CN1652048A - 获取时间信息的方法,接收器电路和无线电钟表 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于从所接收的、被调幅的授时信号中获得时间信息的方法，这些授时信号由恒定持续时间的多个时间帧组成，其中该时间信息逐位地存在，并且其中为每一个时间帧分配至少一个数据位，其中包括以下方法步骤：(a)由一个接收器接收所发送的授时信号；(b)由该接收器求值所接收的授时信号，以获得该时间信息；(c)在一个当时的时间帧的末尾部分或者紧接着一个当时的时间帧的末尾部分，输出对应于该当时的时间帧的单个的数据位。本发明还涉及用于无线电钟表的接收器电路以及具有这种接收器电路的无线电钟表。

Description

获取时间信息的方法，接收器电路和无线电钟表

技术领域

本发明涉及从所接收的、调幅的授时信号中获取时间信息的方法。本发明还涉及无线电钟表以及用于无线电钟表的接收器电路，尤其是实施该方法的无线电钟表的接收器电路或无线电钟表。

背景技术

无线电控制的、时间信息的传送借助所谓授时信号(Zeitzeichensignale)来实现，这些授时信号由相应的发送器-以下简称为授时信号发送器(Zeitzeichensender)来发送。一个授时信号应理解为一个短持续时间的发送信号，给予它的任务是，传输由一个发送器提供的参考时间。在此情况下它涉及通常具有多个时标的调制振荡，这些时标仅解调为一个脉冲，该脉冲以一定的不准确性再现所发送的参考时间。

德国长波发射台DCF-77受原子钟持续控制地、根据官方原子时间度量MEZ以50KW功率在77.5KHz频率上发送调幅长波时间信号。在其它国家存在类似的发送器，它们在40至120KHz之间范围的长波频率上发送时间信息。所述的所有这些国家对于时间信息的传送总是使用精确为一分钟长的一个分钟电报。

图1表示用标记A指示的、在德国授时信号发送器DCF-77的情况下编码时间信息的编码图(电报)。该编码图现在由59位组成，其中每1位相应于时间帧的1秒。因此在1分钟的过程中传送一个所谓的授时信号电报(Zeitzeichen-Telegramm)，它以二进制加密形式尤其包括时间及日期的信息。第一个15位B包括一般的编码，例如它们包括工作信息。下个5位C包括一般信息。例如R表示天线位，A1表示用于中欧洲时间(MEZ)向中欧洲夏令时(MESZ)转换及相反转换的预告位，Z1，Z2表示区域时间位，A2表示转换秒的预告位及S表示被编码的时间信息的开始位。从第21位至第59位以BCD码传送时间及日期信息，其中这些数据也适用于其后面的分钟。在此情况下区域D中的位包括关于分钟的信息，区域E中的位包括关于小时的信息，区域F中的位包括关于日历日的信息，区域G中的位包括关于周日的信息，区域H中的位包括关于月的信息及区域I中的位包括关于日历年的信息。这些信息逐位地以编码形式出现。在区域D，E及I的各端部上设有所谓的校验位P1，P2，P3。电报第60位不被占用，用于指示下个帧的始点。M表示分钟标记，由此指示授时信号电报的始点。

图1中所示的用于传送授时信号的编码图的结构及位占用是一般公知的，例如描述在Peter Hetzel的文章“时间信息及标准频率”，Telekom Praxis，1993年第一卷中。

