定时信号生成装置、电子设备以及移动体的制作方法

本发明涉及定时信号生成装置、电子设备以及移动体。

背景技术：

例如，公知有如下的定时信号生成装置：与来自gps(globalpositioningsystem：全球定位系统)卫星的卫星信号等中包含的准确的定时信号同步地使石英振荡器或原子振荡器等振荡器振荡，由此生成高精度的定时信号(例如，参照专利文献1)。

在这样的定时信号生成装置中，当在例如无法接收卫星信号的状况下时，一般情况下，进行如下动作：停止使振荡器的时钟信号与卫星信号中包含的定时信号同步的同步处理，使振荡器自行振荡，由此，生成定时信号。在使振荡器自行振荡的期间，根据其时间长度而产生卫星信号中包含的定时信号与振荡器的时钟信号的相位偏差。因此，当在能够再次接收卫星信号的状况下时，重新开始同步处理，但此时，需要使卫星信号中包含的定时信号与振荡器的时钟信号的相位迅速地同步。

例如，在专利文献1中记载的同步信号生成装置具有：gps接收器，其根据从gps卫星接收的信号生成gps基准脉冲；振荡器，其生成内部频率信号；分频器，其对内部频率信号进行分频而生成内部脉冲；同步部，其对gps基准脉冲与内部脉冲进行比较并使内部脉冲与gps基准脉冲同步；以及控制部，其根据基站的状态，确定从故障保持状态恢复到gps锁定状态时的同步部的循环时间。在该同步信号生成装置中，当从故障保持状态恢复到gps锁定状态时，控制部通过将同步部的循环时间设定为较小的值，能够快速消除相位偏差。

专利文献1：日本特开2012-129879号公报

在专利文献1所记载的同步信号生成装置中，存在如下问题：在gps基准脉冲与内部脉冲的相位差较大的情况下，当将同步部的循环时间设定为较小的值时，输出频率的变动增大。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种当重新开始与基准定时信号的同步时，能够降低输出的定时信号的频率变动并且使该定时信号与基准定时信号迅速同步的定时信号生成装置，此外，提供具有该定时信号生成装置的电子设备以及移动体。

这样的目的通过下述本发明来达成。

本发明的定时信号生成装置的特征在于，该定时信号生成装置具有：基准定时信号输出部，其输出基准定时信号；第1振荡器，其输出第1时钟信号；第1同步部，其具有输出对所述第1时钟信号进行计数并分频后的第1分频时钟信号的第1分频器、输出对应于所述基准定时信号与所述第1分频时钟信号的相位差的信号的第1相位比较器、和设置于所述第1相位比较器与所述第1振荡器之间的第1环路滤波器；第2振荡器，其输出第2时钟信号；第2同步部，其具有输出对所述第2时钟信号进行计数并分频后的第2分频时钟信号的第2分频器、输出对应于所述第1分频时钟信号与所述第2分频时钟信号的相位差的信号的第2相位比较器、和设置于所述第2相位比较器与所述第2振荡器之间的第2环路滤波器；第1计数复位部，其能够在使所述第1同步部从停止的状态切换为动作的状态时复位所述第1分频器的计数值；以及第2计数复位部，其能够在使所述第1同步部从停止的状态切换为动作的状态时复位所述第2分频器的计数值。

根据这样的定时信号生成装置，当使第1同步部从停止的状态切换为动作的状态时(例如从故障保持时的状态切换为gps恢复时的状态时)，第1计数复位部复位第1分频器的计数值，由此能够降低基准定时信号与第1分频时钟信号的相位差及其变动。此外，第2计数复位部与第1分频器的计数值的复位同时或者稍后地复位第2分频器的计数值，由此也能够降低基准定时信号以及第1分频时钟信号与第2分频时钟信号的相位差。因此，在本发明的定时信号生成装置中，通过将第2分频时钟信号作为定时信号而输出，在重新开始与基准定时信号的同步时，能够降低输出的定时信号的频率变动并且使该定时信号与基准定时信号迅速同步。

在本发明的定时信号生成装置中，优选的是，所述第1计数复位部具有第1时间常数调整部，所述第1时间常数调整部在复位所述第1分频器的计数值之后，减小所述第1环路滤波器的时间常数。

由此，在使第1同步部从停止的状态切换为动作的状态时，能够使第1分频时钟信号与基准定时信号迅速地同步。此时，第1计数复位部复位第1分频器的计数值，由此降低了基准定时信号与第1分频时钟信号的相位差，因此，即使减小第1分频器的时间常数，也能够减小第1分频时钟信号的变动。

在本发明的定时信号生成装置中，优选的是，所述第1时间常数调整部在减小所述第1环路滤波器的时间常数之后，当所述第1分频时钟信号与所述基准定时信号的相位差为设定值以下时，增大所述第1环路滤波器的时间常数。

由此，能够降低第1分频时钟信号的变动。

在本发明的定时信号生成装置中，优选的是，所述第1计数复位部以及所述第2计数复位部分别在使所述第1同步部从停止的状态切换为动作的状态时的所述第1分频时钟信号与所述基准定时信号的相位差为设定值以上时进行复位。

由此，由复位第1分频器以及第2分频器的计数值而带来的效果(即，降低使第1同步部从停止的状态切换为动作的状态时的定时信号的变动的效果)显著。

在本发明的定时信号生成装置中，优选的是，所述第2计数复位部在所述第1计数复位部复位所述第1分频器的计数值之后，复位所述第2分频器的计数值。

由此，能够降低第1分频时钟信号的变动的影响，并且进行第1分频时钟信号与第2分频时钟信号的同步。此外，在到进行第1分频器以及第2分频器的双方的计数值的复位为止的期间内，通过预先使第2振荡器自行振荡，能够将比较高精度的第2分频时钟信号作为定时信号而输出。

