基站的結構例。

具體實施方式

以下，針對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式詳細地進行說明。此外，以下說明的本實施方式并非對權利要求書中記載的本發(fā)明的內容進行不當限定，在本實施方式中說明的所有結構并非都必須是本發(fā)明的解決手段。

1.由老化導致的振蕩頻率變動

在ocxo、tcxo等振蕩器中，由于稱為老化的隨時間的變化，振蕩頻率變動。而且，在振蕩器的個體間的振蕩頻率的老化變動的特性中，存在由構成振蕩器的部件的性能、部件和振蕩器的安裝狀態(tài)、或者振蕩器的使用環(huán)境等的個體偏差(以下，稱為元件偏差)引起的差異。

圖1的a1～a5是關于出貨批號相同或者不同的多個振蕩器的老化特性的測量結果的一例。如圖1的a1～a5所示，在老化變動的方式中存在伴隨著元件偏差的差異。

由老化導致的振蕩頻率的變動的原因被認為是在氣密密封容器內產生的粉塵向振子的脫落和附著、基于某些逸出氣體的環(huán)境變化、或者在振蕩器中使用的粘接劑的隨時間的變化。

作為用于抑制這樣的由老化導致的振蕩頻率的變動的對策，存在如下方法：在出貨前實施使振蕩器工作一定期間的初始老化，使振蕩頻率初始變動之后再出貨。但是，對于要求高頻率穩(wěn)定度的用途，僅采取這樣的初始老化的對策是不夠的，期望補償由老化導致的振蕩頻率的變動的老化校正。

除此以外，在將振蕩器用作基站的基準信號源的情況下，存在所謂的保持模式的問題。例如在基站中，通過使用pll電路將振蕩器的振蕩信號(輸出信號)與來自gps或網絡的基準信號同步，抑制頻率變動。但是，當產生來自gps或網絡(互聯(lián)網)的基準信號成為消失或者異常的保持模式時，無法得到用于同步的基準信號。如果以gps為例，則在由于gps天線的設置位置或設置方向而未能接收定位信號、由于干擾波而未能準確地接收到定位信號、或者未從定位用衛(wèi)星發(fā)送來定位信號的情況下，產生保持模式，無法執(zhí)行使用了基準信號的同步處理。

當產生這樣的保持模式時，由振蕩器的自激振蕩而產生的振蕩信號成為基站的基準信號源。因此，要求如下的保持模式性能：在從保持模式的產生時刻到從保持模式恢復的時刻(解除時刻)為止的保持模式期間，抑制由振蕩器的自激振蕩導致的振蕩頻率的變動。

但是，如上述那樣，由于振蕩器的振蕩頻率存在由老化導致的無法忽略的程度的變動，因此，由于此而存在無法實現(xiàn)高的保持模式性能的課題。例如在24小時等保持模式期間內，在規(guī)定了容許的頻率偏差(δf/f)的情況下，如果存在由老化導致的振蕩頻率的較大變動，則無法滿足該容許頻率偏差的規(guī)定。

例如作為基站與通信終端的通信方式，提出了fdd(frequencydivisionduplex：頻分雙工)、tdd(timedivisionduplex：時分雙工)等各種方式。而且，在tdd方式中，上行和下行使用相同的頻率按照時分方式收發(fā)數(shù)據(jù)，在分配給各設備的時隙之間設定有保護時間。因此，為了實現(xiàn)適當?shù)耐ㄐ?，需要在各設備中進行時刻同步，要求有準確的絕對時刻的計時。即，為了提供移動電話、地面數(shù)字廣播等在大范圍區(qū)域內通信的無線通信系統(tǒng)，需要設置多個基站，當計時時刻在這些基站之間發(fā)生偏差時，無法實現(xiàn)適當?shù)耐ㄐ?。但是，在產生了來自gps或網絡的基準信號消失或者異常的保持模式的情況下，在振蕩器側需要在沒有基準信號的狀態(tài)下對絕對時刻進行計時，如果該計時時刻發(fā)生偏差，則通信失敗。因此，對于在基站等中使用的振蕩器，在保持模式期間也要求非常高的頻率穩(wěn)定度。因此，對于補償由老化導致的頻率變動的老化校正，也要求高精度的校正。

2.電路裝置的結構

圖2示出本實施方式的電路裝置的基本電路結構。如圖2所示，本實施方式的電路裝置包含處理部50和振蕩信號生成電路140。另外，本實施方式的電路裝置的結構不限于圖2的結構，能夠實施省略其中一部分結構要素、或追加其他結構要素等各種變形。

處理部50進行各種信號處理。例如對頻率控制數(shù)據(jù)dfci(頻率控制碼)進行信號處理。具體而言，處理部50(數(shù)字信號處理部)進行例如老化校正處理、卡爾曼濾波處理，并根據(jù)需要進行溫度補償處理等信號處理(數(shù)字信號處理)。并且，輸出信號處理后的頻率控制數(shù)據(jù)dfcq。處理部50能夠包含：卡爾曼濾波部54(卡爾曼濾波處理的電路或程序模塊)和老化校正部56(老化校正處理的電路或程序模塊)。該處理部50可以由門陣列等asic電路實現(xiàn)，也可以由處理器(dsp、cpu)和在處理器上工作的程序(程序模塊)來實現(xiàn)。

振子xtal例如是at切類型、或sc切類型等厚度剪切振動類型的石英振子等或彎曲振動類型等的壓電振子。作為一例，振子xtal是設置于恒溫槽型振蕩器(ocxo)的恒溫槽內的類型，但是不限于此，可以是不具有恒溫槽的類型的tcxo用的振子。振子xtal也可以是諧振器(機電的諧振器或者電氣式的諧振電路)。另外，作為振子xtal，能夠采用saw(surfaceacousticwave：表面聲波)諧振器、作為硅制振子的mems(microelectromechanicalsystems：微電子機械系統(tǒng))振子等作為壓電振子。作為振子xtal的基板材料，可使用石英、鉭酸鋰、鈮酸鋰等壓電單晶體、鋯鈦酸鉛等壓電陶瓷等壓電材料或硅半導體材料等。作為振子xtal的激勵手段，既可以使用基于壓電效應的手段，也可以使用基于庫侖力的靜電驅動。

振蕩信號生成電路140生成振蕩信號osck。例如，振蕩信號生成電路140使用來自處理部50的頻率控制數(shù)據(jù)dfcq(信號處理后的頻率控制數(shù)據(jù))和振子xtal，生成通過頻率控制數(shù)據(jù)dfcq設定的振蕩頻率的振蕩信號osck。作為一例，振蕩信號生成電路140使振子xtal按照通過頻率控制數(shù)據(jù)dfcq設定的振蕩頻率進行振蕩，生成振蕩信號osck。

另外，振蕩信號生成電路140可以是以直接數(shù)字合成器方式生成振蕩信號osck的電路。例如也可以將振子xtal(固定振蕩頻率的振蕩源)的振蕩信號作為參考信號，以數(shù)字方式生成通過頻率控制數(shù)據(jù)dfcq設定的振蕩頻率的振蕩信號osck。

振蕩信號生成電路140可包含d/a轉換部80和振蕩電路150。但是，振蕩信號生成電路140不限于這樣的結構，能夠實施省略其中一部分結構要素、或追加其他結構要素等各種變形。

d/a轉換部80進行來自處理部50的頻率控制數(shù)據(jù)dfcq(處理部的輸出數(shù)據(jù))的d/a轉換。被輸入到d/a轉換部80的頻率控制數(shù)據(jù)dfcq是處理部50的信號處理后(例如老化校正、溫度補償、或者卡爾曼濾波的處理后)的頻率控制數(shù)據(jù)(頻率控制碼)。作為d/a轉換部80的d/a轉換方式，例如可采用電阻串型(電阻分割型)。但是，d/a轉換方式不限于此，也可采用電阻梯型(r-2r梯型等)、電容陣列型或者脈寬調制型等各種方式。此外，d/a轉換部80除了d/a轉換器以外，還可以包含其控制電路、調制電路(抖動調制或者pwm調制等)、濾波電路等。

振蕩電路150使用d/a轉換部80的輸出電壓vq和振子xtal，生成振蕩信號osck。振蕩電路150經由第1、第2振子用端子(振子用焊盤)而連接于振子xtal。例如，振蕩電路150通過使振子xtal(壓電振子、諧振器等)振蕩而生成振蕩信號osck。具體而言，振蕩電路150使振子xtal以將d/a轉換部80的輸出電壓vq作為頻率控制電壓(振蕩控制電壓)的振蕩頻率進行振蕩。例如，在振蕩電路150是利用電壓控制對振子xtal的振蕩進行控制的電路(vco)的情況下，振蕩電路150可以包含電容值根據(jù)頻率控制電壓而變化的可變電容式電容器(變容二極管等)。

另外，如上所述，振蕩電路150可以通過直接數(shù)字合成器方式而實現(xiàn)，在該情況下，振子xtal的振蕩頻率成為參考頻率，成為不同于振蕩信號osck的振蕩頻率的頻率。

這樣，本實施方式的電路裝置包含：處理部50，其對頻率控制數(shù)據(jù)dfci進行信號處理；以及振蕩信號生成電路140，其使用來自處理部50的頻率控制數(shù)據(jù)dfcq和振子xtal，生成通過頻率控制數(shù)據(jù)dfcq設定的振蕩頻率的振蕩信號osck。

而且，處理部50在卡爾曼濾波處理的先驗估計值的更新處理中，進行通過上次的時刻的后驗估計值與校正值的相加處理來求出此次的時刻的先驗估計值的處理。而且，根據(jù)該卡爾曼濾波處理的結果進行頻率控制數(shù)據(jù)的老化校正。另外，本實施方式的相加處理包含加上負值的處理即減法處理。

即，在卡爾曼濾波處理中，反復進行觀測更新和時間更新來估計狀態(tài)。在觀測更新中，根據(jù)觀測值和時間更新的結果進行卡爾曼增益、后驗估計值、后驗協(xié)方差的更新等。在時間更新中，進行如下的預測處理：根據(jù)觀測更新的結果，求出此次的時刻(時間步k)的先驗估計值、先驗協(xié)方差。

而且，在本實施方式中，如圖3所示，處理部50在進行卡爾曼濾波處理的先驗估計值的更新處理的時間更新中，通過上次的時刻(時間步k-1)的后驗估計值與校正值的相加處理，求出此次的時刻(時間步k)的先驗估計值。而且根據(jù)卡爾曼濾波處理的結果(真值，或者真值以及校正值等)進行頻率控制數(shù)據(jù)的老化校正。

在該情況下，處理部50根據(jù)卡爾曼濾波處理中的觀測殘差求出該校正值。觀測殘差與觀測值和先驗估計值的差分值對應。例如，進行如下的預測處理：通過進行將在基于卡爾曼濾波處理中的觀測殘差的更新處理中得到的校正值與上次的時刻的后驗估計值相加的處理，求出此次的時刻的先驗估計值。這樣，能夠使用反映了卡爾曼濾波處理中的觀測殘差并且被更新的校正值實現(xiàn)老化校正，能夠實現(xiàn)更高精度的老化校正。