授时信号信息的传送借助各个秒标记的幅值调制来实现。该调制由载波信号X在每个秒始点时的下降部分X1，X2(或上升部分)形成，其中在由DCF-77发送器发送的授时信号的情况下，在每秒始点时-每分钟的第59秒除外-载波幅值对于0.1秒持续时间的X1或对于0.2秒持续时间的X2下降到幅值的约25％。这些不同持续时间的下降部分X1，X2确定了每个秒标记或解码形式的数据位。秒标记的不同持续时间用于时钟时间及日期的二进制编码，其中具有0.1秒持续时间的秒标记X1相应于二进制“0”而具有0.2秒持续时间的秒标记X2相应于二进制“1”。通过空缺第60秒标记预告下个分标记。与相应秒结合则可实现对由授时信号发送器发送的时间信息的求值。图2借助一个例子表示这种幅值调制的授时信号的一个区段。但仅当一分钟的59秒位被单值地识别及由此对每个秒标记可单值地分配一个“0”或“1”时，精确时间及精确日期的求值才有可能。

对于无线电钟表及用于接收授时信号的接收器电路的背景可参考DE 198 08 431 A1，DE 43 19 946 A1，DE 43 04 321 C2，DE 42 37112 A1及DE 42 33 126 A1。对于由授时信号获取时间信息及对时间信息进行信息处理可参考DE 195 14 031 C2，DE 37 33 965 C2及EP 042913 B1。

传统的用于无线电钟表的授时信号接收器，如德国专利文献DE35 16 810 C2中所记载的授时信号接收器，接收由授时信号发射器所发射的、被调幅的授时信号。所接收的授时信号被解调，并且以不同长度脉冲的形式-所谓的秒脉冲或秒标记-被输出。这是实时进行的，即根据编码信息，每秒、并因此授时信号电报的每个时间帧生成不同长度的秒脉冲(见图2)，并已经被提供在接收器的输出端。授时信号发射器将解调后的授时信号送到后面连接的微控制器，微控制器对授时信号中所包含的时间信息进行解码，其方式是对秒脉冲进行求值。其中，为每个秒脉冲分配一个数据位。微控制器现在顺序地接收一分钟内的全部数据位，所接收的数据位被中间存储在微控制器中专门为此设置的存储装置中。如果存在所发送授时信号的一个分钟电报的全部数据位，那么微控制器读出中间存储的数据位，并由此计算出正确的钟表时间和正确的日期。

为了解码授时信号，在无线电钟表中使用一个微控制器。出于经济的原因，这个连接在授时信号接收器后面的微控制器一般被构造为4位微控制器，也出于经济的原因，这个微控制器典型地具有非常小的存储器，大约2K字节。这个存储器大部分被用于中间存储解码后的数据位以及用于微控制器的程序，微控制器的程序大部分又用于处理干扰和不同的秒脉冲。因此在目前的无线电钟表应用中，微控制器几乎完全满负荷工作于以下任务，即解码所接收的秒脉冲以及在可能的情况下处理与授时信号叠加的干扰信号。目前，微控制器原本有限的计算资源不能用于或只能有限地用于其他任务。

由于这些原因，未来无线电钟表的趋势在于，就其计算消耗而言，减轻微控制器的压力。这可以通过以下方式实现，即对授时信号中所包含的时间信息的求值和解码不再由微控制器执行，而是由授时信号接收器执行。这个授时信号接收器具有专门为此设置的时间信息提取装置，该时间信息提取装置被设计为提取解调后授时信号中按位包含的时间信息。时间信息提取装置解码不同的秒脉冲，并且为每个秒脉冲分配一个数据位。各个数据位被中间存储在接收器中专门为此设置的存储器中。如果存在一个分钟电报的全部数据位，那么从存储器中读出这些数据位，并且在一个方法步骤中将它们传输到微控制器。在微控制器中，这些数据位又被中间存储。为了计算准确的钟表时间和准确的日期，根据需要重新读出存储在微控制器中的数据位。

在还未公开的德国专利申请Nr.103 34990.1中介绍了这种授时信号接收器以及配备有这种授时信号接收器的无线电钟表。

这种接收器电路一般具有一个相对较大的存储器，以便存储一个分钟记录(Minutenprotokolls)的全部59个或60个数据位。因此，被构造为集成电路的授时信号接收器在电路技术上的花费相对较大。