在本发明的定时信号生成装置中，优选的是，所述第2计数复位部在所述第1分频时钟信号与所述基准定时信号的相位差为设定值以下时，复位所述第2分频器的计数值。

由此，能够可靠地降低第1分频时钟信号的变动的影响，并且进行第1分频时钟信号与第2分频时钟信号的同步。

在本发明的定时信号生成装置中，优选的是，所述第1环路滤波器的时间常数比所述第2环路滤波器的时间常数大。

由此，能够使第2同步部的应答性优异，并且减少第1分频时钟信号受到基准定时信号的波动的影响的情况。

在本发明的定时信号生成装置中，优选的是，所述第1振荡器的长期稳定度比所述第2振荡器的长期稳定度高。

由此，能够使得使第1振荡器自行振荡时的定时信号生成装置的长期频率稳定度优异。

在本发明的定时信号生成装置中，优选的是，所述第1振荡器是原子振荡器。

由此，能够使得使第1振荡器自行振荡时的定时信号生成装置的长期频率稳定度非常优异。

在本发明的定时信号生成装置中，优选的是，所述第2振荡器是恒温槽型石英振荡器。

由此，能够使得使第1振荡器自行振荡时的定时信号生成装置的短期频率稳定度非常优异。

在本发明的定时信号生成装置中，优选的是，所述基准定时信号输出部根据卫星信号输出所述基准定时信号。

由此，能够利用与世界标准时(utc：coordinateduniversaltime)同步的准确的基准定时信号(1pps)。

本发明的电子设备的特征在于，该电子设备具有本发明的定时信号生成装置。

由此，能够提供具有定时信号生成装置的电子设备，该电子设备当重新开始与基准定时信号的同步时，能够降低输出的定时信号的频率变动并且使该定时信号与基准定时信号迅速同步。

本发明的移动体的特征在于，该移动体具有本发明的定时信号生成装置。

由此，能够提供具有定时信号生成装置的移动体，该移动体当重新开始与基准定时信号的同步时，能够降低输出的定时信号的频率变动并且使该定时信号与基准定时信号迅速同步。

附图说明

图1是示出本发明第1实施方式的定时信号生成装置的概略结构的图。

图2是示出图1所示的定时信号生成装置所具有的gps接收器的结构例的框图。

图3是用于说明图1所示的定时信号生成装置所具有的第1同步部以及第2同步部的控制系统的框图。

图4是用于说明图1所示的定时信号生成装置中的第1同步部的同步/停止的切换的流程图。

图5是用于说明图1所示的定时信号生成装置中的第1同步部以及第2同步部的同步开始时的动作的流程图。

图6是用于说明图1所示的定时信号生成装置中的第1同步部的初始动作的时序图。

图7是用于说明图1所示的定时信号生成装置中的第1同步部的同步时(gps同步时)的动作的时序图。

图8是用于说明图1所示的定时信号生成装置中的第1同步部的同步重新开始时(gps恢复时)的动作的时序图。

图9是用于说明未进行复位的情况下的第1同步部的同步重新开始后的动作的时序图。

图10是用于说明图1所示的定时信号生成装置中的第1同步部的同步重新开始后的动作的时序图。

图11是用于说明本发明第2实施方式的定时信号生成装置中的第1同步部的同步开始时的动作的流程图。

图12是用于说明本发明第3实施方式的定时信号生成装置所具有的第1同步部以及第2同步部的控制系统的框图。

图13是示出本发明的电子设备的实施方式的框图。

图14是示出本发明的移动体的实施方式的图。

标号说明

1：定时信号生成装置；2：gps卫星；10：gps接收器；11：saw滤波器；12：rf处理部；13：基带处理部；14：tcxo；20：处理部；21a：相位比较器(第1相位比较器)；21b：相位比较器(第2相位比较器)；22a：环路滤波器(第1环路滤波器)；22b：环路滤波器(第2环路滤波器)；23、23a：dsp；24a：分频器(第1分频器)；24b：分频器(第2分频器)；25：gps控制部；26a：数字模拟转换电路；26b：数字模拟转换电路；30a：原子振荡器；30b：恒温槽型石英振荡器；40：温度传感器；50：gps天线；60a：pll电路(第1同步部)；60b：pll电路(第2同步部)；121：pll；122：lna；123：混频器；124：if放大器；125：if滤波器；126：adc；131：dsp；132：cpu；133：sram；134：rtc；231：判断部；231a：判断部；232：第1计数复位部；233：第2计数复位部；234：时间常数调整部(第1时间常数调整部)；235：时间常数调整部(第2时间常数调整部)；300：电子设备；310：定时信号生成装置；320：cpu；330：操作部；340：rom；350：ram；360：通信部；370：显示部；400：移动体；410：定时信号生成装置；420：汽车导航装置；430、440、450：控制器；460：电池；470：备用电池；s1：步骤；s2：步骤；s3：步骤；s4：步骤；s5：步骤；s41：步骤；s42：步骤；s43：步骤；s44：步骤；s45：步骤；s46：步骤；s47：步骤；s48：步骤；s49：步骤；s50：步骤；δθ：相位差。

具体实施方式

下面，根据附图所示的实施方式，对本发明的定时信号生成装置、电子设备和移动体详细地进行说明。

1.定时信号生成装置

＜第1实施方式＞

图1是示出本发明第1实施方式的定时信号生成装置的概略结构的图。

图1所示的定时信号生成装置1构成为包含：gps接收器10(基准定时信号输出部)；处理部(cpu)20；原子振荡器30a(第1振荡器)；恒温槽型石英振荡器(ocxo：ovencontrolledcrystaloscillator)30b(第2振荡器)；温度传感器40；以及gps天线50。

此外，关于定时信号生成装置1，结构要素的一部分或全部可以是物理意义上分离的，也可以是一体的。例如，gps接收器10和处理部(cpu)20可以分别用独立的ic实现，gps接收器10和处理部(cpu)20还可以作为单芯片的ic实现。

该定时信号生成装置1接收从gps卫星2(位置信息卫星的一例)发送的卫星信号，生成高精度的1pps。

gps卫星2在地球上空的规定轨道上环绕，向地面发送在载波即1.57542ghz电波(l1波)上叠加了导航消息和c/a码(coarse/acquisitioncode：粗/捕获码)(对载波进行调制而得到)的卫星信号。

c/a码是用于识别当前约存在30个的gps卫星2的卫星信号的编码，是由各码片(chip)为+1或－1中的任意一方的1023个码片(1ms周期)构成的固有的形式(pattern)。因此，通过取卫星信号与各c/a码的形式之间的相关，能够检测叠加在卫星信号上的c/a码。

