Die Erfindung betrifft eine Funkuhr gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Funkuhr bzw. eine Schaltungsanordnung für einen abstimmbaren Schwingkreis, der mehrere Kapazitäten aufweist, die über Schalter einer elektronischen Schaltergruppe getrennt zu- und abschaltbar sind, ist aus der DE 4 332 798 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung kann der Schwingkreis in einer Abgleichphase mittels eines Schwingungsgenerators zu einer Schwingung auf seiner Resonanzfrequenz angeregt werden. In der Abgleichphase vergleicht ein Frequenzkomparator die Schwingungsfrequenz des Schwingkreises mit einem durch eine Resonanzfrequenz vorgegebenen Sollwert und veranlasst bei einer Frequenzabweichung eine Veränderung der Schalterstellung der genannten Schalter bis zur Übereinstimmung der verglichenen Frequenzen.
Ein Detektor erkennt die Übereinstimmung der verglichenen Frequenzen und veranlasst die Abschaltung des Schwingungsgenerators unter Speicherung der erreichten Schalterstellung.
Der Mikrocontroller kann so automatisch - ohne Eingriff des Anwenders - auf die in dem jeweiligen geografischen Empfangsbereich aufnehmbare Frequenz umschalten.
Eine Funkuhr mit einem Antennenschwingkreis ist beispielsweise aus der US-A 5 331 608 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Funkuhr der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einfachen Mitteln dazu in der Lage ist, zusätzlich zu einem Zeitzeichensender einer bestimmten Senderfrequenz einen oder mehrere (z.B. MSF und WWVB) weitere Sender mit codierter Information für den automatischen Selbstabgleich auswerten zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen der erfindungsgemässen Funkuhr sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
Ein DCF-Empfänger ist eine Empfänger, der Signale des deutschen Langwellensenders DCF empfängt. D steht für Deutschland, C für Langwellensender und F für Frankfurt.
Am Empfänger werden üblicherweise die Quarze für die verschiedenen, gewünschten Frequenzen parallel geschaltet, sodass für mehr als einen Frequenzbereich ein Durchlassbereich des Filters vorliegt. Die Antennenumschaltung legt die Empfangsfrequenz fest. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass nur ein Empfänger erforderlich ist und dass keine Umschaltung der Quarze an den sehr störempfindlichen Punkten des Empfängers erfolgt, da die Schaltung hier sehr hochohmig ist.
Bei der erfindungsgemässen Funkuhr erfolgt die Frequenzumschaltung durch passende Umschaltung der Kapazität am Antennenschwingkreis. Dabei kann eine Parallelschaltung oder eine Reihenschaltung der Kapazitäten vorgesehen sein. Der Schalter kann ein Sperrschicht-FET, ein MOS-FET oder eine Transmissions-Gate-Schaltung sein. Der Schalter kann jedoch auch von einem Relais, insbesondere einem Miniatur-Reed-Relais gebildet sein. Mithilfe eines solchen Miniatur-Reed-Relais ist eine galvanische Trennung - was Störsignale betrifft - zwischen Steuer- und Antennenkreis der Funkuhr realisierbar.
Ist der Schalter von einem Sperrschicht-FET oder von einem MOS-FET oder von einer Transmissions-Gate-Schaltung gebildet, so kann die Gate-Source-Spannung mithilfe einer Spannungswandlerschaltung erzeugt werden, die den FET voll ansteuert, sodass der ON-Widerstand gering wird. Der Antenneneingang wird also quasi kurzgeschlossen, d.h. während des Umschaltens von einer Senderfrequenz auf eine andere wird der Empfang blockiert, sodass in vorteilhafter Weise eine Aufschaukelung des Schwingkreises verhindert wird. Durch den besagten Vorwiderstand wird folglich ein definiertes Einschwingverhalten bestimmt.
Zweckmässig ist es, wenn die Spannungswandlerschaltung der erfindungsgemässen Funkuhr einen Bipolartransistor aufweist, der den FET wieder ausschaltet. Der zweite Kondensator wird dann durch die Gate-Kapazität des FETs geliefert. Die in der Spannungswandlerschaltung vorgesehenen Dioden können von Schottky-Dioden gebildet sein. In vorteilhafter Weise ist es möglich, eine integrierte Spannungswandlerschaltung zu realisieren und in die erfindungsgemässe Funkuhr einzusetzen. Die Spannungswandlerschaltung kann ein- oder mehrstufig ausgebildet sein.