另外的问题在于，接通与授时信号接收器的第一个反应之间的反应时间相对较长，这是因为最早在一个完全的分钟记录结束以后，相应的数据位才能被传输给微控制器。

发明内容

本发明的任务是提供电路技术上特别简化的接收器电路以及运行这个接收器电路的方法，使得尽可能地减轻微控制器的负担。

根据本发明，这个任务是通过下述的方法、通过下述的接收器电路以及通过下述的无线电钟表而实现的。

根据本发明，提出了

-用于从所接收的、被调幅的授时信号中获得时间信息的方法，这些授时信号由恒定持续时间的多个时间帧组成，其中该时间信息逐位地存在，并且其中为每一个时间帧分配至少一个数据位，具有以下方法步骤：

(a)由一个接收器接收所发送的授时信号；

(b)由该接收器求值所接收的授时信号，以获得该时间信息；

(c)在一个当时的时间帧的末尾部分或者紧接着一个当时的时间帧的末尾部分，输出对应于该当时的时间帧的单个的数据位。

-用于无线电钟表的接收器电路，用于接收和用于由授时信号发送器所发送的授时信号中获取时间信息，尤其使用本发明的方法，该接收器电路具有接收天线，用于接受所发送的授时信号；时间信息提取装置，用于提取包含在该授时信号中的时间信息；输出装置，它在该当时的时间帧的末尾部分或者在该当时的时间帧的末尾部分后紧接着在输出侧提供对应于这个时间帧的、解码的数据位。

-无线电钟表，具有本发明的接收器装置用于接收授时信号，具有其中可相继地存储由接收器电路提供的数据位的存储装置，具有程序控制装置，其中程序控制装置在存在一些对应于所接收的授时信号的整个分钟电报的被存储的数据位时从存储装置中读出这些数据位并由此计算出一个时间信号，具有独立的钟表，该钟表借助于所计算出的时间信号输出准确的钟表时间和/或准确的日期。

由参考附图的介绍给出了本发明的有利实施方式和改进。

本发明基于如下的认识，即在主要用于求值(解码)所接收的授时信号的接收器中，不是必须地要存储在求值结果中所获取的数据位，并且不是必须仅在存在对应于一个完整的分钟电报的数量的一个数量的数据位时才传输数据位给后面连接的微处理器。本发明的思路在于，接收器求值授时信号并从中获得相应的数据位。一旦通过在接收器侧解码授时信号而存在对应于一个当前时间帧的数据位，则直接在解码以后直接单个地输出这个数据位。这里，这些单个的数据位可以直接被输送给后面连接的微处理器，或者代替地也可以被中间存储在缓冲存储器中。

在每个接收的秒脉冲或时间帧的末尾部分或者在紧接着每个接收的秒脉冲或时间帧的末尾部分，已经自动地向后面连接的微控制器或其存储装置传输包含在这个秒脉冲中的时间信息。因为微控制器本来就需要存储器装置来存储一个分钟电报的全部数据位，所以在处理器侧不需要附加的电路消耗，但是有利地最大可能地减小了接收器侧对存储器装置的电路消耗。

本发明特别的优点现在在于，在接收器中通过解码所获得的这些单个的数据位不再必须被存储在接收器电路的相应存储器中。以这种方式，显著地减少了接收器侧的电路消耗。因此，以相应的方式能够减少接收器电路的芯片面积，由此，能够更经济地生产接收器电路以及整个无线电钟表。在功能基本相同的电路部件和产品中，正如无线电钟表中的情况一样，这相对于竞争产品，这是一个非常大的竞争优势。

另一个优点在于，也可以减少所需要的外部接口(PIN)的数量，这是因为不再需要用于数据请求(data request)的特别的接口以及用于发送信号通知在存储器中存在有效数据(data ready)的接口。另外，微处理器的系统时钟可以被用做所获得的数据位的读出时钟。