各gps卫星2发送的卫星信号(具体而言为导航消息)中包含有表示各gps卫星2在轨道上的位置的轨道信息。并且，各gps卫星2搭载有原子时钟，在卫星信号中包含由原子时钟计时的极其准确的时刻信息。因此，能够通过接收来自4个以上的gps卫星2的卫星信号，并使用各卫星信号所包含的轨道信息和时刻信息进行定位计算，得到接收点(gps天线50的设置场所)的位置和时刻的准确信息。具体而言，通过建立以接收点的三维位置(x，y，z)和时刻t为4个变量的4元方程式，求出其解即可。

此外，在接收点的位置已知的情况下，能够接收来自一个以上的gps卫星2的卫星信号，利用包含在各卫星信号中的时刻信息得到接收点的时刻信息。

并且，使用各卫星信号中包含的轨道信息，能够得到各gps卫星2的时刻与接收点的时刻之差的信息。此外，通过地面的控制部分，测定各gps卫星2所搭载的原子时钟的稍许的时刻误差，卫星信号中还包含用于校正该时刻误差的时刻校正参数，通过利用该时刻校正参数来校正接收点的时刻，能够得到极其准确的时刻信息。

[gps接收器(基准定时信号输出部)]

gps接收器10(卫星信号接收部的一例)根据经由gps天线50而接收的卫星信号进行各种处理。这里，gps天线50是接收包含卫星信号在内的各种电波的天线，与gps接收器10连接。

具体地进行说明，gps接收器10具有通常定位模式(第1模式的一例)和位置固定模式(第2模式的一例)，对应于来自处理部(cpu)20的控制命令(模式设定用控制命令)而被设定成通常定位模式和位置固定模式中的任意一个。

gps接收器10在通常定位模式下作为“定位计算部”发挥作用，接收从多个(优选为4个以上)的gps卫星2发送的卫星信号，根据接收到的卫星信号中包含的轨道信息(具体而言，星历参数或年历参数等)和时刻信息(具体而言，周编号数据或z计数数据等)进行定位计算。通常定位模式是持续进行定位计算的模式。

并且，gps接收器10在位置固定模式下作为输出基准定时信号的“基准定时信号输出部”发挥作用，接收从至少一个gps卫星2发送的卫星信号，根据接收到的卫星信号中包含的轨道信息、时刻信息以及所设定的接收点的位置信息，生成1pps(1pulsepersecond：每1秒1个脉冲)作为基准定时信号。1pps(与基准时刻同步的基准定时信号的一例)是与utc(世界标准时)完全同步的脉冲信号，每1秒包含1个脉冲。这样，gps接收器10在基准定时信号的生成中使用的卫星信号包含轨道信息和时刻信息，由此能够生成与基准时刻准确地同步的定时信号。位置固定模式是根据预先设定的位置信息输出1pps的模式。

下面，对gps接收器10的结构进行详细说明。图2是示出图1所示的定时信号生成装置所具有的gps接收器的结构例的框图。

图2所示的gps接收器10构成为包含saw(surfaceacousticwave：表面声波)滤波器11、rf处理部12、基带处理部13和温度补偿型石英振荡器(tcxo：temperaturecompensatedcrystaloscillator)14。

saw滤波器11进行从gps天线50接收到的电波中提取卫星信号的处理。该saw滤波器11构成为使1.5ghz频带的信号通过的带通滤波器。

rf处理部12构成为，包含pll(phaselockedloop：锁相环)121、lna(lownoiseamplifier：低噪声放大器)122、混频器123、if放大器124、if(intermediatefrequency：中频)滤波器125和adc(a/d转换器)126。

pll121生成将以几十mhz程度振荡的tcxo14的振荡信号倍频到1.5ghz频带的频率的时钟信号。

利用lna122对saw滤波器11提取出的卫星信号进行放大。由lna122放大后的卫星信号利用混频器123与pll121输出的时钟信号进行混频，而降频变换为中频(例如，几mhz)的信号(if信号)。由混频器123混频后的信号被if放大器124放大。

通过混频器123中的混频，与if信号一同还生成ghz级高频信号，因此if放大器124与if信号一同，也对该高频信号进行放大。if滤波器125使if信号通过，并且去除该高频信号(准确地说，使其衰减到规定的电平以下)。通过if滤波器125后的if信号由adc(a/d转换器)126转换为数字信号。

基带处理部13构成为包含dsp(digitalsignalprocessor：数字信号处理器)131、cpu(centralprocessingunit：中央处理单元)132、sram(staticrandomaccessmemory：静态随机存取存储器)133和rtc(实时时钟)134，将tcxo14的振荡信号作为时钟信号进行各种处理。

dsp131和cpu132在协作的同时，由if信号解调出基带信号，取得导航消息中包含的轨道信息和/或时刻信息，进行通常定位模式的处理或位置固定模式的处理。

sram133用于存储所取得的时刻信息和/或轨道信息、按照规定的控制命令(位置设定用控制命令)设定的接收点的位置信息、位置固定模式等中使用的截止高度角(elevationanglemask)等。rtc134生成用于进行基带处理的定时。该rtc134通过来自tcxo14的时钟信号进行向上计数。

具体而言，基带处理部13产生与各c/a码相同形式的本地码，进行取基带信号中包含的各c/a码与本地码之间的相关的处理(卫星搜索)。并且，基带处理部13调整本地码的产生定时，使得关于各本地码的相关值成为峰值，在相关值成为阈值以上的情况下，判断为是已与将该本地码作为c/a码的gps卫星2同步(捕捉到gps卫星2)的码。另外，在gps中，采用了所有的gps卫星2使用不同的c/a码发送同一频率的卫星信号的cdma(codedivisionmultipleaccess：码分多址)方式。因此，能够通过判别接收到的卫星信号所包含的c/a码，检索可捕捉的gps卫星2。

另外，为了取得捕捉到的gps卫星2的轨道信息和/或时刻信息，基带处理部13进行对与该gps卫星2的c/a码同一形式的本地码和基带信号进行混频的处理。在混频后的信号中，包含捕捉到的gps卫星2的轨道信息和/或时刻信息在内的导航消息被解调。并且，基带处理部13进行取得导航消息所包含的轨道信息和/或时刻信息并存储到sram133中的处理。

并且，基带处理部13接收规定的控制命令(具体而言为模式设定用的控制命令)，设定为通常定位模式和位置固定模式中的任意一个。基带处理部13在通常定位模式下，使用sram133所存储的4个以上的gps卫星2的轨道信息和时刻信息进行定位计算。