更具體而言，如圖4所示，處理部50進行上次的時刻即時間步k-1的后驗估計值x^(k-1)與校正值d(k-1)的相加處理，通過x^^-(k)＝x^(k-1)+d(k-1)求出此次的時刻即時間步k的先驗估計值x^^-(k)。另外，這里，將表示是估計值的帽形的符號“^{^}”適當?shù)嘏帕谐?個字符來進行記載。

即，如后述那樣，在通常的卡爾曼濾波處理中，通過基于x^^-(k)＝ax^(k-1)的時間更新處理來求出時間步k的先驗估計值x^^-(k)。這里，a將不存在系統(tǒng)噪聲的情況下的時間步k的系統(tǒng)的狀態(tài)與時間步k+1的系統(tǒng)的狀態(tài)關聯(lián)起來，被稱為系統(tǒng)矩陣。在該情況下，為了準確求出該a的值，需要被稱為擴展卡爾曼濾波處理的處理。

擴展卡爾曼濾波處理有時處理負荷非常重。在該情況下，當要實現(xiàn)擴展卡爾曼濾波處理時，處理部50的電路面積容易變得非常大，當對內置于振蕩器的電路裝置強烈要求小型化的狀況下，是不恰當?shù)摹Ａ硪环矫?，當使用固定值作為a的值時，實現(xiàn)恰當?shù)睦匣Ｕ龝r的難易度提高。

因此，作為需要避免這樣的狀況的情況下的解決手段，在本實施方式中，如下文詳細敘述那樣，替代x^^-(k)＝ax^(k-1)，而使用x^^-(k)＝x^(k-1)+d(k-1)，實現(xiàn)求出時間步k的先驗估計值x^^-(k)的時間更新處理。使用該x^^-(k)＝x^(k-1)+d(k-1)的處理能夠通過將校正值d(k-1)與后驗估計值x^(k-1)相加這樣的輕負荷的處理來實現(xiàn)。因此，由于無需進行擴展卡爾曼濾波處理那樣的負荷重的處理，因此，減輕了處理部50的處理負荷、抑制了電路裝置的電路規(guī)模的增加等。即，能夠通過更小規(guī)模的電路實現(xiàn)更高精度的老化校正。

而且，在本實施方式中，如圖4所示，處理部50根據(jù)時間步k-1的校正值d(k-1)和卡爾曼濾波處理中的觀測殘差，求出時間步k的校正值d(k)。具體而言，在設觀測殘差為ek、常數(shù)為e的情況下，通過d(k)＝d(k-1)+e·ek求出校正值d(k)。另外，在設卡爾曼增益為g(k)的情況下，也可以通過d(k)＝d(k-1)+g(k)·ek求出校正值d(k)。這里，在設為了觀測值y(k)的情況下，觀測殘差能夠表示為ek＝y(tǒng)(k)-x^^-(k)。

例如如后述那樣，校正值d(k)是用于消除并補償由相當于圖10的c3的斜率的老化速率導致的頻率變化的校正值。而且，由圖1的a1～a5、圖10可知，該老化速率隨著時間經過而變動。因此，當使用固定值作為老化校正的校正值時，無法實現(xiàn)適當?shù)睦匣Ｕ?/p>

對此，在本實施方式中，如d(k)＝d(k-1)+e·ek那樣，進行使用卡爾曼濾波處理中的觀測殘差更新老化校正的校正值的處理。因此，即使在如圖1的a1～a5、圖10那樣，老化速率根據(jù)時間經過而變動的情況下，也能夠通過d(k)＝d(k-1)+e·ek的更新處理求出補償基于變動的老化速率的頻率變化的校正值。因此，能夠以更小規(guī)模的電路實現(xiàn)更高精度的老化校正。

另外，d(k)＝d(k-1)+e·ek中的常數(shù)e期望預先存儲于后述的圖9的存儲部34。例如在產品(振蕩器等)的制造、出貨時，通過將與產品對應的適當?shù)某?shù)e寫入例如通過非易失性存儲器等實現(xiàn)的存儲部34中而存儲。由此，能夠使用與各產品對應的適當?shù)某?shù)e實現(xiàn)校正值d(k)＝d(k-1)+e·ek的更新處理，能夠實現(xiàn)更高精度的老化校正。

3.保持模式

接著，詳細說明保持模式。圖5是說明保持模式時的老化校正的圖。頻率控制數(shù)據(jù)生成部40進行基于振蕩信號的輸入信號(輸入時鐘信號)、和來自gps或網絡的基準信號(基準時鐘信號)的相位比較(比較運算)，生成頻率控制數(shù)據(jù)。在通常動作時，選擇器48將來自頻率控制數(shù)據(jù)生成部40的頻率控制數(shù)據(jù)輸出到振蕩信號生成電路140。振蕩信號生成電路140的d/a轉換部80將該頻率控制數(shù)據(jù)轉換為頻率控制電壓，輸出到振蕩電路150。振蕩電路150使振子xtal以與該頻率控制電壓對應的振蕩頻率進行振蕩，生成振蕩信號。由頻率控制數(shù)據(jù)生成部40和振蕩信號生成電路140形成了pll電路的環(huán)路，能夠使基于振蕩信號的輸入信號和基準信號同步。

檢測電路47進行基準信號的檢測動作，檢測基準信號消失或異常的保持模式。在檢測到保持模式后，老化校正部56進行用于對保存于寄存器49中的頻率控制數(shù)據(jù)補償由老化導致的頻率變動的老化校正。并且，振蕩信號生成電路140使振子xtal按照與該老化校正后的頻率控制數(shù)據(jù)對應的振蕩頻率進行振蕩，生成振蕩信號。由此，能夠供給自激振蕩中的振蕩信號，作為基站等電子設備的基準信號源。

圖6的b1表示產生了保持模式的情況下的理想的振蕩頻率的老化的特性。另一方面，b2(虛線)表示由于老化而導致振蕩頻率變動的特性。b3是由老化導致的振蕩頻率的變動幅度。此外，圖7的b4表示產生了保持模式的情況下的用于接近b1的特性的頻率控制電壓的推移。另一方面，b5(虛線)表示從產生了基準信號消失或者異常的時刻起頻率控制電壓為恒定的狀態(tài)。

為了進行使圖6的b2所示的特性與b1所示的理想的特性接近的校正，進行老化校正。例如，如果通過老化校正，而如圖7的b4所示那樣使頻率控制電壓變化，則能夠進行使圖6的b2所示的特性接近b1所示的理想的特性的校正，例如，如果提高校正精度，則能夠將b2所示的特性校正為b1所示的理想的特性。另一方面，在如圖7的b5所示那樣未進行老化校正的情況下，如圖6的b2所示那樣，在保持模式期間，振蕩頻率變動，例如，如果對保持模式性能的要求規(guī)格是圖6所示的b1，則無法滿足該要求。

例如表示保持模式期間的基于振蕩頻率的變動的時間的偏移量(總量)的保持模式時間θtot能夠如下式(1)那樣表示。

這里，t1表示由保持模式導致的老化的經過時間。f0是標稱振蕩頻率，δf/f0是頻率偏差。在上式(1)中，t1×f0表示總時鐘數(shù)，(δf/f0)×(1/f0)表示1時鐘內的時刻的偏移量。而且，頻率偏差δf/f0能夠使用保持模式時間θtot和經過時間t1，如上式(2)那樣表示。

如圖8的b6所示，假設頻率偏差δf/f0相對于經過時間呈1次函數(shù)地以恒定的斜率變化。在該情況下，如圖8的b7所示，隨著經過時間t1變長，保持模式時間θtot呈2次函數(shù)地變長。

例如，在tdd方式的情況下，為了防止設定了保護時間的時隙重疊，要求保持模式時間為例如θtot＜1.5μs。因此，由上式(2)可知，作為振蕩器所容許的頻率偏差δf/f0，要求非常小的值。特別地，經過時間t1越長，該容許頻率偏差要求越小的值。例如，在作為從保持模式的產生時刻起、到利用維護作業(yè)從保持模式恢復的時刻為止的時間而假設的時間為例如t1＝24小時的情況下，作為容許頻率偏差，要求非常小的值。而且，由于在頻率偏差δf/f0中包含例如溫度依賴的頻率偏差和由老化導致的頻率偏差，因此，為了滿足上述要求，需要非常高精度的老化校正。

4.電路裝置的詳細結構例

圖9示出本實施方式的電路裝置的詳細結構例。在圖9中，對圖2的結構進一步設置了溫度傳感器10、a/d轉換部20、i/f部30、寄存器部32、存儲部34和頻率控制數(shù)據(jù)生成部40(廣義來說是相位比較部)。另外，電路裝置的結構不限于圖9的結構，能夠實施省略其一部分結構要素(例如頻率控制數(shù)據(jù)生成部)、或追加其他結構要素等各種變形。例如，可以采用設置于電路裝置的外部的溫度傳感器作為溫度傳感器10。

溫度傳感器10輸出溫度檢測電壓vtd。具體而言，輸出根據(jù)環(huán)境(電路裝置)的溫度而變化的溫度依賴電壓，作為溫度檢測電壓vtd。關于溫度傳感器10的具體結構例將后述。

a/d轉換部20進行來自溫度傳感器10的溫度檢測電壓vtd的a/d轉換，輸出溫度檢測數(shù)據(jù)dtd。例如輸出與溫度檢測電壓vtd的a/d轉換結果對應的數(shù)字的溫度檢測數(shù)據(jù)dtd(a/d結果數(shù)據(jù))。作為a/d轉換部20的a/d轉換方式，例如可采用逐次比較方式、或與逐次比較方式類似的方式等。并且，a/d轉換方式不限于這種方式，可采用各種方式(計數(shù)型、并聯(lián)比較型或串并聯(lián)型等)。

數(shù)字i/f部(接口部)30是用于在電路裝置與外部裝置(微型計算機、控制器等)之間輸入輸出數(shù)字數(shù)據(jù)的接口。數(shù)字i/f部30例如能夠通過使用了串行時鐘線和串行數(shù)據(jù)線的同步式的串行通信方式來實現(xiàn)。具體而言，能夠通過i2c(inter-integratedcircuit：內部集成電路)方式、3線或者4線的spi(serialperipheralinterface：串行外設接口)方式等實現(xiàn)。i2c方式是通過串行時鐘線scl、和雙向的串行數(shù)據(jù)線sda這2根信號線來進行通信的同步式的串行通信方式。在i2c的總線上能夠連接多個從器件，主器件在指定單獨確定的從器件的地址，選擇從器件之后，與該從器件進行通信。spi方式是通過串行時鐘線sck和單向的2根串行數(shù)據(jù)線sdi、sdo進行通信的同步式的串行通信方式。在spi的總線上能夠連接多個從器件，而為了確定這些從器件，主器件需要使用從器件選擇線來選擇從器件。數(shù)字i/f部30由實現(xiàn)這些通信方式的輸入輸出緩沖電路和控制電路等構成。