Bei der erfindungsgemässen Funkuhr erfolgt die Antennenumschaltung zweckmässigerweise über eine open-Drain-Schaltung in mu C.
Ist bei der erfindungsgemässen Funkuhr der Schalter von einem Relais bzw. von einem Miniatur-Reed-Relais gebildet, so ist es bevorzugt, ein bi-stabiles Reed-Relais zu verwenden, das für kleine Erreger-Ströme in der Steuerwicklung geeignet ist.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung wesentlicher Teile der erfindungsgemässen Funkuhr in einer Schaltdiagrammdarstellung. Es zeigen: Fig. 1 eine erste Schaltung mit in Reihe geschalteten Kondensatoren des Antennenschwingkreises, Fig. 2 eine zweite Schaltung des Antennenschwingkreises mit parallel geschalteten Kondensatoren, und Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Schaltung mit zugehöriger Spannungswandlerschaltung.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Schaltungsdiagrammdarstellung einen Antennenschwingkreis 10 für eine Funkuhr, insbesondere eine Funkarmbanduhr, mit einer Antenne 12 und mit zwei Kondensatoren 14 und 16, die miteinander in Reihe geschaltet sind. Der Kondensator 16 ist mit einem Schalter 18 zusammengeschaltet. Mithilfe des Schalters 18 ist der Kondensator 16 entweder eingeschaltet oder kurzgeschlossen.
Die Umschaltung der Resonanzfrequenz des Antennenschwingkreises 10 kann dazu verwendet werden, die Abstimmung beim Auftreten von Störsignalen zu verändern, sodass die Resonanzfrequenz des Antennenschwingkreises 10 dann im Bereich der Weitab-Selection des Empfängers liegt, oder ungezielt zwischen zwei Resonanzfrequenzen, d.h. zwischen zwei unterschiedlichen Senderfrequenzen, d.h. beispielsweise zwischen 77,5 und 60 kHz umschalten zu können.
Der Antennenschwingkreis 10 ist mit einem durch einen Block schematisch verdeutlichten Empfänger 20 zusammengeschaltet.
Fig. 2 zeigt in einer der Fig. 1 ähnlichen Schaltungsdiagrammdarstellung eine zweite Ausbildung des Antennenschwingkreises 10 mit einer Antenne 12 und mit Kondensatoren 14 und 16, wobei die beiden Kondensatoren 14 und 16 zueinander parallel geschaltet sind. Im Parallelzweig des Kondensators 16, d.h. mit dem Kondensator 16 in Reihe ist der Schalter 18 geschaltet. Mit der Bezugsziffer 20 ist auch in Fig. 2 der Empfänger der Funkuhr bezeichnet, der durch einen Block schematisch verdeutlicht ist.
Fig. 3 zeigt in einer der Fig. 2 ähnlichen Schaltung die beiden zueinander parallel geschalteten Kondensatoren 14 und 16 sowie die Antenne 12 des Antennenschwingkreises 10, der mit dem durch einen Block angedeuteten Empfänger 20 zusammengeschaltet ist. Der mit dem Kondensator 16 in Reihe geschaltete Schalter 18 ist hier von einem FET 22 gebildet, der mit einer Spannungswandlerschaltung 24 verbunden ist. Die Spannungswandlerschaltung 24 weist einen Bipolartransistor 26, Dioden 28 sowie eine Kapazität 30 auf. Optional kann eine Kapazität 32 vorgesehen sein. Die Dioden 28 können als Schottky-Dioden ausgebildet sein.
Bei dem FET 22 handelt es sich z.B. um einen p-Kanal-FET. An das Gate des FET's ist z.B. ein pnp-Transistor 26 angeschlossen.