并且，基带处理部13在位置固定模式下，利用存储在sram133中的1个以上的gps卫星2的轨道信息和存储在sram133中的接收点的位置信息，输出高精度的1pps。具体而言，基带处理部13在rtc134的一部分中具有对1pps的各脉冲的产生定时进行计数的1pps计数器，利用gps卫星2的轨道信息和接收点的位置信息，计算从gps卫星2发送的卫星信号到达接收点所需的传播延迟时间，根据该传播延迟时间，将1pps计数器的设定值变更为最佳值。

另外，基带处理部13在通常定位模式下，可以根据用定位计算得到的接收点的时刻信息输出1pps，在位置固定模式下，只要能够捕捉多个gps卫星2，则可以进行定位计算。

并且，基带处理部13输出包含作为定位计算结果的位置信息和/或时刻信息、接收状况(gps卫星2的捕捉数、卫星信号的强度等)等各种信息的nmea数据。

如以上说明那样构成的gps接收器10的动作由图1所示的处理部(cpu)20进行控制。

[处理部]

处理部20(卫星信号接收控制装置的一例)对gps接收器10发送各种控制命令来控制gps接收器10的动作，接收gps接收器10输出的1pps和/或nmea数据，进行各种处理。另外，处理部20例如可以依照任意的存储器所存储的程序进行各种处理。

该处理部20构成为包含相位比较器21a、21b(第1、第2相位比较器)、环路滤波器22a、22b(第1、第2环路滤波器)、dsp(digitalsignalprocessor：数字信号处理器)23(控制部)、分频器24a、24b(第1、第2分频器)、数字模拟转换电路(dac)26a、26b以及gps控制部25。另外，dsp23和gps控制部25可以由一个部件构成。

dsp23(“位置信息生成部”的一例)进行如下处理：定期(例如，每1秒)从gps接收器10取得nmea数据，收集nmea数据中包含的位置信息(gps接收器10在通常定位模式下的定位计算结果)，生成规定时间中的统计信息，根据该统计信息生成接收点的位置信息。

此外，dsp23具有控制后述的pll电路60a、60b的功能。另外，关于dsp23对pll电路60a、60b的控制，在后文进行详细说明。

gps控制部25对gps接收器10发送各种控制命令，控制gps接收器10的动作。具体而言，gps控制部25对gps接收器10发送模式设定用控制命令，进行将gps接收器10从通常定位模式切换为位置固定模式的处理。并且，gps控制部25在将gps接收器10从通常定位模式切换到位置固定模式之前，对gps接收器10发送位置设定用控制命令，进行对gps接收器10设定dsp23生成的接收点的位置信息的处理。

分频器24a(第1分频器)对原子振荡器30a(第1振荡器)所输出的时钟信号(频率：f)进行计数并进行f分频，输出1hz的分频时钟信号(第1分频时钟信号)。此外，分频器24b(第2分频器)对恒温槽型石英振荡器30b(第2振荡器)所输出的时钟信号(频率：f)进行计数并进行f分频，输出1hz的分频时钟信号(第2分频时钟信号)。

相位比较器21a(第1相位比较器)对gps接收器10(基准定时信号输出部)所输出的1pps(基准定时信号)与分频器24a所输出的1hz的分频时钟信号进行相位比较，并输出与该相位差对应的相位差信号。相位比较器21a的相位差信号经由环路滤波器22a(第1环路滤波器)以及数字模拟转换电路26a而输入到原子振荡器30a。这样，设置于相位比较器21a与原子振荡器30a之间的环路滤波器22a的参数由dsp23设定。分频器24a所输出的1hz的分频时钟信号与gps接收器10所输出的1pps同步。这样，相位比较器21a、环路滤波器22a、分频器24a以及数字模拟转换电路26a构成pll(phaselockedloop)电路60a，作为使原子振荡器30a所输出的时钟信号与1pps同步的“第1同步部”而发挥功能。另外，数字模拟转换电路26a可以与环路滤波器22a一体构成。

相位比较器21b(第1相位比较器)对分频器24a所输出的1hz的分频时钟信号与分频器24b所输出的1hz的分频时钟信号进行相位比较，并输出与该相位差对应的相位差信号。相位比较器21b的相位差信号经由环路滤波器22b(第2环路滤波器)以及数字模拟转换电路26b输入到恒温槽型石英振荡器30b。这样，设置于相位比较器21b与恒温槽型石英振荡器30b之间的环路滤波器22b的参数由dsp23设定。此外，环路滤波器22b的时间常数比环路滤波器22a的时间常数小。分频器24b所输出的1hz的分频时钟信号与分频器24a所输出的1hz的分频时钟信号同步。即，分频器24b所输出的1hz的分频时钟信号与gps接收器10所输出1pps同步。这样，相位比较器21b、环路滤波器22b、分频器24b以及数字模拟转换电路26b构成pll(phaselockedloop)电路60b，作为使恒温槽型石英振荡器30b所输出的时钟信号与1pps同步的“第2同步部”而发挥功能。另外，数字模拟转换电路26b可以与环路滤波器22b一体构成。

定时信号生成装置1将分频器24b所输出的1hz的分频时钟信号作为与utc同步的频率精度极高的1pps向外部输出。并且，定时信号生成装置1与1pps同步地每1秒向外部输出最新的nmea数据。

[原子振荡器(第1振荡器)]

原子振荡器30a例如利用了铷原子和/或铯原子的能量跃迁，是能够输出频率精度高的时钟信号的振荡器。作为原子振荡器30a，例如，能够采用利用了eit(electromagneticallyinducedtransparency：电磁感应透明)现象(也称为cpt(coherentpopulationtrapping：相干布居囚禁)现象)的方式的原子振荡器、或者利用了光学微波双共振现象的方式的原子振荡器等。

原子振荡器30a构成为能够根据数字模拟转换电路26a的输出电压(控制电压)对振荡频率进行微调。如上述那样，通过相位比较器21a、环路滤波器22a、分频器24a以及数字模拟转换电路26a，原子振荡器30a所输出的时钟信号与gps接收器10所输出的1pps完全同步。另外，原子振荡器30a单体的频率温度特性不平坦，因此，在原子振荡器30a的附近配置检测原子振荡器30a的温度的温度传感器40，dsp23还进行如下如理：通过根据温度传感器40的检测值(检测温度)在相位比较器21a的相位差信号上加上校正值，对原子振荡器30a的频率温度特性进行温度补偿。