寄存器部32是由狀態(tài)寄存器、命令寄存器、數(shù)據(jù)寄存器等多個寄存器構成的電路。電路裝置的外部裝置經由數(shù)字i/f部30訪問寄存器部32的各個寄存器。而且外部裝置能夠使用寄存器部32的寄存器來確認電路裝置的狀態(tài)、對電路裝置發(fā)出命令，對電路裝置傳送數(shù)據(jù)、并且從電路裝置讀出數(shù)據(jù)等。

存儲部34存儲電路裝置的各種處理和動作所需的各種信息。該存儲部34例如能夠通過非易失性存儲器來實現(xiàn)。作為非易失性存儲器，例如能夠使用eeprom等。作為eeprom，例如能夠使用monos(metal-oxide-nitride-oxide-silicon：金屬氧化-氮氧化硅)型存儲器等。例如能夠使用利用了monos型的存儲器的閃存?；蛘咦鳛閑eprom，可以使用浮柵型等其他類型的存儲器。另外，存儲部34只要是即使不供給電源也能夠保存并存儲信息的存儲器即可，例如也能夠通過熔絲電路等來實現(xiàn)。

在該情況下，處理部50除了卡爾曼濾波部54、老化校正部56以外，還具有保持模式處理部52(保持模式處理的電路或程序模塊)、溫度補償部58(溫度補償處理的電路或程序模塊)。保持模式處理部52進行與保持模式相關的各種處理。溫度補償部58(處理部50)根據(jù)來自a/d轉換部20的溫度檢測數(shù)據(jù)dtd，進行振蕩頻率的溫度補償處理。具體而言，溫度補償部58根據(jù)對應于溫度而變化的溫度檢測數(shù)據(jù)dtd(溫度依賴數(shù)據(jù))、以及溫度補償處理用的系數(shù)數(shù)據(jù)(近似函數(shù)的系數(shù)數(shù)據(jù))等，進行用于在存在溫度變化的情況下減小振蕩頻率的變動的溫度補償處理。

基準信號rfck經由作為電路裝置的外部連接端子的端子trfck(焊盤)輸入到電路裝置。對外部pll電路是否處于鎖定狀態(tài)進行通知的信號plock經由作為電路裝置的外部連接端子的端子tplock(焊盤)輸入到電路裝置。

而且，存儲部34存儲卡爾曼濾波處理的系統(tǒng)噪聲的設定用的系統(tǒng)噪聲常數(shù)(v)和卡爾曼濾波處理的觀測噪聲的設定用的觀測噪聲常數(shù)(w)。例如在產品(振蕩器等)的制造、出貨時，進行用于監(jiān)測振蕩頻率等各種信息的測量(檢查)。而且根據(jù)該測量結果確定系統(tǒng)噪聲常數(shù)和觀測噪聲常數(shù)，并寫入例如由非易失性存儲器等實現(xiàn)的存儲部34中。這樣，能夠實現(xiàn)降低了由元件偏差導致的不良影響的系統(tǒng)噪聲常數(shù)和觀測噪聲常數(shù)的設定。

在該情況下，本實施方式的電路裝置具有用于監(jiān)測先驗估計值和觀測值的數(shù)字i/f部30。即，外部裝置能夠經由數(shù)字i/f部30監(jiān)測卡爾曼濾波處理中的先驗估計值x^{^-}(k)和觀測值y(k)。

具體而言，在產品的制造、出貨時的檢查工序中，作為外部裝置的檢查裝置經由數(shù)字i/f部30監(jiān)測先驗估計值x^^-(k)和觀測值y(k)。例如在后述的圖20所示的卡爾曼濾波部54中，檢查裝置能夠經由數(shù)字i/f部30監(jiān)測先驗估計值x^^-(k)的節(jié)點的信號值和觀測值y(k)的節(jié)點的信號值。例如將用于監(jiān)測先驗估計值x^^-(k)的節(jié)點的信號值和觀測值y(k)的節(jié)點的信號值的監(jiān)測寄存器設置于寄存器部32。而且檢查裝置通過經由數(shù)字i/f部30訪問該監(jiān)測寄存器，能夠取得先驗估計值x^^-(k)和觀測值y(k)。

而且，檢查裝置能夠根據(jù)取得的先驗估計值x^^-(k)和觀測值y(k)，例如求出觀測殘差ek＝y(tǒng)(k)-x^^-(k)。而且求出使得觀測殘差ek成為更小的值的系統(tǒng)噪聲常數(shù)v和觀測噪聲常數(shù)w?；蛘?，求出校正值d(k)＝d(k-1)+e·ek的運算處理中的最佳常數(shù)e。而且，在產品的制造、出貨時的檢查工序中，將所求出的系統(tǒng)噪聲常數(shù)v、觀測噪聲常數(shù)w或者常數(shù)e寫入存儲部34。由此，在各產品中，能夠將最佳常數(shù)v、w、e寫入存儲部34。而且，在通常動作時，通過執(zhí)行使用了這些常數(shù)v、w、e的本實施方式的卡爾曼濾波處理，能夠實現(xiàn)更高精度的老化校正。

頻率控制數(shù)據(jù)生成部40生成頻率控制數(shù)據(jù)dfci。例如將基于振蕩信號osck的輸入信號與基準信號rfck進行比較，生成頻率控制數(shù)據(jù)dfci。所生成的頻率控制數(shù)據(jù)dfci被輸入到處理部50。這里，基于振蕩信號osck的輸入信號可以是振蕩信號osck本身，也可以是由振蕩信號osck生成的信號(例如分頻后的信號)。以下，主要以輸入信號是振蕩信號osck本身的情況為例進行說明。

頻率控制數(shù)據(jù)生成部40包含相位比較部41和數(shù)字濾波部44。相位比較部41(比較運算部)是進行作為輸入信號的振蕩信號osck與基準信號rfck的相位比較(比較運算)的電路，包含計數(shù)器42、tdc43(時間數(shù)字轉換器)。

計數(shù)器42生成數(shù)字數(shù)據(jù)，該數(shù)字數(shù)據(jù)與用基準信號rfck的基準頻率(例如1hz)除以振蕩信號osck的振蕩頻率而得的結果的整數(shù)部對應。tdc43生成與該除法結果的小數(shù)部對應的數(shù)字數(shù)據(jù)。tdc43例如包含：多個延遲元件；多個鎖存電路，它們在基準信號rfck的邊緣(高)定時將由多個延遲元件輸出的多個延遲時鐘信號鎖存；以及電路，其通過進行多個鎖存電路的輸出信號的編碼，生成與除法結果的小數(shù)部對應的數(shù)字數(shù)據(jù)。而且，相位比較部41將來自計數(shù)器42的與整數(shù)部對應的數(shù)字數(shù)據(jù)和來自tdc43的與小數(shù)部對應的數(shù)字數(shù)據(jù)相加，檢測與設定頻率之間的相位誤差。而且，數(shù)字濾波部44通過進行相位誤差的平滑化處理，生成頻率控制數(shù)據(jù)dfci。例如在設振蕩信號osck的頻率為fos、基準信號rfck的頻率為frf、與設定頻率對應的分頻數(shù)(分頻比)為fcw的情況下，以使fos＝fcw×frf的關系成立的方式生成頻率控制數(shù)據(jù)dfci?；蛘撸嫈?shù)器42可以對振蕩信號osck的時鐘數(shù)進行計數(shù)。即，計數(shù)器42通過基于振蕩信號osck的輸入信號進行計數(shù)動作。并且，相位比較部41可以通過整數(shù)，將基準信號rfck的n個周期(n是可設定為2以上的整數(shù))中的計數(shù)器42的計數(shù)值、和計數(shù)值的期望值(n×fcw)進行比較。從相位比較部41輸出例如期望值和計數(shù)器42的計數(shù)值的差分，作為相位誤差數(shù)據(jù)。

另外，頻率控制數(shù)據(jù)生成部40的結構不限于圖9所示的結構，能夠實施各種變形。例如可以由模擬電路的相位比較器構成相位比較部41、或者由模擬電路的濾波部(環(huán)路濾波器)構成數(shù)字濾波部44。此外，處理部50可以進行數(shù)字濾波部44的處理(相位誤差數(shù)據(jù)的平滑化處理)。例如處理部50與其他處理(保持模式處理、卡爾曼濾波處理等)時分地進行數(shù)字濾波部44的處理。例如，由處理部50進行針對相位比較部41的相位比較結果(相位誤差數(shù)據(jù))的濾波處理(平滑化處理)。

此外，在圖9中，電路裝置是內置有頻率控制數(shù)據(jù)生成部40的結構，但是頻率控制數(shù)據(jù)生成部也可以是設置于電路裝置的外部的電路。在該情況下，只要從設置于外部的頻率控制數(shù)據(jù)生成部經由數(shù)字i/f部30將頻率控制數(shù)據(jù)dfci輸入到處理部50即可。

這樣，在本實施方式中，處理部50(處理器)進行針對基于輸入信號和基準信號rfck的相位比較結果的頻率控制數(shù)據(jù)dfci的信號處理，該輸入信號基于振蕩信號osck。即，處理部50針對基于相位比較部41中的相位比較結果的頻率控制數(shù)據(jù)dfci進行信號處理。例如，在處理部50中輸入來自頻率控制數(shù)據(jù)生成部40的頻率控制數(shù)據(jù)dfci，該頻率控制數(shù)據(jù)生成部40將基于振蕩信號osck的輸入信號與基準信號rfck相比較而生成頻率控制數(shù)據(jù)dfci。處理部50可以輸入相位比較部41的相位比較結果，進行針對相位比較結果的濾波處理(數(shù)字濾波部44的處理)。并且，處理部50(處理器)在檢測到由基準信號的消失或者異常引起的保持模式之前的期間內，進行如下處理：通過卡爾曼濾波處理估計針對基于相位比較結果的頻率控制數(shù)據(jù)dfci的觀測值的真值。該真值是通過卡爾曼濾波處理估計出的真值，不限于真正的真值?？柭鼮V波處理由卡爾曼濾波部54執(zhí)行。此外，基于保持模式檢出的控制處理由保持模式處理部52執(zhí)行。

而且，處理部50(處理器)在檢測到保持模式的情況下，保存與保持模式的檢出時刻對應的時刻的真值。保存該真值的時刻可以是保持模式的檢出時刻本身，也可以是該時刻之前的時刻等。而且，處理部50通過進行基于所保存的真值的運算處理，生成被老化校正后的頻率控制數(shù)據(jù)dfcq。生成的頻率控制數(shù)據(jù)dfcq被輸出到振蕩信號生成電路140。該老化校正后的頻率控制數(shù)據(jù)dfcq的生成處理通過老化校正部56來執(zhí)行。