另外，特别的有利的是，明显减小了无线电钟表接收器的反应时间，这是因为这些相应的被解码的数据位被连续地发送，而不是必须等到接收器电路准备好了整个分钟记录才被发送。

根据本发明的方法的第一变型，在还在对应于当时的数据位的时间帧期间传输单个数据位。因为典型地，由当时的授时信号的开始处幅值的改变预先给定一个时间帧内存在的时间信息，即相应的秒脉冲，所以这是可能的。在一个时间帧的末尾部分处，典型地，但不是必须地，在授时信号中不包含时间信息。例如，德国DCF-77授时信号包含直接位于各个1000毫秒持续时间的时间帧开始处的100毫秒和200毫秒持续时间的幅值下降部分(秒脉冲)。因此，接收器的求值装置在第一种情况下有900毫秒的时间、在第二种情况下有800毫秒的时间来对通过调幅而被包含在这个时间帧中的信息进行求值、进行解码，并且还在这个时间帧内以数据位的形式输出。

根据本发明的方法的第二种变型，对应于当时的时间帧的数据位在跟随这个时间帧之后的时间帧中被传输。如果当时的数据位在紧随其后的时间帧中、尤其是在紧随其后的时间帧的起始处被传输，则特别有利。

在另一个有利的方案中，在相对于一个时间帧预固定地先给定的参考时间点上传输对应于当时的时间帧的数据位。一个这样的固定地预先给定的参考时间点例如可以是各个时间帧的秒始点。作为补充或替代，预先给定的参考时间点也可以是授时信号的一个上升或下降沿。在DCF-77授时信号中，例如授时信号的一个下降沿同时表示一个时间帧的结束以及相应的随后的时间帧的秒始点。

在本发明的一个非常有利的方案中，传输单个数据位的这些时间点被用于确定相应时间帧后继的时间帧的相应秒始点。这对于以下情况特别有利，即其中没有专门确定秒始点的方法的情况。因为在求值多数授时信号时，也必然获得对相应的秒始点的认识，所以无需大的附加消耗就有利地将其用于授时信号的其他求值。

在本发明的方法的另一种方案中，在传输单个数据位以后，接收器的输出接口被置于一个预先给定的逻辑电平上、例如一个低逻辑电平上，其中通过接收器的输出接口将解调和解码后的数据位传输给后面连接的微处理器。

在本发明的方法的一个方案中，为了确定一个数据位，首先检测所发送的授时信号的改变，这个改变包含相应的时间信号。然后，确定这个改变的持续时间，例如通过对具有已知恒定参考频率的参考时钟的时钟脉冲进行计数。因此，从相应的改变的如此被确定的持续时间可以导出对应于一个时间帧的数据位。其中，由授时信号幅值的至少两个彼此相继的改变可以确定一个时间间隔。由时间间隔的持续时间可以导出相应数据位的值。

在一个特别有利的方案中，在求值授时信号之前，相对于所发送的授时信号的电报，将这个授时信号同步到秒始点。这对于多个授时信号是必须的，以便能够精确地确定一个改变的持续时间，并因此能够确定相应的秒脉冲。为了这个目的，如果在求值前采样接收器中所接受的授时信号则特别有利。通过求值采样值，可以非常简单地推断一个秒始点。采样提供了值离散的采样值，采样值例如反映授时信号的变化过程。为此，可以例如设置一个简单的2位的移位寄存器，这个移位寄存器指示授时信号中的边沿交替，这是因为在这种情况下，2位移位寄存器中输入侧的两个耦合入的采样值是不相同的。

在本发明的方法的一种非常有利的方案中，由接收器已经提供和发送的数据位被中间存储在一个外部存储器中。这里，各个数据位以有利的方式以接收器发送它们的顺序被中间存储在外部存储器中。这个外部存储器例如可以是微处理器的组成部分或者也可以被分离地构造。这里，被传输的数据位被直接或者被通过微处理器存储在外部存储器中。当存在一些对应于所发送授时信号的一个完整分钟电报的被存储的数据位时，又从外部存储器中读出这些被中间存储的数据位。因此，微控制器从所读出的数据位中计算精确的时间和精确的日期，并生成用于电子钟表的相应时间和日期信号。