此外，在产生了gps接收器10无法接收卫星信号或者接收环境较差等状况(以下，也称为“故障保持”)时，gps接收机10输出的1pps的精度劣化、或者gps接收机10停止1pps的输出。在这样的情况下，处理部20停止进行使原子振荡器30a所输出的时钟信号与gps接收器10所输出的1pps同步的处理(pll电路60a的同步处理)，而使原子振荡器30a自行振荡。这样，即使在gps接收器10所输出的1pps的精度劣化的情况下，定时信号生成装置1也能够通过后述的pll电路60b使恒温槽型石英振荡器30b所输出的时钟信号与基于原子振荡器30a的自行振荡的频率精度高的1pps同步，并输出1pps。另外，如果长期频率稳定度比恒温槽型石英振荡器30b(第2振荡器)高，则即使替代原子振荡器30a而采用双加热炉或单加热炉的恒温槽型石英振荡器(ocxo)、压控型石英振荡器(vcxo)、带有温度补偿电路的石英振荡电路(tcxo)等石英振荡器，也能够输出基于自行振荡的频率精度高的1pps。在该情况下，作为第1振荡器而使用的石英振荡器从提高长期频率稳定度的观点考虑，优选进行老化处理。

[温度传感器]

温度传感器40具有检测原子振荡器30a的温度的功能。该温度传感器40例如构成为包含热电偶或者热敏电阻等。

[ocxo(第2振荡器)]

恒温槽型石英振荡器30b虽未图示，但构成为具有石英振子和收纳该石英振子的恒温槽，通过对恒温槽内进行温度调节，将石英振子的温度保持为恒定。这样的恒温槽型石英振荡器30b具有优异的短期频率稳定度以及频率温度特性。另外，恒温槽的结构没有特别限定，例如，可以由1个壁构成，也可以由2个(双层)壁构成(双加热炉)。此外，作为石英振子，没有特别限定，能够使用各种石英振子，例如，能够使用at切振子、st切振子等。定时信号生成装置1也向外部输出恒温槽型石英振荡器30b所输出的频率为f的时钟信号。

此外，恒温槽型石英振荡器30b是例如压控型石英振荡器(voltagecontrolledoscillator)，构成为能够根据数字模拟转换电路26b的输出电压(控制电压)对振荡频率进行微调。如上所述，通过相位比较器21b、环路滤波器22b、分频器24b以及数字模拟转换电路26b，恒温槽型石英振荡器30b所输出的时钟信号与pll电路60a的分频器24a所输出的分频时钟信号(1pps)完全同步。

此外，如后述那样，在从故障保持起成为gps接收器10能够接收卫星信号的(以下，也称为“gps恢复”)状况，从而使pll电路60a的同步处理重新开始时，处理部20能够暂时停止使恒温槽型石英振荡器30b所输出的时钟信号与相位比较器21a所输出的分频时钟信号(1pps)同步的处理(pll电路60b的同步处理)，使恒温槽型石英振荡器30b自行振荡。另外，如果短期频率稳定度比上述原子振荡器30a(第1振荡器)高，则也可以替代恒温槽型石英振荡器30b，而使用压控型石英振荡器(vcxo)、带有温度补偿电路的石英振荡电路(tcxo)等石英振荡器。

以上，对定时信号生成装置1的整体结构进行了说明。以下，对pll电路60a、60b的控制进行详细说明。

[第1同步部以及第2同步部的控制系统]

图3是用于说明图1所示的定时信号生成装置所具有的第1同步部以及第2同步部的控制系统的框图。

dsp23具有控制pll电路60a(第1同步部)以及pll电路60b(第2同步部)的功能。特别地，该dsp23具有根据gps接收器10(基准定时信号输出部)的接收状态来切换使pll电路60a动作的状态和使pll电路60a停止的状态的功能。由此，当产生故障保持时，能够使pll电路60a停止而使原子振荡器30a(第1振荡器)自行振荡。此外，在从故障保持起成为gps接收器10能够接收卫星信号的状况时(gps恢复时)，能够使pll电路60a的动作重新开始，从而使原子振荡器30a所输出的时钟信号与gps接收器10所输出1pps同步。

此外，dsp23也具有根据需要而切换使pll电路60b动作的状态与使pll电路60b停止的状态的功能。

这里，pll电路60a的分频器24a以及pll电路60b的分频器24b构成为能够分别使计数值强制地(与伴随着本来的计数的复位动作分开地)复位。而且，dsp23具有根据gps接收器10的接收状态以及相位比较器21a的比较结果来将pll电路60a、60b分别复位的功能。

此外，pll电路60a的环路滤波器22a的时间常数可变。而且，dsp23具有根据gps接收器10的接收状态以及相位比较器21a的比较结果调整pll电路60a的时间常数的功能。

这样的dsp23具有：判断部231，其根据gps接收器10的接收状态和相位比较器21a的比较结果进行判断；第1计数复位部232，其使分频器24a的计数值复位；第2计数复位部233，其使分频器24b的计数值复位；以及时间常数调整部234，其对环路滤波器22a的时间常数进行调整。

判断部231具有根据gps接收器10的接收状态来判断gps接收器10是否处于故障保持状态的功能。此外，判断部231还具有根据相位比较器21a的比较结果来判断第1分频时钟信号与基准定时信号的相位差是否在设定值(第1设定值)以下的功能。而且，判断部231还具有如下功能：根据gps接收器10的接收状态以及相位比较器21a的比较结果，判断使pll电路60a从停止的状态切换为动作的状态时的第1分频时钟信号与基准定时信号的相位差是否在设定值(第2设定值)以上。

第1计数复位部232具有根据判断部231的判断结果使分频器24a的计数值复位的功能。该第1计数复位部232构成为能够在使pll电路60a从停止的状态切换为动作的状态时(gps恢复时)复位分频器24a的计数值。在本实施方式中，第1计数复位部232构成为，当使pll电路60a从停止的状态切换为动作的状态时的第1分频时钟信号与基准定时信号的相位差在设定值以上时进行复位。