例如在通常動作期間內，處理部50對基于相位比較結果的頻率控制數(shù)據(jù)dfci進行例如溫度補償處理等信號處理，并將信號處理后的頻率控制數(shù)據(jù)dfcq輸出到振蕩信號生成電路140。振蕩信號生成電路140使用來自處理部50的頻率控制數(shù)據(jù)dfcq和振子xtal，生成振蕩信號osck，并輸出到頻率控制數(shù)據(jù)生成部40(相位比較部41)。由此，形成了基于頻率控制數(shù)據(jù)生成部40(相位比較部41)、振蕩信號生成電路140等的pll電路的環(huán)路，從而能夠生成與基準信號rfck的相位同步的準確的振蕩信號osck。

而且在本實施方式中，即使在檢測到保持模式之前的通常動作期間內，處理部50的卡爾曼濾波部54也進行動作，對頻率控制數(shù)據(jù)dfci執(zhí)行卡爾曼濾波處理。即，進行如下處理：通過卡爾曼濾波處理估計針對頻率控制數(shù)據(jù)dfci的觀測值的真值。

當檢測到保持模式時，將與保持模式的檢出時刻對應的時刻的真值保存到處理部50中。具體而言，老化校正部56保存該真值。而且，老化校正部56通過進行基于所保存的真值的運算處理，生成老化校正后的頻率控制數(shù)據(jù)dfcq。

這樣，由于根據(jù)與保持模式的檢出時刻對應的時刻的真值進行老化校正，因此，能夠大幅度提高老化校正的精度。即，能夠實現(xiàn)考慮了觀測噪聲和系統(tǒng)噪聲的影響的老化校正。

另外，振蕩信號生成電路140在從保持模式恢復的情況下，根據(jù)基于相位比較結果的頻率控制數(shù)據(jù)dfcq，生成振蕩信號osck。例如根據(jù)從頻率控制數(shù)據(jù)生成部40(相位比較部41)經由處理部50輸入的頻率控制數(shù)據(jù)dfcq，生成振蕩信號osck。例如當消除了基準信號rfck的消失狀態(tài)或異常狀態(tài)時，保持模式的狀態(tài)被解除，從保持模式恢復。在該情況下，電路裝置的動作恢復到通常動作。而且振蕩信號生成電路140不根據(jù)處理部50通過進行老化校正而生成的頻率控制數(shù)據(jù)dfcq，而根據(jù)從頻率控制數(shù)據(jù)生成部40經由處理部50輸入的頻率控制數(shù)據(jù)dfcq(溫度補償處理等信號處理后的頻率控制數(shù)據(jù))，生成振蕩信號osck。

此外，處理部50通過進行對所保存的真值加上校正值的運算處理(補償由老化導致的頻率變化的運算處理)，生成老化校正后的頻率控制數(shù)據(jù)dfcq。例如通過在每個規(guī)定的時刻依次將與老化速率(老化的梯度、老化系數(shù))對應的校正值(消除由老化速率導致的頻率變化的校正值)和與保持模式的檢出時刻對應的時刻的真值相加，生成老化校正后的頻率控制數(shù)據(jù)dfcq。

例如設時間步k的校正值為d(k)、時間步k的老化校正后的頻率控制數(shù)據(jù)為ac(k)。在該情況下，處理部50通過ac(k+1)＝ac(k)+d(k)求出時間步k+1的老化校正后的頻率控制數(shù)據(jù)ac(k+1)。處理部50進行這樣的各個時間步的校正值d(k)的相加處理，直至從保持模式恢復的時刻(解除時刻)為止。

此外，處理部50進行對真值加上濾波處理后的校正值的運算處理。例如，對校正值d(k)進行低通濾波處理等濾波處理，進行對真值依次加上濾波處理后的校正值d’(k)的運算處理。具體而言，進行ac(k+1)＝ac(k)+d’(k)的運算處理。

此外，處理部50根據(jù)卡爾曼濾波處理中的觀測殘差，求出校正值。例如，處理部50在檢測到保持模式之前的期間，進行根據(jù)觀測殘差估計老化校正的校正值的處理。例如在設觀測殘差為ek的情況下，通過進行d(k)＝d(k-1)+e·ek的處理，估計校正值d(k)。這里e例如是常數(shù)，但也可以替代常數(shù)e，而使用卡爾曼增益。而且，保存與保持模式的檢出時刻對應的時刻的校正值，并進行將保存的校正值與真值相加的運算處理，由此生成老化校正后的頻率控制數(shù)據(jù)dfcq。

此外，處理部50根據(jù)輸入有保持模式的檢測信號的輸入端子的電壓或者經由數(shù)字i/f部30輸入的保持模式的檢測信息，判斷是否已成為保持模式的狀態(tài)。這些判斷處理由保持模式處理部52進行。例如保持模式處理部52具有狀態(tài)機的電路，該狀態(tài)機的狀態(tài)轉變是根據(jù)各種信號和信息來執(zhí)行的。而且，當根據(jù)輸入有保持模式的檢測信號的輸入端子的電壓、和經由數(shù)字i/f部30而輸入的保持模式的檢測信息等而判斷出處于保持模式的狀態(tài)時，狀態(tài)機的狀態(tài)轉變?yōu)楸３帜Ｊ降臓顟B(tài)。然后執(zhí)行保持模式時的各種處理(老化校正等)。

例如能夠假設基準信號rfck和信號plock，作為保持模式的檢測信號。在該情況下，處理部50根據(jù)輸入有基準信號rfck的端子trfck的電壓、輸入有信號plock的端子tplock的電壓，判斷是否已成為保持模式的狀態(tài)。

例如，在通過設置于電路裝置的內部的頻率控制數(shù)據(jù)生成部40形成pll電路的情況下，能夠根據(jù)輸入有基準信號rfck的端子trfck的電壓，判斷是否處于保持模式的狀態(tài)。例如處理部50在根據(jù)端子trfck的電壓而檢測到基準信號rfck處于消失或者異常的狀態(tài)的情況下，判斷出處于保持模式的狀態(tài)。

另一方面，在由設置于電路裝置的外部的頻率控制數(shù)據(jù)生成部形成pll電路的情況下，能夠根據(jù)輸入有信號plock的端子tplock的電壓，判斷是否已成為保持模式的狀態(tài)。例如外部裝置(控制外部pll電路的裝置)將通知外部pll電路是否已成為鎖定狀態(tài)的信號plock輸出到電路裝置。而且例如在通過信號plock判斷為外部pll電路未成為鎖定狀態(tài)的情況下，處理部50判斷為處于保持模式的狀態(tài)。另外，除了信號plock之外，還可以使用基準信號rfck，來判斷是否已成為保持模式的狀態(tài)。此外，外部pll電路例如是由設置于電路裝置的外部的頻率控制數(shù)據(jù)生成部、和電路裝置的振蕩信號生成電路140等構成的pll電路。

此外，在通過設置于電路裝置的外部的頻率控制數(shù)據(jù)生成部形成pll電路的情況下，可以根據(jù)經由數(shù)字i/f部30輸入的保持模式的檢測信息，判斷是否已成為保持模式的狀態(tài)。例如在控制外部pll電路的外部裝置(例如微型計算機)根據(jù)基準信號的消失或者異常而判斷為已成為保持模式的狀態(tài)的情況下，將保持模式的檢測信息經由數(shù)字i/f部30而設定于寄存器部32的寄存器(通知寄存器)。處理部50通過讀出設定于該寄存器的保持模式的檢測信息來判斷是否已成為保持模式的狀態(tài)。這樣，不需要新設置保持模式的檢測用的端子，實現(xiàn)了電路裝置的端子數(shù)的削減等。

5.使用了卡爾曼濾波處理的老化校正

在本實施方式中，采用了使用卡爾曼濾波處理的老化校正方法。具體而言，在本實施方式中，在檢測到保持模式之前的期間內，通過卡爾曼濾波處理估計針對頻率控制數(shù)據(jù)(振蕩頻率)的觀測值的真值。而且，在檢測到保持模式的情況下，保存與保持模式的檢出時刻對應的時刻(時間點)下的真值，并進行基于所保存的真值的運算處理，由此，實現(xiàn)老化校正。

圖10是示出由老化導致的振蕩頻率的變動的測量結果例的圖。橫軸是經過時間(老化時間)，縱軸是振蕩頻率的頻率偏差(δf/f0)。如圖10的c1所示，在作為觀測值的測量值中存在由系統(tǒng)噪聲、觀測噪聲引起的大的偏差。在該偏差中還包含由環(huán)境溫度引起的偏差。

當這樣在測量值中存在大的偏差的狀況下，為了正確地求出真值，在本實施方式中，進行基于卡爾曼濾波處理(例如線性卡爾曼濾波處理)的狀態(tài)估計。

圖11示出時間序列的狀態(tài)空間模型，該模型的離散時間狀態(tài)方程式通過下式(3)、(4)的狀態(tài)方程式、觀測方程式來給出。

x(k+1)＝a·x(k)+v(k)···(3)

y(k)＝x(k)+w(k)···(4)

x(k)是時刻k的狀態(tài)，y(k)是觀測值。v(k)是系統(tǒng)噪聲，w(k)是觀測噪聲，a是系統(tǒng)矩陣。在x(k)是振蕩頻率(頻率控制數(shù)據(jù))的情況下，a例如相當于老化速率(老化系數(shù))。老化速率表示振蕩頻率相對于經過期間的變化率。

例如，設為在圖10的c2所示的時刻產生了保持模式。在該情況下，根據(jù)基準信號rfck中斷的c2的時刻的真實狀態(tài)x(k)、和相當于圖10的c3所示的斜率的老化速率(a)執(zhí)行老化校正。具體而言，作為用于減小由c3所示的老化速率導致的頻率變化的補償(校正)，例如以消除(抵消)該頻率變化的校正值，進行使c2的時刻的振蕩頻率(頻率控制數(shù)據(jù))的真值x(k)依次變化的老化校正。即，消除圖6的b2所示的老化速率下的頻率變化，以使得成為b1所示的理想的特性的校正值使真值x(k)變化。這樣，例如在保持模式的期間為24小時的情況下，能夠通過老化校正來補償作為經過24小時后的振蕩頻率的變動的圖10的fdv。

這里，在圖10的c1所示的振蕩頻率(頻率偏差)的變動中包含由溫度變動引起的變動以及由老化引起的變動。因此，在本實施方式中，例如通過采用具有恒溫槽的恒溫槽結構的振蕩器(ocxo)，將由溫度變動引起的振蕩頻率的變動抑制為最小限度。此外，使用圖9的溫度傳感器10等執(zhí)行降低由溫度變動引起的振蕩頻率的變動的溫度補償處理。