Der Kondensator 14 ist der Antenne 12 zugeordnet, bei der es sich beispielsweise um eine flexible Antenne handelt. Der Kondensator 14 und die Antenne 12 sind beispielsweise auf die Senderfrequenz 77,5 kHz abgestimmt. Das bedeutet, dass die erfindungsgemässe Funkuhr eine so genannte Standard- DCF77-Antenne enthalten kann. Das kann unter Servicegesichtspunkten vorteilhaft sein, weil eine solche Antenne von einer Servicestelle einfach ausgetauscht werden kann. Der zweite Kondensator 16 mit dem zugehörigen Schalter 18 dient dazu, den Antennenschwingkreis 10 des Empfängers 20 auf eine tiefere Frequenz, z.B. 60 kHz, abzustimmen.
Der zweite Kondensator 16 oder der erste bzw. Hauptkondensator 14 kann auch von einer an sich bekannten Kondensator-Kombination gebildet sein. Die Antenne 14 ist zweckmässigerweise als symmetrische Antenne ausgebildet, deren Antennenkondensator 14 durch Umschaltung mithilfe des Schalters 18 veränderbar ist.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass es nicht erforderlich ist, für die verschiedenen Senderfrequenzen eine entsprechende Anzahl auf die jeweilige Senderfrequenz abgestimmte Antennen einzusetzen, sodass gegenseitige Beeinflussungen der Antennen erfindungsgemäss nicht gegeben sind.
Mithilfe der Spannungswandlerschaltung 24 wird die Gate-Source-Spannung erzeugt, die den FET 22 voll ansteuert, sodass der ON-Widerstand gering wird. Das bedeutet, dass während des Umschaltens der Empfang blockiert und somit eine Aufschaukelung verhindert bzw. ein definiertes Einschwingverhalten festgelegt wird.
The invention relates to a radio clock according to the preamble of claim 1.
Such a radio clock or a circuit arrangement for a tunable resonant circuit which has a plurality of capacitances which can be switched on and off separately via switches in an electronic switch group is known from DE 4 332 798 A1. In this known circuit arrangement, the oscillating circuit can be excited to oscillate at its resonance frequency in an adjustment phase by means of an oscillation generator. In the adjustment phase, a frequency comparator compares the oscillation frequency of the oscillating circuit with a nominal value predetermined by a resonance frequency and, in the event of a frequency deviation, causes the switch position of the switches mentioned to change until the compared frequencies match.
A detector detects the correspondence of the compared frequencies and causes the oscillation generator to be switched off while the switch position reached is stored.
The microcontroller can thus automatically switch to the frequency that can be recorded in the respective geographical reception area, without user intervention.
A radio clock with an antenna resonant circuit is known for example from US-A 5 331 608.
The invention has for its object to provide a radio clock of the type mentioned, which is able with simple means, in addition to a time signal transmitter of a certain transmitter frequency one or more (e.g. MSF and WWVB) other transmitters with coded information for the to be able to evaluate automatic self-balancing.
According to the invention, this object is achieved by the features of claim 1. Preferred embodiments of the radio clock according to the invention are characterized in the dependent claims.
A DCF receiver is a receiver that receives signals from the German long-wave transmitter DCF. D stands for Germany, C for long-wave transmitters and F for Frankfurt.
The crystals for the various desired frequencies are usually connected in parallel at the receiver, so that there is a passband of the filter for more than one frequency range. The antenna switch determines the reception frequency. This has the advantage that only one receiver is required and that the crystals are not switched over at the points of the receiver which are very sensitive to interference, since the circuit here is very high-impedance.
In the radio-controlled clock according to the invention, the frequency is switched by appropriately switching the capacitance on the antenna resonant circuit. A parallel connection or a series connection of the capacitors can be provided. The switch can be a junction FET, a MOS FET or a transmission gate circuit. However, the switch can also be formed by a relay, in particular a miniature reed relay. With the help of such a miniature reed relay, galvanic isolation - as far as interference signals are concerned - can be implemented between the control and antenna circuit of the radio clock.
If the switch is formed by a junction FET or by a MOS-FET or by a transmission gate circuit, the gate-source voltage can be generated by means of a voltage converter circuit which fully drives the FET, so that the ON resistance is low becomes. The antenna input is thus short-circuited, i.e. during the switchover from one transmitter frequency to another, the reception is blocked, so that an oscillation of the resonant circuit is advantageously prevented. A defined transient response is consequently determined by said series resistor.