第2计数复位部233具有根据判断部231的判断结果使分频器24b的计数值复位的功能。该第2计数复位部233构成为能够在使pll电路60a从停止的状态切换为动作的状态时(gps恢复时)复位分频器24b的计数值。在本实施方式中，第2计数复位部233构成为，当使pll电路60a从停止的状态切换为动作的状态时的第1分频时钟信号与基准定时信号的相位差在设定值以上时进行复位。特别地，第2计数复位部233构成为，在第1计数复位部232使分频器24a的计数值复位之后使分频器24b的计数值复位。

时间常数调整部234(第1时间常数调整部)具有根据判断部231的判断结果来调整环路滤波器22a的时间常数的功能。该时间常数调整部234构成为，在第1计数复位部232使分频器24a的计数值复位之后使环路滤波器22a的时间常数变小，此后，当第1分频时钟信号与基准定时信号的相位差在设定值以下时，增大环路滤波器22a的时间常数。

以下，对基于dsp23的pll电路60a的动作/停止的切换进行说明。图4是用于说明图1所示的定时信号生成装置中的第1同步部的同步/停止的切换的流程图。

首先，判断部231根据gps接收器10的接收状态判断是否是接收异常(故障保持)(步骤s1)。反复该步骤s1直至判断为接收异常(步骤s1的“否”)，在判断为接收异常的情况下(步骤s1的“是”)，停止pll电路60a的动作(步骤s2)。此时，使原子振荡器30a自行振荡。由此，pll电路60a使第2分频时钟信号与基于原子振荡器30a的自行振荡的第1分频时钟同步地作为定时信号而向外部输出。

接下来，判断部231根据gps接收器10的接收状态判断是否是gps恢复(步骤s3)。反复该步骤s3直至判断为gps恢复(步骤s3的“否”)，在判断为gps恢复的情况下(步骤s3的“是”)，使pll电路60a的动作开始(重新开始)(步骤s4)。

而且，判断是否结束处理(步骤s5)，在没有结束指示的情况下(步骤s5的“否”)，转移到上述步骤s1，在存在结束指示的情况下(步骤s5的“是”)，结束处理。

如上所述，进行基于dsp23的pll电路60a的动作/停止的切换。这里，在上述步骤s4中，如以下那样进行pll电路60a、60b的控制。

图5是用于说明图1所示的定时信号生成装置中的第1同步部以及第2同步部的同步开始时的动作的流程图。

首先，判断部231根据gps接收器10的接收状态以及相位比较器21a的比较结果，判断使pll电路60a从停止的状态切换为动作的状态时的第1分频时钟信号与基准定时信号的相位差是否在设定值(第2设定值)以上(步骤s41)。这里，如后述那样，由于分频器24a的计数值复位后的第1分频时钟信号与基准定时信号的相位差在100ns以下，因此，在第1时钟信号的频率为10mhz的情况下，步骤s41中的设定值(第2设定值)优选为100ns以上。

在该相位差小于设定值的情况下(步骤s41的“否”)，不进行分频器24a、24b的计数值的复位以及环路滤波器22a的时间常数的变更，保持初始值地开始(重新开始)pll电路60a的动作。环路滤波器22a的时间常数的初始值优选为1000秒以上。由此，能够减少在第1分频时钟信号与基准定时信号同步时受到基准定时信号的波动的影响的情况。

另一方面，在该相位差为设定值以上的情况下(步骤s41的“是”)，最初，第1计数复位部232使分频器24a的计数值复位(步骤s42)。此时，使pll电路60b的同步停止，使恒温槽型石英振荡器30b自行振荡。

此后，时间常数调整部234使环路滤波器22a的时间常数变小(步骤s43)。步骤s43中的调整后的环路滤波器22a的时间常数只要比初始值小即可，但优选比环路滤波器22b的时间常数大，更具体而言，优选为10秒以上1000秒以下。由此，能够使第1分频时钟信号的频率变动降低并且使第1分频时钟信号与基准定时信号迅速地同步。此外，环路滤波器22b的时间常数优选为比环路滤波器22a的时间常数小，更具体而言，优选为5秒以上100秒以下。由此，能够使第2分频时钟信号的频率变动降低并且使第1分频时钟信号与第2分频时钟信号迅速地同步。

接下来，第2计数复位部233使分频器24b的计数值复位(步骤s44)。此时，使pll电路60b的同步重新开始。因此，在从分频器24a的计数值的复位至分频器24b的计数值的复位为止的期间内，使pll电路60b的同步停止，使恒温槽型石英振荡器30b自行振荡。

接下来，判断部231根据相位比较器21a的比较结果，判断第1分频时钟信号与基准定时信号的相位差是否在设定值(第1设定值)以下(步骤s45)。该步骤s45中的设定值(第1设定值)优选为100ns以下，更优选为50ns以下。

反复该步骤s45直至该相位差为设定值以下(步骤s45的“否”)，在该相位差为设定值以下的情况下，时间常数调整部234使环路滤波器22a的时间常数以成为例如初始值的方式变大(步骤s46)。如上所述，开始pll电路60a、60b的动作，维持该动作状态，转移到上述步骤s5。

如上所述，pll电路60a、60b进行gps恢复时的动作。以下，对基准定时信号、第1时钟信号、第1分频时钟信号、第1计数复位部的复位定时以及第1分频器的计数值的定时进行说明。

图6是用于说明图1所示的定时信号生成装置中的第1同步部的初始动作的时序图。

在定时信号生成装置1的通常的初始动作中，如图6所示，接通定时信号生成装置1的电源，成为gps接收器10能够接收卫星信号的状况，输出基准定时信号。于是，将该基准定时信号的上升定时作为触发，第1计数复位部232与紧接着该基准定时信号之后的第1时钟信号的脉冲的上升或者下降同步地输出复位信号，通过该复位信号来复位分频器24a的计数值。分频器24a对第1时钟信号的脉冲计数1秒，反复复位的动作，输出1pps的分频时钟信号。在图示中，示出了分频器24a反复如下动作的例子：在对第1时钟信号的脉冲向下计数0.5秒之后向上计数0.5秒。

这里，由于第1计数复位部232与紧接着基准定时信号之后的第1时钟信号的脉冲的上升或者下降同步地输出复位信号，因此，在第1时钟信号的频率为10mhz的情况下、即第1时钟信号的脉冲间隔为100ns的情况下，分频器24a的计数值复位后的第1分频时钟信号与基准定时信号的相位差为100ns以下。