而且，在pll電路(內部pll電路、外部pll電路)與基準信號rfck同步的期間(通常動作期間)內，監(jiān)測頻率控制數(shù)據(jù)(頻率控制碼)，求出去除誤差(系統(tǒng)噪聲、觀測噪聲)后的真值，并保存于寄存器。而且，在由于基準信號rfck的消失或者異常而解除了pll電路的鎖定的情況下，根據(jù)在鎖定解除的時刻保存的真值(針對頻率控制數(shù)據(jù)的觀測值的真值)來執(zhí)行老化校正。例如，作為用于減小由圖10的c3的斜率即老化速率導致的頻率變化的補償，進行對所保存的頻率控制數(shù)據(jù)的真值依次加上例如消除該頻率變化的校正值的處理，由此，生成保持模式期間的自激振蕩時的頻率控制數(shù)據(jù)dfcq，使振子xtal振蕩。這樣，由于能夠以最小誤差求出進入保持模式的時刻的真值，并執(zhí)行老化校正，因此，能夠實現(xiàn)將由老化變動導致的不良影響抑制為最小限度的保持模式性能。

6.處理部的結構

圖12示出處理部50的詳細結構例。另外，處理部50的結構不限于圖12的結構，能夠實施省略其中一部分結構要素、或追加其他結構要素等各種變形。

如圖12所示，處理部50包含卡爾曼濾波部54、老化校正部56、溫度補償部58、選擇器62、63和加法器65。

卡爾曼濾波部54輸入有頻率控制數(shù)據(jù)dfci(去除了環(huán)境變動成分的頻率控制數(shù)據(jù))，執(zhí)行卡爾曼濾波處理。而且，輸出相當于通過卡爾曼濾波處理估計出的真值的后驗估計值x^(k)。另外，在本說明書中，將表示是估計值的帽形的符號“^{^}”適當?shù)嘏帕谐?個字符來進行記載。

卡爾曼濾波處理是指如下處理：假設在觀測值和表示系統(tǒng)的狀態(tài)的變量中包含噪聲(誤差)，使用從過去至現(xiàn)在取得的觀測值來估計系統(tǒng)的最佳狀態(tài)。具體而言，反復進行觀測更新(觀測過程)與時間更新(預測過程)，估計狀態(tài)。觀測更新是使用觀測值與時間更新的結果來更新卡爾曼增益、估計值、誤差協(xié)方差的過程。時間更新是使用觀測更新的結果來預測下一時刻的估計值、誤差協(xié)方差的過程。另外，在本實施方式中，主要說明了使用線性卡爾曼濾波處理的方法，但也能夠采用擴展卡爾曼濾波處理。關于本實施方式的卡爾曼濾波處理的詳情，將在后文進行敘述。

老化校正部56從卡爾曼濾波部54輸入后驗估計值x^(k)和校正值d’(k)。而且，通過進行對相當于頻率控制數(shù)據(jù)的真值的后驗估計值x^(k)加上校正值d’(k)的運算處理，生成老化校正后的頻率控制數(shù)據(jù)即ac(k)。這里d’(k)是濾波處理后(低通濾波處理后)的校正值d(k)。即，在設時間步k(時刻k)的校正值(濾波處理后的校正值)為d’(k)、時間步k的老化校正后的頻率控制數(shù)據(jù)為ac(k)的情況下，老化校正部56通過ac(k+1)＝ac(k)+d’(k)求出時間步k+1(時刻k+1)的老化校正后的頻率控制數(shù)據(jù)ac(k+1)。

溫度補償部58輸入有溫度檢測數(shù)據(jù)dtd，進行溫度補償處理，生成用于使振蕩頻率相對于溫度變動保持為恒定的溫度補償數(shù)據(jù)tcode(溫度補償碼)。溫度檢測數(shù)據(jù)dtd是通過由圖9的a/d轉換部20將來自溫度傳感器10的溫度檢測電壓vtd進行a/d轉換而得到的數(shù)據(jù)。

例如，在圖13、圖14、圖15中示出初始振蕩頻率溫度特性的例子。在這些圖中，橫軸是周圍溫度，縱軸是振蕩頻率的頻率偏差。如圖13～圖15所示，振蕩頻率的溫度特性根據(jù)每個產品的樣本而有較大偏差。因此，在產品(振蕩器)的制造、出貨時的檢查工序中，測量振蕩頻率的溫度特性、和與周圍溫度對應的溫度檢測數(shù)據(jù)的變化特性。而且根據(jù)測量結果來求出下式(5)的多項式(近似函數(shù))的系數(shù)a0～a5，將求得的系數(shù)a0～a5的信息寫入到圖9的存儲部34(非易失性存儲器)中進行存儲。

tcode＝a5·x⁵+a4·x⁴+a3·x³+a2·x²+a1·x+a0···(5)

在上式(5)中，x相當于由a/d轉換部20得到的溫度檢測數(shù)據(jù)dtd(a/d轉換值)。由于還測量了相對于周圍溫度變化的溫度檢測數(shù)據(jù)dtd的變化，因此，通過上式(5)的多項式所表示的近似函數(shù)，能夠將周圍溫度與振蕩頻率對應起來。溫度補償部58從存儲部34讀出系數(shù)a0～a5的信息，根據(jù)該系數(shù)a0～a5和溫度檢測數(shù)據(jù)dtd(＝x)進行上式(5)的運算處理，生成溫度補償數(shù)據(jù)tcode(溫度補償碼)。由此，能夠實現(xiàn)用于使振蕩頻率相對于周圍溫度的變化保持為恒定的溫度補償處理。

選擇器62、63在選擇端子s的輸入信號的邏輯電平為“1”(有效)的情況下，選擇“1”側的端子的輸入信號，并作為輸出信號而輸出。此外，在選擇端子s的輸入信號的邏輯電平為“0”(無效)的情況下，選擇“0”側的端子的輸入信號，并作為輸出信號而輸出。

信號kfen是卡爾曼濾波處理的使能信號?？柭鼮V波部54在信號kfen為邏輯電平“1”(以下，簡記為“1”)的情況下執(zhí)行卡爾曼濾波處理。信號plllock是在pll電路為鎖定狀態(tài)的情況下成為“1”的信號。信號holdover是在檢測到保持模式的保持模式期間成為“1”的信號。這些信號plllock、holdover是通過圖9的保持模式處理部52的狀態(tài)機的電路生成的。

信號tcen是溫度補償處理的使能信號。以下，主要以信號tcen為“1”、且選擇器63選擇“1”側的輸入信號的情況為例進行說明。此外，信號kfen也是“1”。

在通常動作期間，由于信號holdover為邏輯電平“0”((以下，簡記為“0”)，因此，選擇器62選擇“0”端子側的頻率控制數(shù)據(jù)dfci。而且，通過加法器65對該頻率控制數(shù)據(jù)dfci加上溫度補償數(shù)據(jù)tcode，溫度補償處理后的頻率控制數(shù)據(jù)dfcq被輸出到后級的振蕩信號生成電路140。

另一方面，在保持模式期間，信號holdover為“1”，選擇器62選擇“1”端子側的ac(k)。ac(k)是老化校正后的頻率控制數(shù)據(jù)。

圖16是說明卡爾曼濾波部54的動作的真值表。在信號plllock、kfen都是“1”的情況下，卡爾曼濾波部54執(zhí)行真值估計處理(卡爾曼濾波處理)。即，在通常動作期間內pll電路(內部或者外部的pll電路)處于鎖定狀態(tài)的情況下，持續(xù)進行作為觀測值的頻率控制數(shù)據(jù)dfci的真值估計處理。

而且，在成為保持模式的狀態(tài)，解除pll電路的鎖定，從而信號plllock為“0”的情況下，卡爾曼濾波部54保持上次的輸出狀態(tài)。例如在圖12中，保存并持續(xù)輸出保持模式的檢出時刻(pll電路的鎖定解除的時刻)下的值，作為估計為頻率控制數(shù)據(jù)dfci的真值的后驗估計值x^(k)和老化校正的校正值d’(k)。

老化校正部56在保持模式期間內，使用來自卡爾曼濾波部54的后驗估計值x^(k)、校正值d’(k)進行老化校正。具體而言，保存保持模式的檢出時刻的后驗估計值x^(k)、校正值d’(k)，進行老化校正。

此外，在圖12中，在卡爾曼濾波部54中輸入去除了溫度變動成分(廣義上說是環(huán)境變動成分)和老化變動成分中的溫度變動成分的頻率控制數(shù)據(jù)dfci。卡爾曼濾波部54對去除了溫度變動成分(環(huán)境變動成分)的頻率控制數(shù)據(jù)dfci進行卡爾曼濾波處理，估計針對頻率控制數(shù)據(jù)dfci的真值。即，求出后驗估計值x^(k)。而且，老化校正部56根據(jù)估計出的真值即后驗估計值x^(k)進行老化校正。更具體而言，根據(jù)來自卡爾曼濾波部54的后驗估計值x^(k)和校正值d’(k)求出老化校正后的頻率控制數(shù)據(jù)ac(k)。而且，老化校正后的頻率控制數(shù)據(jù)即ac(k)經由選擇器62輸入到加法器65，加法器65進行對ac(k)加上溫度補償數(shù)據(jù)tcode(環(huán)境變動成分的補償用數(shù)據(jù))的處理。

例如，如圖17的示意圖所示，當溫度變動時，如e1所示，頻率控制數(shù)據(jù)也與其對應地變動。因此，當使用像e1那樣伴隨著溫度變動而變動的頻率控制數(shù)據(jù)來進行卡爾曼濾波處理時，保持模式檢出時刻的真值也產生波動。

因此，在本實施方式中，取得去除了溫度變動成分的頻率控制數(shù)據(jù)，并輸入到卡爾曼濾波部54。即，將去除了溫度變動成分(環(huán)境變動成分)和老化變動成分中的溫度變動成分的頻率控制數(shù)據(jù)輸入到卡爾曼濾波部54。即，輸入圖17的e2所示的頻率控制數(shù)據(jù)。e2的頻率控制數(shù)據(jù)為去除了溫度變動成分而殘留有老化變動成分的頻率控制數(shù)據(jù)。

卡爾曼濾波部54通過對這樣去除了溫度變動成分而殘留有老化變動成分的頻率控制數(shù)據(jù)dfci進行卡爾曼濾波處理，求出被估計真值的后驗估計值x^(k)、老化校正的校正值d’(k)。而且，將在保持模式的檢出時刻估計出的真值即后驗估計值x^(k)、校正值d’(k)保存到老化校正部56，用于執(zhí)行老化校正。