It is expedient if the voltage converter circuit of the radio clock according to the invention has a bipolar transistor which switches the FET off again. The second capacitor is then provided by the gate capacitance of the FET. The diodes provided in the voltage converter circuit can be formed by Schottky diodes. It is advantageously possible to implement an integrated voltage converter circuit and to use it in the radio clock according to the invention. The voltage converter circuit can be designed in one or more stages.
In the radio clock according to the invention, the antenna switchover is expediently carried out via an open-drain circuit in mu C.
If the switch in the radio-controlled clock according to the invention is formed by a relay or by a miniature reed relay, it is preferred to use a bi-stable reed relay which is suitable for small excitation currents in the control winding.
Further details, features and advantages result from the following description of essential parts of the radio clock according to the invention in a circuit diagram representation. 1 shows a first circuit with capacitors of the antenna resonant circuit connected in series, FIG. 2 shows a second circuit of the antenna resonant circuit with capacitors connected in parallel, and FIG. 3 shows a circuit similar to FIG. 2 with an associated voltage converter circuit.
1 shows a schematic circuit diagram representation of an antenna resonant circuit 10 for a radio clock, in particular a radio wristwatch, with an antenna 12 and with two capacitors 14 and 16, which are connected in series with one another. The capacitor 16 is connected to a switch 18. With the aid of the switch 18, the capacitor 16 is either switched on or short-circuited.
The switchover of the resonant frequency of the antenna resonant circuit 10 can be used to change the tuning when interference signals occur, so that the resonant frequency of the antenna resonant circuit 10 is then in the range of the far-range of the receiver, or untargeted between two resonant frequencies, i.e. between two different transmitter frequencies, i.e. for example, to be able to switch between 77.5 and 60 kHz.
The antenna resonant circuit 10 is connected to a receiver 20, which is illustrated schematically by a block.
FIG. 2 shows, in a circuit diagram representation similar to FIG. 1, a second embodiment of the antenna resonant circuit 10 with an antenna 12 and with capacitors 14 and 16, the two capacitors 14 and 16 being connected in parallel with one another. In the parallel branch of the capacitor 16, i.e. switch 18 is connected in series with capacitor 16. The reference number 20 also designates the receiver of the radio clock in FIG. 2, which is illustrated schematically by a block.
FIG. 3 shows, in a circuit similar to FIG. 2, the two capacitors 14 and 16 connected in parallel with one another and the antenna 12 of the antenna resonant circuit 10, which is connected to the receiver 20 indicated by a block. The switch 18 connected in series with the capacitor 16 is here formed by an FET 22 which is connected to a voltage converter circuit 24. The voltage converter circuit 24 has a bipolar transistor 26, diodes 28 and a capacitor 30. A capacitance 32 can optionally be provided. The diodes 28 can be designed as Schottky diodes.
The FET 22 is e.g. a p-channel FET. At the gate of the FET is e.g. a pnp transistor 26 connected.
The capacitor 14 is assigned to the antenna 12, which is, for example, a flexible antenna. The capacitor 14 and the antenna 12 are tuned to the transmitter frequency 77.5 kHz, for example. This means that the radio clock according to the invention can contain a so-called standard DCF77 antenna. This can be advantageous from a service point of view because such an antenna can easily be replaced by a service point. The second capacitor 16 with the associated switch 18 serves to set the antenna resonant circuit 10 of the receiver 20 to a lower frequency, e.g. 60 kHz to vote.
The second capacitor 16 or the first or main capacitor 14 can also be formed by a capacitor combination known per se. The antenna 14 is expediently designed as a symmetrical antenna, the antenna capacitor 14 of which can be changed by switching using the switch 18.
The invention has the advantage that it is not necessary to use a corresponding number of antennas matched to the respective transmitter frequency for the different transmitter frequencies, so that the antennas do not interact with one another according to the invention.
The voltage converter circuit 24 generates the gate-source voltage, which fully drives the FET 22, so that the ON resistance becomes low. This means that reception is blocked during the changeover and thus prevents a build-up or a defined transient response is defined.