图7是用于说明图1所示的定时信号生成装置中的第1同步部的同步时(gps同步时)的动作的时序图。

如上所述，在pll电路60a的动作开始之后，由于pll电路60a的作用，如图7所示，基准定时信号与第1分频时钟信号同步(也将此时称为“gps同步时”)。

图8是用于说明图1所示的定时信号生成装置中的第1同步部的同步重新开始时(gps恢复时)的动作的时序图。

当从故障保持起进行了gps恢复时，如图8所示，产生基准定时信号与第1分频时钟信号的相位差。

图9是用于说明未进行复位的情况下的第1同步部的同步重新开始后的动作的时序图。

当从故障保持起进行了gps恢复时的基准定时信号与第1分频时钟信号的相位差较大时，如果不进行分频器24a、24b的复位，则如图9所示，必须对第1分频时钟信号的定时调整大的相位差δθ。因此，到基准定时信号与第1分频时钟信号的同步为止需要较长时间。另一方面，当想要使基准定时信号与第1分频时钟信号的同步尽早结束时，在单纯地使环路滤波器22a的时间常数变小的情况下，第1分频时钟信号的频率大幅变动。因此，如上所述，当从故障保持起进行了gps恢复时的基准定时信号与第1分频时钟信号的相位差较大时，进行分频器24a、24b的复位。

图10是用于说明图1所示的定时信号生成装置中的第1同步部的同步重新开始后的动作的时序图。

如图10所示，当从故障保持起进行了gps恢复时的基准定时信号与第1分频时钟信号的相位差较大时，如果进行分频器24a、24b的复位，则只要对第1分频时钟信号的定时调整小的相位差δθ即可。因此，能够缩短到基准定时信号与第1分频时钟信号的同步完成为止所需的时间。此外，由于要调整的相位差δθ较小，因此，即使减小环路滤波器22a的时间常数，也能够降低第1分频时钟信号的频率的变动并且使基准定时信号与第1分频时钟信号的同步尽早结束。

这里，由于原子振荡器30a的故障保持中的频率变动量为每日10^-11～10^-12左右，因此，即便使分频器24a的计数值复位，第1分频时钟信号相对于基准定时信号而言，频率也大致相同，仅是相位偏离。因此，即便使分频器24a的计数值复位，也能够减小对定时信号生成装置1的系统带来的影响。

根据以上说明的定时信号生成装置1，当pll电路60a从停止的状态切换为动作的状态时(例如从故障保持时的状态切换为gps恢复时的状态时)，第1计数复位部232通过使分频器24a的计数值复位，能够降低基准定时信号与第1分频时钟信号的相位差及其变动。此外，第2计数复位部233通过与分频器24a的计数值的复位同时或者稍后地复位分频器24b的计数值，也能够降低基准定时信号以及第1分频时钟信号与第2分频时钟信号的相位差。因此，在定时信号生成装置1中，通过将第2分频时钟信号作为定时信号而输出，在重新开始与基准定时信号的同步时，能够降低输出的定时信号的频率变动并且使该定时信号与基准定时信号迅速同步。

在本实施方式中，第1计数复位部232以及第2计数复位部233分别在使pll电路60a从停止的状态切换为动作的状态时的第1分频时钟信号与基准定时信号的相位差为设定值以上时进行复位，因此利用使分频器24a、24b的计数值复位而带来的效果(即，降低使pll电路60a从停止的状态切换为动作的状态时的定时信号的变动的效果)显著。

此外，由于在第1计数复位部232复位分频器24a的计数值之后，第2计数复位部233复位分频器24b的计数值，因此，能够降低第1分频时钟信号的变动的影响并且进行第1分频时钟信号与第2分频时钟信号的同步。此外，在到进行分频器24a、24b双方的计数值的复位为止的期间内，通过预先使恒温槽型石英振荡器30b自行振荡，能够将比较高精度的第2分频时钟信号作为定时信号而输出。

此外，时间常数调整部234通过在第1计数复位部232复位分频器24a的计数值之后使环路滤波器22a的时间常数变小，在使pll电路60a从停止的状态切换为动作的状态时，能够使第1分频时钟信号与基准定时信号迅速同步。此时，通过第1计数复位部232复位分频器24a的计数值，降低了基准定时信号与第1分频时钟信号的相位差，因此，即使使分频器24a的时间常数变小，也能够使第1分频时钟信号的变动减小。

在本实施方式中，第1时间常数调整部234通过在使环路滤波器22a的时间常数变小之后，第1分频时钟信号与基准定时信号的相位差为设定值以下时，使环路滤波器22a的时间常数变大，能够降低第1分频时钟信号的变动。

此外，由于环路滤波器22a的时间常数比环路滤波器22b的时间常数大，因此，能够使pll电路60b的应答性优异并且减少第1分频时钟信号受到基准定时信号的波动的影响的情况。

而且，由于原子振荡器30a的长期稳定度比恒温槽型石英振荡器30b的长期稳定度高，因此，能够使原子振荡器30a自行振荡时的定时信号生成装置1的长期频率稳定度以及短期频率稳定度优异。特别地，能够使得使原子振荡器30a自行振荡时的定时信号生成装置1的长期频率稳定度非常优异。此外，通过将恒温槽型石英振荡器30b与原子振荡器30a组合而使用，能够使得使原子振荡器30a自行振荡时的定时信号生成装置1的短期频率稳定度非常优异。

＜第2实施方式＞

图11是用于说明本发明第2实施方式的定时信号生成装置中的第1同步部的同步开始时的动作的流程图。

本实施方式除了gps恢复时的第2同步部的控制不同以外，与上述第1实施方式同样。

此外，在以下的说明中，关于第2实施方式，以与上述实施方式的不同之处为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。此外，在图11中，对与上述实施方式相同的结构标注相同标号。

在本实施方式中，首先，与上述第1实施方式同样地进行步骤s41、s42。此后，时间常数调整部234使环路滤波器22a的时间常数变小(步骤s47)。

接下来，判断部231根据相位比较器21a的比较结果来判断第1分频时钟信号与基准定时信号的相位差是否是设定值(第1设定值)以下(步骤s48)。反复该步骤s48直至该相位差为设定值以下(步骤s48的“否”)，在该相位差为设定值以下的情况下，时间常数调整部234使环路滤波器22a的时间常数例如以成为初始值的方式变大(步骤s49)。