例如通過加法器65進行加上溫度補償數(shù)據(jù)tcode的處理，頻率控制數(shù)據(jù)dfcq成為被溫度補償后的頻率控制數(shù)據(jù)。因此，輸入有頻率控制數(shù)據(jù)dfcq的振蕩信號生成電路140輸出溫度補償后的振蕩頻率的振蕩信號osck。因此，與該振蕩信號生成電路140一起構成pll電路的圖9的頻率控制數(shù)據(jù)生成部40將如圖17的e2所示那樣去除了溫度變動成分的頻率控制數(shù)據(jù)dfci供給到處理部50。而且，如圖17的e2所示，在去除了該溫度變動成分的頻率控制數(shù)據(jù)dfci中殘留有隨著經過時間而變化的老化變動成分。因此，處理部50的卡爾曼濾波部54對殘留有該老化變動成分的頻率控制數(shù)據(jù)dfci進行卡爾曼濾波處理，如果老化校正部56根據(jù)卡爾曼濾波處理的結果進行老化校正，則能夠實現(xiàn)高精度的老化校正。

另外，作為圖12的變形例，可以不進行加法器65中的加上溫度補償數(shù)據(jù)tcode的處理，而進行用于去除頻率控制數(shù)據(jù)dfci的溫度變動成分(環(huán)境變動成分)的運算處理，并將運算處理后的頻率控制數(shù)據(jù)dfci輸入到卡爾曼濾波部54。例如省略圖12的加法器65以及選擇器63的結構，在卡爾曼濾波部54的前級設置從頻率控制數(shù)據(jù)dfci中減去溫度補償數(shù)據(jù)tcode的減法器，將該減法器的輸出輸入到卡爾曼濾波部54。此外，在老化校正部56與選擇器62之間設置將老化校正部56的輸出與溫度補償數(shù)據(jù)tcode相加的加法器，將加法器的輸出輸入到選擇器62的“1”側的端子。通過這樣的結構，也能夠將去除了溫度變動成分而僅殘留有老化變動成分的頻率控制數(shù)據(jù)dfci輸入到卡爾曼濾波部54。

圖18示出老化校正部56的詳細結構例。由于在通常動作期間內，信號holdover為“0”，因此，選擇器360、361選擇“0”端子側。由此，在通常動作期間內，由卡爾曼濾波部54運算出的后驗估計值x^(k)、校正值d’(k)(濾波處理后的校正值)被分別保存到寄存器350、351。

當檢測到保持模式，從而信號holdover為“1”時，選擇器360、361選擇“1”端子側。由此，選擇器361在保持模式期間中，持續(xù)輸出在保持模式的檢出時刻保存于寄存器351的校正值d’(k)。

而且，加法器340進行如下處理：按照各時間步，對在保持模式的檢出時刻保存于寄存器350的后驗估計值x^(k)依次加上保存于寄存器351并從選擇器361輸出的校正值d’(k)(校正值)。由此，實現(xiàn)了下式(6)所示的老化校正。

ac(k+1)＝ac(k)+d′(k)···(6)

即，進行如下處理來實現(xiàn)老化校正：對在圖10的c2的時刻保存的真值即后驗估計值x^(k)依次加上校正值d’(k)，該校正值d’(k)用于消除(補償)由相當于c3的斜率的老化速率導致的頻率變化。

7.卡爾曼濾波處理

接下來，對本實施方式的卡爾曼濾波處理的詳情進行說明。圖19示出卡爾曼濾波的模型例。圖19的模型的狀態(tài)方程式、觀測方程式如下式(7)、(8)那樣表示。

x(k+1)＝a·x(k)+v(k)···(7)

y(k)＝c^t·x(k)+w(k)···(8)

k表示作為離散的時間的時間步。x(k)是時間步k(時刻k)的系統(tǒng)的狀態(tài)，例如是n維的向量。a被稱為系統(tǒng)矩陣。具體而言，a是n×n的矩陣，將不存在系統(tǒng)噪聲的情況下的時間步k的系統(tǒng)的狀態(tài)與時間步k+1的系統(tǒng)的狀態(tài)關聯(lián)起來。v(k)是系統(tǒng)噪聲。y(k)是觀測值，w(k)是觀測噪聲。c是觀測系數(shù)向量(n維)，t表示轉置矩陣。

在上式(7)、(8)的模型的卡爾曼濾波處理中，進行下式(9)～(13)的處理，估計真值。

p^-(k)＝a·p(k-1)·a^t+v(k)···(10)

p(k)＝(1-g(k)·c^t)·p^-(k)···(13)

x^(k)：后驗估計值

x^^-(k)：先驗估計值

p(k)：后驗協(xié)方差

p^-(k)：先驗協(xié)方差

g(k)：卡爾曼增益

上式(9)、(10)是時間更新(預測過程)的式子，上式(11)～(13)是觀測更新(觀測過程)的式子。作為離散的時間的時間步k每前進1個，則進行1次卡爾曼濾波處理的時間更新(式(9)、(10))以及觀測更新(式(11)～(13))。

x^(k)、x^(k-1)是時間步k、k-1的卡爾曼濾波處理的后驗估計值。x^^-(k)是得到觀測值之前預測的先驗估計值。p(k)是卡爾曼濾波處理的后驗協(xié)方差，p-(k)是得到觀測值之前預測的先驗協(xié)方差。g(k)是卡爾曼增益。

在卡爾曼濾波處理中，在觀測更新中，通過上式(11)求出卡爾曼增益g(k)。此外，根據(jù)觀測值y(k)，通過上式(12)，更新后驗估計值x^(k)。此外，通過上式(13)，更新誤差的后驗協(xié)方差p(k)。

此外，在卡爾曼濾波處理中，在時間更新中，如上式(9)所示，根據(jù)時間步k-1的后驗估計值x^(k-1)和系統(tǒng)矩陣a，預測下一時間步k的先驗估計值x^^-(k)。此外，如上式(10)所示，根據(jù)時間步k-1的后驗協(xié)方差p(k-1)、系統(tǒng)矩陣a、系統(tǒng)噪聲v(k)，預測下一時間步k的先驗協(xié)方差p-(k)。

另外，當要執(zhí)行上式(9)～(13)的卡爾曼濾波處理時，有時處理部50的處理負荷過大，導致電路裝置的大規(guī)?；?。例如為了求出上式(9)的x^^-(k)＝ax^(k-1)的a，需要擴展卡爾曼濾波處理。而且，擴展卡爾曼濾波處理的處理負荷非常重，當要通過能夠進行擴展卡爾曼濾波處理的硬件來實現(xiàn)處理部50時，處理部50的電路面積容易變得非常大。因此，當對內置于振蕩器的電路裝置強烈要求小型化的狀況下，是不恰當?shù)?。另一方面，當使用固定值的標量值作為系統(tǒng)矩陣a時，實現(xiàn)恰當?shù)睦匣Ｕ龝r的難易度提高。

因此，作為需要避免這樣的狀況時的解決手段，在本實施方式中，不通過上式(9)～(13)，而通過基于下式(14)～(19)的處理來實現(xiàn)卡爾曼濾波處理。即，處理部50(卡爾曼濾波部54)執(zhí)行基于下式(14)～(19)的卡爾曼濾波處理。

p^-(k)＝p(k-1)+v(k)···(15)

p(k)＝(1-g(k))·p^-(k)···(18)

另外，在本實施方式中，作為真值的估計處理的對象的x(k)是頻率控制數(shù)據(jù)，觀測值y(k)也是頻率控制數(shù)據(jù)，因此，c＝1。此外，由于a的標量值無限接近于1，因此，能夠使用上式(15)來替代上式(10)。

如上所述，與采用擴展卡爾曼濾波處理來作為卡爾曼濾波處理的情況相比，在本實施方式的卡爾曼濾波處理中，如上式(14)所示，通過時間步k-1的后驗估計值x^(k-1)與校正值d(k-1)的相加處理來求出時間k的先驗估計值x^^-(k)。因此，不需要使用擴展卡爾曼濾波處理，在實現(xiàn)處理部50的處理負荷的減輕、電路規(guī)模的增加抑制等方面優(yōu)異。

在本實施方式中，通過下述式子的變形導出上式(14)。

例如上式(20)能夠如上式(21)那樣變形。這里，由于上式(21)的(a-1)是非常小的數(shù)，因此，如上式(22)、(23)所示，能夠采用將(a-1)·x^(k-1)置換為(a-1)·f0的近似。然后，將該(a-1)·f0置換為校正值d(k-1)。

而且如上式(19)所示，在從時間步k-1向時間步k的時間更新時，進行校正值d(k)＝d(k-1)+e·(y(k)-x^^-(k))＝d(k-1)+e·ek的更新處理。這里，ek＝y(tǒng)(k)-x^^-(k)被稱為卡爾曼濾波處理中的觀測殘差。此外，e是常數(shù)。另外，也能夠替代常數(shù)e，而實施使用卡爾曼增益g(k)的變形。即，可以是d(k)＝d(k-1)+g(k)·ek。

這樣，在式(19)中，在設觀測殘差為ek、常數(shù)為e的情況下，通過d(k)＝d(k-1)+e·ek求出校正值d(k)。這樣，能夠進行反映了卡爾曼濾波處理中的觀測殘差ek的、校正值d(k)的更新處理。

圖20示出卡爾曼濾波部54的結構例?？柭鼮V波部54包含加法器300、301、302、303、304、乘法器305、寄存器310、311、312、313、選擇器320、321、濾波器330、331和運算器332、333。另外，卡爾曼濾波部54的結構不限于圖20所示的結構，能夠實施省略其中一部分結構要素、或追加其他結構要素等各種變形。例如，可以通過1個運算器的時分處理來實現(xiàn)加法器300～304等的處理。

通過加法器304和寄存器312，執(zhí)行上式(14)的運算處理。此外，系統(tǒng)噪聲的設定用的系統(tǒng)噪聲常數(shù)v和觀測噪聲的設定用的觀測噪聲常數(shù)w的信息被從圖9的存儲部34讀出，并輸入到卡爾曼濾波部54(處理部50)。并且，通過加法器300和寄存器310，執(zhí)行上式(15)的運算處理。此外，運算器332執(zhí)行上式(16)的運算處理，求出卡爾曼增益g(k)。并且，根據(jù)求出的卡爾曼增益g(k)，通過加法器301、乘法器305和加法器302，執(zhí)行上式(17)的運算處理。此外，運算器333執(zhí)行上式(18)的運算處理，求出后驗協(xié)方差p(k)。

此外，通過加法器303、寄存器311和濾波器330，執(zhí)行上式(19)的運算處理。輸入到濾波器330中的常數(shù)e的信息被從圖9的存儲部34讀出。常數(shù)e相當于老化速率的校正系數(shù)(濾波常數(shù))。例如，濾波器330根據(jù)常數(shù)e來進行增益調整等，由此能夠實現(xiàn)上式(19)的e·(y(k)-x^^-(k))。

在信號plllock、kfen分別為“1”的情況下，選擇器320、321選擇“1”側的端子的輸入信號。將選擇器320的輸出信號保存到寄存器313中。因此，在成為保持模式的狀態(tài)且信號plllock從“1”變?yōu)椤?”以后，將保持模式的檢出時刻的真值即x^(k)保存到寄存器313中。