时间信息逐位地存在与授时信号中，其中根据授时信号发送器的相应电报，由所发送的授时信号的幅值变化的持续时间得到相应数据位。这里，为一个相应的数据位分配一个由这个变化的持续时间推导出的(二进制的)值。其中，授时信号幅值变化的第一持续时间表示数据位的第一逻辑值，而第二持续时间相应地表示数据位的第二逻辑值。由授时信号发送器的电报预先确定第一和第二持续时间。

典型地，第一逻辑值表示为一个逻辑“0”(LOW，低电压电平)，而第二逻辑值表示为一个逻辑“1”(HIGH，高电压电平)。当然也可考虑是相反的逻辑。

在一个由授时信号发送器所发送的授时信号的大多数的电报中，一个变化表示为授时信号的幅值的下降部分。当然这里也可考虑相反的逻辑，即这里二进制编码通过幅值的上升来实现。

为了求值授时信号，并因此获得包含在其中的时间信息，在授时信号接收器内部设置时间信息提取装置。这个信息提取装置用于求值授时信号，并解码相应的时间信息。时间信息提取装置确定包含相应时间信息的授时信号幅值变化的持续时间。相应于这个持续时间，时间信息提取装置推导出对应于这个变化的数据位。为了这个目的，时间信息提取装置有利地具有位识别电路，位识别电路根据授时信号电报的协议和变化持续时间将一个逻辑第一值或一个逻辑第二值分配给一个数据位。

为了确定持续时间，时间信息提取装置具有一个时间发生器，借助于时间发生器可以相对于一个固定的时间基础(Zeitbasis)确定一个变化的持续时间。时间发生器可以被构造为例如计数器、特别是被构造为递增计数器。这个计数器通过对参考时钟的时钟脉冲进行计数而提供一个计数器读数信号作为相应的变化的持续时间的度量。附加地或代替地，计数器读数信号也可以通过对通过采样由授时信号中所产生的采样值进行计数而导出。

为了这个目的，以有利地方式设置参考时钟发生器，参考时钟发生器提供具有预确定时钟频率的参考时钟。

另外，以有利地方式设置同步装置，同步装置相对于所发送的授时信号的电报将授时信号同步到秒始点。

在本发明的接收电路的一个方案中，设置采样装置，用于采样所接收的授时信号，并用于提供值离散的采样值。

在一个非常有利的方案中，时间信息提取装置是一个逻辑电路、尤其是一个固定布线的逻辑电路的组成部分。另外，同步装置和/或计数器也可以是这个逻辑电路的组成部分。这个逻辑电路可以包括例如一个FPGA电路或一个PLD电路。甚至这个装置的功能也可以基本上由无线电钟表中本身就存在的微控制器来实现。本发明的解决方案的特别优点在于，可以通过逻辑电路以非常简单的方式但仍然非常有效的方式实现本发明的方法，而不是必须为此使用微控制器。因此，微控制器有利地用于其他任务。

无线电钟表的程序控制装置典型地被构造为微处理器或微控制器。为此设置一个4位微控制器。这个微控制器在专门为此设置的存储装置中彼此相继地存储由接收器电路所输出的这些单个的数据位。这个存储装置可以是程序控制装置的组成部分或者可以被构造为外部存储器、例如ROM、RAM、SRAM、SDRAM等。

以有利地方式这样组织这个存储器装置的存储空间，使得在那里至少可以存储对授时信号的一个完整的分钟电报必须的时间信息。

无线电钟表的电子钟表通常与一个时钟石英晶振相连。这个时钟石英晶振提供用于为这个电子钟表提供时钟脉冲的参考时钟。在非常有利的方案中，由时钟石英晶振所提供的参考时钟也用于为接收器电路、尤其是为时间信息提取装置和计数器提供时钟。作为补充或替代，这个时钟石英晶振也用于为无线电钟表的程序控制的装置提供时钟。