此后，第2计数复位部233复位分频器24b的计数值(步骤s50)。此时，重新开始pll电路60b的同步。

如上所述，第2计数复位部233通过在第1分频时钟信号与基准定时信号的相位差为设定值以下时，复位分频器24b的计数值，能够可靠地降低第1分频时钟信号的变动的影响并且进行第1分频时钟信号与第2分频时钟信号的同步。

＜第3实施方式＞

图12是用于说明本发明第3实施方式的定时信号生成装置所具有的第1同步部以及第2同步部的控制系统的框图。

本实施方式除了能够调整第2环路滤波器的时间常数以外，与上述第1实施方式同样。

此外，在以下的说明中，关于第3实施方式，以与上述实施方式的不同之处为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。此外，在图12中，对与上述实施方式相同的结构标注相同标号。

本实施方式的dsp23a具有：判断部231a，其根据gps接收器10的接收状态和相位比较器21a的比较结果进行判断；第1计数复位部232，其使分频器24a的计数值复位；第2计数复位部233，其使分频器24b的计数值复位；时间常数调整部234，其对环路滤波器22a的时间常数进行调整；以及时间常数调整部235(第2时间常数调整部)，其调整环路滤波器22b的时间常数。

时间常数调整部235根据判断部231a的判断结果，在第2计数复位部233复位分频器24b的计数值时减小环路滤波器22b的时间常数。由此，在使pll电路60a从停止的状态切换为动作的状态时，能够使第1分频时钟信号与第2分频时钟信号迅速地同步。此时，由于通过第2计数复位部233复位分频器24b的计数值，降低了第1分频时钟信号与第2分频时钟信号的相位差，因此，即使使分频器24b的时间常数变小，也能够减小第2分频时钟信号的变动。

在这样减小了环路滤波器22b的时间常数之后，经过规定时间后，时间常数调整部234使环路滤波器22a的时间常数例如以成为初始值的方式变大。例如，判断部231a根据相位比较器21b的比较结果，判断第1分频时钟信号与第2分频时钟信号的相位差是否为设定值(第3设定值)以下，在该相位差为设定值以下的情况下，时间常数调整部235使环路滤波器22b的时间常数例如以成为初始值的方式变大。

2.电子设备

接着，对本发明的电子设备的实施方式进行说明。

图13是示出本发明的电子设备的实施方式的框图。图13所示的电子设备300构成为，包含定时信号产生装置310、cpu(centralprocessingunit：中央处理单元)320、操作部330、rom(readonlymemory：只读存储器)340、ram(randomaccessmemory：随机存取存储器)350、通信部360和显示部370。

定时信号产生装置310例如是上述的定时信号产生装置1，如之前说明的那样，定时信号产生装置310接收卫星信号，生成高精度的定时信号(1pps)并向外部输出。由此，能够以更低的成本实现高可靠性的电子设备300。

cpu320依照存储在rom340等中的程序，进行各种计算处理和控制处理。具体而言，cpu320与定时信号产生装置310所输出的定时信号(1pps)或时钟信号同步地进行计时处理、与来自操作部330的操作信号对应的各种处理、为了与外部进行数据通信而控制通信部360的处理、发送用于使显示部370显示各种信息的显示信号的处理等。

操作部330是由操作键、按钮开关等构成的输入装置，将与用户操作对应的操作信号输出到cpu320。

rom340存储有cpu320用于进行各种计算处理和控制处理的程序和数据等。

ram350被用作cpu320的工作区域，临时存储从rom340读出的程序和/或数据、从操作部330输入的数据、cpu320依照各种程序执行后的运算结果等。

通信部360进行用于建立cpu320与外部装置之间的数据通信的各种控制。

显示部370是由lcd(liquidcrystaldisplay：液晶显示器)等构成的显示装置，根据从cpu320输入的显示信号显示各种信息。也可以在显示部370设置作为操作部330发挥作用的触摸板。

作为这种电子设备300，可考虑各种电子设备，没有特别限定，例如可列举实现与标准时刻的同步的时刻管理用服务器(时间服务器)、进行时间戳的发行等的时刻管理装置(时间戳服务器)、基站等频率基准装置等。

3.移动体

图14是示出本发明的移动体的实施方式的图。

图14所示的移动体400构成为包含定时信号产生装置410、车载导航装置420、控制器430、440、450、电池460和备用电池470。

作为定时信号产生装置410，能够应用上述的定时信号产生装置1。定时信号产生装置410例如在移动体400的移动中，在通常定位模式下实时进行定位计算，输出1pps、时钟信号和nmea数据。并且，定时信号产生装置410例如在移动体400的停止过程中，在通常定位模式下进行多次定位计算后，将多次定位计算结果的最频值或中值设定为当前的位置信息，在位置固定模式下输出1pps、时钟信号和nmea数据。

车载导航装置420与定时信号产生装置410输出的1pps或时钟信号同步地，利用定时信号产生装置410输出的nmea数据，在显示器显示位置、时刻或其他各种信息。

控制器430、440、450进行发动机系统、制动系统、无匙门禁系统等的各种控制。控制器430、440、450可以与定时信号产生装置410输出的时钟信号同步地进行各种控制。

本实施方式的移动体400具有定时信号产生装置410，由此在移动中和停止中均能确保较高的可靠性。

作为这样的移动体400可以考虑各种移动体，例如，可以列举出汽车(也包含电动汽车)、喷气式飞机或直升机等飞机、船舶、火箭、人造卫星等。

以上，根据图示的实施方式对本发明的定时信号生成装置、电子设备和移动体进行了说明，但本发明并不限定于这些。

另外，本发明能够置换为发挥与上述实施方式的同样功能的任意结构，并且也能够附加任意的结构。

此外，在上述实施方式中，列举利用了gps的定时信号生成装置为例，但也可以利用gps以外的全球导航卫星系统(gnss)，例如伽利略、glonass等。

另外，在上述实施方式中，以传感器部具有温度传感器、微波接收器、电源噪声传感器和振动传感器的情况为例进行了说明，但传感器部只要具有这些传感器中的至少1个即可，可省略其它传感器。另外，作为传感器部所具有的传感器，只要是能够检出对相位比较器的输出结果带来影响的环境(干扰)的传感器即可，不限于上述传感器，例如也可以利用气压传感器、光传感器等。