濾波器331對校正值d(k)進行濾波處理。具體而言，對校正值d(k)進行數(shù)字低通濾波處理，將濾波處理后的校正值d’(k)輸入到圖18的老化校正部56。常數(shù)j是濾波器331的濾波常數(shù)。根據(jù)常數(shù)j，設定了濾波器331的最佳截止頻率。

例如，根據(jù)圖10可知，在補償由老化速率導致的頻率變化的校正值d(k)中存在細微的變動的波動。因此，在將這樣存在波動的校正值d(k)與真值相加后，老化校正的精度下降。

關于此點，在本實施方式中，將濾波處理后的校正值d’(k)與真值相加，所以能夠實現(xiàn)更高精度的老化校正。

如上所述，在本實施方式中，如上式(14)所示，處理部50在卡爾曼濾波處理的先驗估計值的更新處理(時間更新)中，進行如下處理：通過上次的時刻的后驗估計值x^(k-1)與校正值d(k-1)的相加處理，求出此次的時刻的先驗估計值x^^-(k)。而且，根據(jù)卡爾曼濾波處理的結果，進行頻率控制數(shù)據(jù)的老化校正。即，進行上次的時刻即時間步k-1的后驗估計值x^(k-1)與校正值d(k-1)的相加處理，通過x^^-(k)＝x^(k-1)+d(k-1)求出此次的時刻即時間步k的先驗估計值x^^-(k)。

而且，處理部50(老化校正部56)根據(jù)該卡爾曼濾波處理的結果(真值、校正值)來進行老化校正。即，在設時間步k的校正值為d(k)(或者d’(k))、時間步k的老化校正后的頻率控制數(shù)據(jù)為ac(k)的情況下，通過ac(k+1)＝ac(k)+d(k)(或者ac(k)+d’(k))求出時間步k+1的老化校正后的頻率控制數(shù)據(jù)ac(k+1)。

此外，處理部50如上式(19)所示那樣根據(jù)上次的時刻的校正值d(k-1)和卡爾曼濾波處理中的觀測殘差ek，求出此次的時刻的校正值d(k)。例如，通過進行對上次的時刻的校正值d(k-1)加上基于觀測殘差的值即e·ek(或者g(k)·ek)的處理，求出此次的時刻的校正值d(k)。具體而言，根據(jù)上次的時刻即時間步k-1的校正值d(k-1)和卡爾曼濾波處理中的觀測殘差ek，求出此次的時刻即時間步k的校正值d(k)。例如，在設觀測殘差為ek、常數(shù)為e的情況下，通過d(k)＝d(k-1)+e·ek求出校正值d(k)。

例如在本實施方式中，如圖17中說明的那樣，取得溫度變動成分信息等環(huán)境變動成分信息，并利用取得的環(huán)境變動成分信息，取得去除了環(huán)境變動成分和老化變動成分中的環(huán)境變動成分的頻率控制數(shù)據(jù)。這里，環(huán)境變動成分信息可以是電源電壓變動成分、氣壓變動成分或者重力變動成分等。然后，根據(jù)去除了環(huán)境變動成分的頻率控制數(shù)據(jù)，進行老化校正。具體而言，設環(huán)境變動成分為溫度。根據(jù)溫度檢測數(shù)據(jù)dtd，取得作為環(huán)境變動成分信息的溫度變動成分信息，該溫度檢測數(shù)據(jù)dtd是通過來自用于取得環(huán)境變動成分信息的作為環(huán)境變動信息取得部的圖9的溫度傳感器10的溫度檢測電壓vtd而求出的。而且，使用取得的溫度變動成分信息，取得去除了溫度變動成分的頻率控制數(shù)據(jù)。例如圖12的溫度補償部58取得溫度補償數(shù)據(jù)tcode，通過加法器65進行溫度補償數(shù)據(jù)tcode的相加處理，由此，去除了溫度變動成分的頻率控制數(shù)據(jù)dfci從頻率控制數(shù)據(jù)生成部40輸入，并由處理部50取得。即，如圖17的e2所示，取得去除了溫度變動成分而殘留有老化變動成分的頻率控制數(shù)據(jù)dfci，并輸入到卡爾曼濾波部54。

另外，去除了環(huán)境變動成分的頻率控制數(shù)據(jù)除了包含完全去除了環(huán)境變動成分的適當狀態(tài)的頻率控制數(shù)據(jù)之外，還包含在頻率控制數(shù)據(jù)內存在能夠忽略的程度的環(huán)境變動成分的狀態(tài)的頻率控制數(shù)據(jù)。

例如，能夠通過檢測環(huán)境變動成分信息的作為環(huán)境變動信息取得部的溫度傳感器、電壓檢測電路等取得溫度變動成分信息或者電源電壓變動成分信息等環(huán)境變動成分信息。另一方面，老化變動成分是隨時間經過而變化的振蕩頻率的變動成分，難以通過傳感器等直接檢測該老化變動成分的信息。

因此，在本實施方式中，取得能夠由傳感器等檢測的溫度變動成分信息等環(huán)境變動成分信息，并利用該環(huán)境變動成分信息，取得去除了環(huán)境變動成分和老化變動成分中的環(huán)境變動成分的頻率控制數(shù)據(jù)。即，通過進行從頻率控制數(shù)據(jù)的變動成分中去除環(huán)境變動成分的處理(例如加法器65的加法處理)，能夠如圖17的e2所示那樣，取得僅殘留有老化變動成分的頻率控制數(shù)據(jù)。然后，如果根據(jù)殘留有老化變動成分的頻率控制數(shù)據(jù)進行卡爾曼濾波處理等，則能夠估計針對頻率控制數(shù)據(jù)的老化變動成分的真值。而且，如果根據(jù)這樣估計出的真值來進行老化校正，則能夠實現(xiàn)在現(xiàn)有例中無法實現(xiàn)的高精度的老化校正。

這樣，在本實施方式中，在卡爾曼濾波部54中輸入去除了溫度變動成分(環(huán)境變動成分)、而殘留有老化變動成分的頻率控制數(shù)據(jù)dfci。而且如圖1、圖10所示，如果限定期間，則在該期間內，能夠假設振蕩頻率以恒定的老化速率變化。能夠假設例如以圖10的c3所示的恒定的斜率變化。

在本實施方式中，通過d(k)＝d(k-1)+e·ek的式子，求出了用于補償(消除)由這樣的老化變動成分導致的恒定的老化速率下的頻率變化的校正值。即，求出了用于補償由相當于圖10的c3的斜率的老化速率導致的頻率變化的校正值d(k)。這里，老化速率不是恒定的，而是如圖1、圖10所示，隨著經過時間而變化。

對此，在本實施方式中，如d(k)＝d(k-1)+e·ek那樣，根據(jù)卡爾曼濾波處理的觀測殘差ek＝y(tǒng)(k)-x^^-(k)，進行與老化速率對應的校正值d(k)的更新處理。因此，能夠實現(xiàn)還反映了與經過時間對應的老化速率的變化的、校正值d(k)的更新處理。因此，能夠實現(xiàn)更高精度的老化校正。

在例如圖21中，將實測頻率偏差和預測頻率偏差進行對比并示出。d1是實測的振蕩頻率的頻率偏差，d2是通過本實施方式的卡爾曼濾波的估計處理而預測的振蕩頻率的頻率偏差。d2所示的預測頻率偏差相對于d1所示的實測頻率偏差，落入到容許誤差范圍內，表示通過本實施方式實現(xiàn)了高精度的老化校正。

8.溫度傳感器、振蕩電路

圖22示出溫度傳感器10的結構例。圖22的溫度傳感器10具有電流源ist、以及集電極被提供來自電流源ist的電流的雙極晶體管trt。雙極晶體管trt成為其集電極與基極被連接的二極管連接，向雙極晶體管trt的集電極的節(jié)點輸出具有溫度特性的溫度檢測電壓vtdi。溫度檢測電壓vtdi的溫度特性是由于雙極晶體管trt的基極-發(fā)射極間電壓的溫度依賴性而產生的。該溫度傳感器10的溫度檢測電壓vtdi例如具有負的溫度特性(具有負的梯度的1次溫度特性)。

圖23示出振蕩電路150的結構例。該振蕩電路150具有電流源ibx、雙極晶體管trx、電阻rx、可變電容式電容器cx1、電容器cx2、cx3。

電流源ibx向雙極晶體管trx的集電極提供偏置電流。電阻rx設置于雙極晶體管trx的集電極與基極之間。

電容可變的可變電容式電容器cx1的一端與振子xtal的一端連接。具體而言，可變電容式電容器cx1的一端經由電路裝置的第1振子用端子(振子用焊盤)而連接于振子xtal的一端。電容器cx2的一端與振子xtal的另一端連接。具體而言，電容器cx2的一端經由電路裝置的第2振子用端子(振子用焊盤)而連接于振子xtal的另一端。電容器cx3的一端與振子xtal的一端連接，另一端與雙極晶體管trx的集電極連接。

雙極晶體管trx內流過通過振子xtal的振蕩而產生的基極-發(fā)射極間電流。并且，當基極-發(fā)射極間電流增大時，雙極晶體管trx的集電極-發(fā)射極間電流增大，從電流源ibx向電阻rx分支的偏置電流減小，因此，集電極電壓vcx降低。另一方面，當雙極晶體管trx的基極-發(fā)射極間電流減小時，集電極-發(fā)射極間電流減小，從電流源ibx向電阻rx分支的偏置電流增大，因此，集電極電壓vcx上升。該集電極電壓vcx經由電容器cx3而反饋給振子xtal。

振子xtal的振蕩頻率具有溫度特性，該溫度特性通過d/a轉換部80的輸出電壓vq(頻率控制電壓)進行補償。即，輸出電壓vq被輸入到可變電容式電容器cx1，并且利用輸出電壓vq對可變電容式電容器cx1的電容值進行控制。在可變電容式電容器cx1的電容值發(fā)生變化時，振蕩環(huán)路的諧振頻率會發(fā)生變化，因此振子xtal的溫度特性造成的振蕩頻率的變動得到補償?？勺冸娙菔诫娙萜鱟x1可由例如可變電容二極管(varactor：變容二極管)等實現(xiàn)。

另外，本實施方式的振蕩電路150不限于圖23的結構，可實施各種變形。例如在圖23中以cx1為可變電容式電容器的情況為例進行了說明，但是，也可以將cx2或者cx3設為利用輸出電壓vq控制的可變電容式電容器。此外，也可以將cx1～cx3中的多個設為利用vq控制的可變電容式電容器。

此外，振蕩電路150可以不用包含用于使振子xtal振蕩的全部電路要素。例如，也可以采用如下結構：由設置于電路裝置500的外部的分立式部件構成一部分的電路要素，并經由外部連接端子與振蕩電路150連接。