附图说明

以下借助于附图中的概要示图所给出的实施例详细地说明本发明。其中

图1表示例如由授时信号发送器DCF-77所发送的被编码时间信息的编码图(授时信号电报)；

图2表示具有5个秒标记的、由授时信号发送器DCF-77无干扰地发送的、被调幅的授时信号片段；

图3表示用于实现本发明方法的、极简化表示的无线电钟表片段的框图；

图4表示由德国发送器DCF-77发送、被采样、解调和解码的授时信号的不同信号-时间图的片段，借助于此详细介绍本发明的方法；

图5表示本发明的无线电钟表的更详细框图。

在所有附图中，如果没有另外说明，相同或功能相同的单元和信号具有相同的参考标号。

图3表示用于实现本发明方法的、非常简化表示的无线电钟表片段的框图。

这里用参考标号1表示无线电钟表。无线电钟表1具有用于接受由一个没有表示出来的授时信号发送器所发送的授时信号X的接收天线2。接收天线2后面连接有接收器电路3。接收器电路3用于对所接收的授时信号X进行滤波、整流和放大。为了这个目的，接收器电路3典型地配备有一个或多个滤波器、例如一个带通滤波器，一个整流电路和一个单级或多级放大器电路。一个这样的接收器电路3的基本结构和功能是已知的，例如由开始部分所提到的文献中已知，因此不需要对此详细介绍。

接收器电路3还通过数据线4与程序控制装置5、例如4位微处理器相连。接收器电路3还通过时钟脉冲线6与程序控制装置5相连。通过这个时钟脉冲线6，在图3中没有标出的、程序控制装置5中的时钟脉冲发生器将参考时钟CLK提供给接收器电路3。

与已知的接收器电路不同，本发明的接收器电路3另外还配备有时间信息提取装置7。时间信息提取装置7被设计用于求值和解码包含在所发送并被接收器电路3接受的授时信号X中的时间信息。结果，时间信息提取装置7由此获得对于准确地确定无线电控制的时间和无线电控制的日期所必需的、授时信号一个分钟电报的不同的数据位。因为时间信息调幅地存在于所接收的授时信号X中，所以只能彼此相继地求值和解码其中包含的数据位。但是在本发明的方法中，由时间信息提取装置7所生成的数据位不被存储在接收器装置3中。相反地，各个被解码的数据位DBS(“0”，“1”)逐渐地通过数据线4被向后面所连接的程序控制装置5传输。其中以这样的方式进行传输，即一旦一个数据位(“0”或“1”)被解码，立即-也就是说无需其他中间存储-将其通过数据线4向程序控制装置5传输。

下面，借助于图4中的信号-时间图详细介绍本发明中用于求值包含在授时信号X中的时间信息、用于得到数据位以及用于将这些数据位向程序控制装置的传输方法；

图4表示由德国授时信号发送器DCF-77所发送的授时信号的片段。应当指出，图4中的表示不适于模拟一个专门的编码，而只是作为例子给出。为了更清楚起见，时间轴t上的标度也被放大地表示。

图4中的片段表示了授时信号X的三个完整时间帧Y1-Y3。每个时间帧Y1-Y3的持续时间精确地为T＝1000毫秒。由授时信号发送器DCF-77所发送的授时信号X包含用于二进制编码的两个不同秒脉冲X1、X2(下降部分)，即持续时间T1＝100毫秒的第一下降部分X1和持续时间T2＝200毫秒的第二下降部分X2。第一下降部分X1对应于二进制“0”，而第二下降部分X2对应于二进制“1”，其中一个二进制“1”和一个二进制“0”分别对应于一个数据位。