9.變形例

接著，說明本實施方式的各種變形例。圖24示出本實施方式的變形例的電路裝置的結構例。

在圖24中，與圖2、圖9不同，在振蕩信號生成電路140中未設置d/a轉換部80。并且，由振蕩信號生成電路140生成的振蕩信號osck的振蕩頻率根據(jù)來自處理部50的頻率控制數(shù)據(jù)dfcq而被直接控制。即，不經由d/a轉換部地控制振蕩信號osck的振蕩頻率。

例如在圖24中，振蕩信號生成電路140具有可變電容電路142和振蕩電路150。在該振蕩信號生成電路140中未設置圖2、圖9的d/a轉換部80。并且，取代圖23的可變電容式電容器cx1而設置該可變電容電路142，可變電容電路142的一端與振子xtal的一端連接。

該可變電容電路142的電容值根據(jù)來自處理部50的頻率控制數(shù)據(jù)dfcq而被控制。例如，可變電容電路142具有多個電容器(電容器陣列)、根據(jù)頻率控制數(shù)據(jù)dfcq控制各開關元件的接通及斷開的多個開關元件(開關陣列)。這多個開關元件的各開關元件與多個電容器的各電容器電連接。并且，通過接通或斷開這多個開關元件，多個電容器中的、一端與振子xtal的一端連接的電容器的個數(shù)發(fā)生變化。由此，可變電容電路142的電容值被控制，振子xtal的一端的電容值發(fā)生變化。因此，可利用頻率控制數(shù)據(jù)dfcq直接控制可變電容電路142的電容值，控制振蕩信號osck的振蕩頻率。

此外，在使用本實施方式的電路裝置構成pll電路的情況下，也能夠成為直接數(shù)字合成器方式的pll電路。圖25示出直接數(shù)字合成器方式的情況下的電路結構例。

相位比較部380(比較運算部)進行基準信號rfck與振蕩信號osck(基于振蕩信號的輸入信號)的相位比較(比較運算)。數(shù)字濾波部382進行相位誤差的平滑化處理。相位比較部380的結構、動作與圖9的相位比較部41相同，能夠包含計數(shù)器和tdc(時間數(shù)字轉換器)。數(shù)字濾波部382相當于圖9的數(shù)字濾波部44。數(shù)值控制型振蕩器384是使用來自具有振子xtal的基準振蕩器386的基準振蕩信號，對任意的頻率和波形進行數(shù)字合成的電路。即，不是像vco那樣根據(jù)來自d/a轉換器的控制電壓來控制振蕩頻率，而是使用數(shù)字的頻率控制數(shù)據(jù)和基準振蕩器386(振子xtal)，通過數(shù)字運算處理生成任意的振蕩頻率的振蕩信號osck。通過圖25的結構，能夠實現(xiàn)直接數(shù)字合成器方式的adpll電路。

此外，在以上說明的本實施方式的方法中，對通過從頻率控制數(shù)據(jù)的變動成分中去除環(huán)境變動成分而得的老化變動成分進行卡爾曼濾波處理，估計出去除偏差后的真值。而且，進一步算出用于老化校正的校正值(振蕩特性變動系數(shù))，使用真值和校正值進行老化校正，由此，實現(xiàn)了使振蕩頻率為恒定的控制。但是，本實施方式的方法不限于這樣的方法，能夠實施各種變形。

在例如本實施方式的第1變形例的方法中，將從計測值中去除環(huán)境變動成分后的老化變動成分的值保存到存儲部(存儲器)中。而且，可以根據(jù)所存儲的多個老化變動成分的值、和預先準備的1次線性式或多次多項式的近似式，控制振蕩頻率。

此外，在本實施方式的第2變形的方法中，例如可以是，在從計測值中去除環(huán)境變動成分后的老化變動成分的值為給定的值以上的情況下，通過切換到作為預備而設置的另一個振蕩器，將老化的影響抑制在某個恒定范圍內。

此外，本實施方式的電路裝置不僅作為構成pll電路的環(huán)路的電路裝置，也能夠作為自激的振蕩器用的電路裝置使用。

10.振蕩器、電子設備、移動體

圖26示出包含本實施方式的電路裝置500的振蕩器400的結構例。如圖26所示，振蕩器400包含振子420和電路裝置500。振子420和電路裝置500安裝于振蕩器400的封裝410內。并且，振子420的端子和電路裝置500(ic)的端子(焊盤)利用封裝410的內部布線而電連接。

圖27示出包含本實施方式的電路裝置500的電子設備的結構例。該電子設備包含本實施方式的電路裝置500、石英振子等振子420、天線ant、通信部510和處理部520。另外，還可以包含操作部530、顯示部540和存儲部550。由振子420和電路裝置500構成振蕩器400。此外，電子設備不限于圖27的結構，可以實施省略其中一部分的結構要素、或追加其他結構要素等各種變形。

作為圖27的電子設備，例如能夠假設基站或者路由器等網絡相關設備、高精度的測量設備、gps內置時鐘、活體信息測量設備(脈搏計、步數(shù)計等)或者頭部佩戴式顯示裝置等可佩戴設備、智能手機、移動電話、便攜式游戲裝置、筆記本pc或者平板pc等便攜信息終端(移動終端)、發(fā)布內容的內容提供終端、數(shù)字照相機或者攝像機等影像設備等各種設備。

通信部510(無線電路)進行經由天線ant而從外部接收數(shù)據(jù)、或向外部發(fā)送數(shù)據(jù)的處理。處理部520進行電子設備的控制處理、以及對經由通信部510而收發(fā)的數(shù)據(jù)的各種數(shù)字處理等。該處理部520的功能例如可通過微型計算機等處理器而實現(xiàn)。

操作部530用于供用戶進行輸入操作，可通過操作按鈕、觸摸面板顯示器等來實現(xiàn)。顯示部540用于顯示各種信息，可通過液晶、有機el等的顯示器來實現(xiàn)。另外，在使用觸摸面板顯示器來作為操作部530的情況下，該觸摸面板顯示器兼具操作部530以及顯示部540的功能。存儲部550用于存儲數(shù)據(jù)，其功能可通過ram、rom等半導體存儲器或hdd(硬盤驅動器)等實現(xiàn)。

圖28示出包含本實施方式的電路裝置的移動體的例子。本實施方式的電路裝置(振蕩器)例如可以組裝到車輛、飛機、摩托車、自行車或者船舶等各種移動體中。移動體例如是具有發(fā)動機或馬達等驅動機構、方向盤或舵等轉向機構以及各種電子設備(車載設備)，且在陸地上、空中或海上移動的設備或裝置。圖28概要性示出作為移動體的具體例的汽車206。汽車206中組裝了具有本實施方式的電路裝置和振子的振蕩器(未圖示)?？刂蒲b置208根據(jù)由該振蕩器生成的時鐘信號而進行動作?？刂蒲b置208按照例如車體207的姿態(tài)對懸架的軟硬度進行控制，或者對各個車輪209的制動進行控制。例如可以利用控制裝置208實現(xiàn)汽車206的自動運轉。此外，組裝有本實施方式的電路裝置或振蕩器的設備不限于這種控制裝置208，也可以組裝在汽車206等移動體所設置的各種設備(車載設備)中。

圖29是振蕩器400的詳細結構例。圖29的振蕩器400是雙恒溫槽結構(廣義上說是恒溫槽結構)的振蕩器。

封裝410由基板411和殼體412構成。在基板411上搭載有未圖示的各種電子部件。在殼體412的內部設有第2容器414，在第2容器414的內部設有第1容器413。并且，在第1容器413的上表面的內側面(下側面)安裝有振子420。此外，在第1容器413的上表面的外側面(上側面)安裝有本實施方式的電路裝置500、加熱器450和溫度傳感器460。能夠通過加熱器450(發(fā)熱元件)，調整例如第2容器414的內部的溫度。并且，能夠通過溫度傳感器460，檢測例如第2容器414的內部的溫度。

第2容器414設置在基板416上。基板416是能夠搭載各種電子部件的電路基板。在基板416中的、設置有第2容器414的面的反面安裝有加熱器452和溫度傳感器462。能夠通過例如加熱器452(發(fā)熱元件)，調整殼體412和第2容器414之間的空間的溫度。并且，能夠通過溫度傳感器462，檢測殼體412和第2容器414之間的空間的溫度。

作為加熱器450、452的發(fā)熱元件，例如，能夠使用發(fā)熱功率雙極晶體管、發(fā)熱式加熱器mos晶體管、發(fā)熱電阻體、珀爾帖元件等。這些加熱器450、452的發(fā)熱的控制例如能夠通過電路裝置500的恒溫槽控制電路來實現(xiàn)。作為溫度傳感器460、462，例如能夠使用熱敏電阻、二極管等。

在圖29中，由于能夠通過雙恒溫槽結構的恒溫槽實現(xiàn)振子420等的溫度調整，因此，實現(xiàn)了振子420的振蕩頻率的穩(wěn)定化等。

圖30是作為電子設備之一的基站(基站裝置)的結構例。物理層電路600進行經由網絡的通信處理中的物理層的處理。網絡處理器602進行比物理層靠上位層的處理(鏈路層等)。開關部604進行通信處理的各種切換處理。dsp606進行通信處理所需的各種數(shù)字信號處理。rf電路608包含：由低噪聲放大器(lna)構成的接收電路；由功率放大器構成的發(fā)送電路；d/a轉換器以及a/d轉換器等。

選擇器612將來自gps610的基準信號rfck1、來自物理層電路600的基準信號rfck2(來自網絡的時鐘信號)中的任意一個作為基準信號rfck而輸出到本實施方式的電路裝置500。電路裝置500進行使振蕩信號(基于振蕩信號的輸入信號)與基準信號rfck同步的處理。而且生成頻率不同的各種時鐘信號ck1、ck2、ck3、ck4、ck5，并供給到物理層電路600、網絡處理器602、開關部604、dsp606、rf電路608。

根據(jù)本實施方式的電路裝置500，在圖30所示的基站中，能夠使振蕩信號與基準信號rfck同步，將根據(jù)該振蕩信號而生成的頻率穩(wěn)定度高的時鐘信號ck1～ck5供給到基站的各電路。

另外，如上述那樣對本實施方式進行了詳細說明，而對本領域技術人員而言，應能容易理解未實際脫離本發(fā)明的新事項和效果的多種變形。因此，這樣的變形例全部包含在本發(fā)明的范圍內。例如，在說明書或者附圖中，至少一次與更加廣義或者同義的不同用語(環(huán)境變動成分等)一同描述的用語(溫度變動成分等)在說明書或者附圖的任意部分都可以置換為該不同用語。另外，本實施方式和變形例的所有組合也包含于本發(fā)明的范圍內。此外，電路裝置、振蕩器、電子設備、移動體的結構或動作、老化校正處理、卡爾曼濾波處理、保持模式處理、溫度補償處理等也不限于本實施方式中說明的內容，可實施各種變形。