信号-时间图的最上面的表示(图4A)表示调幅的授时信号X，如例如由接收器天线2所接受的那样。信号X’(图4B)表示从调幅的授时信号X所导出的、解调的授时信号。

接收器电路3现有解码被包含在解调的授时信号X’中的时间信息。为了这个目的，给解调的授时信号X’的每个下降部分X1、X2分配一个数据位或控制位，它们在紧接着其解码之后被直接发送给后面连接设置的微处理器5。为了解码这些单个的数据位，首先必须确定各个下降部分X1、X2的持续时间T1、T2。可以以非常简单的方法通过对参考时钟CLK的时钟脉冲计数来确定各个下降部分X1、X2的持续时间T1、T2。例如，使用由时钟石英晶振(例如32.768KHz)所产生的参考频率(例如1024Hz)作为参考时钟CLK。其中，典型地使用一个用下降部分X1、X2的始点、例如解调的授时信号X’的秒始点Z来连续地对参考时钟CLK的时钟脉冲进行向上计数的计数器。因此，计数器的计数器读数信号ZSS(见图4C)是解调的授时信号X’的一个下降部分X1、X2的实际持续时间的度量。在一个下降部分X1、X2结束时、即随着被解调的授时信号X’的上升沿，达到各个下降部分X1、X2的末尾。在这个时间点上，计数器停止计数。由所得到的计数器读数和对参考时钟CLK准确参考频率的了解，可以精确地确定各个下降部分X1、X2的持续时间。

在一个固定地预先给定的参考时间点上，例如在各个随后的时间帧Y2、Y3的秒始点t2、t3时，开始进行被编码的数据位DB1、DB2的信息传送。在通过数据位信号DBS的确定的、预先给定数量的位(DB1、DB2)来标识的每个数据传输的结束，数据位信号DBS又被设置为低逻辑电平。该数据位信号DBS的这个低逻辑电平保持这个电平直到下一个时间帧的始点。

对于传输相应的数据位(“0”、“1”)，确定的、固定地预先给定数量的位DB1、DB2是必需的。这个预先给定数量的位DB1、DB2表示例如相应数据位(“0”、“1”)的值。除了传输为当时的下降部分X1、X2分配的数据位的值以外，也可以传输这个下降部分X1、X2准确测得的持续时间Δt1、Δt2。视应该将哪些信息一起传输给程序控制装置5而定，为当时的下降部分X1、X2分配的编码的数据位信号DBS具有不同的编码和位宽。

以下介绍用于传输数据位的两种不同的方法；

方法1

在多数协议中，包含在所接收的授时信号X中的时间信息一方面由下降部分X1、X2的存在来获得，另一方面由这些下降部分X1、X2的持续时间来获得。因此，在德国授时信号(DCF-77)的协议中，一个100毫秒长的下降部分X1对应于一个逻辑“0”，而一个200毫秒长的下降部分X2对应于一个逻辑“1”。除了这些数据位以外，还有一个控制位S(或者也称为始点位)，它由在当时的时间帧内没有下降部分来表明。这个控制位S表明授时信号X的电报中的分钟始点。

可以借助于表格(查询表)使所下降部分X1、X2的测得的持续时间T1、T2对应于数据位。以这种方式，可以用总共2个位加上控制位S来准确地限定所接收的秒脉冲。可以像下面那样选择可能的排列：

控制位S：10；

数据位0：00；

数据位1：01。

在理想情况下，第一持续时间T1相应于持续时间Δt1，而第二持续时间T2相应于持续时间Δt2。典型地，所接收的授时信号X或强或弱地被干扰信号叠加，这导致了这些下降部分X1、X2的持续时间T1、T2或强或弱地变化。例如，假设第一下降部分X1具有持续时间Δt1＝75毫秒，而第二下降部分X2具有持续时间Δt2＝180毫秒。现在也为这些偏离理想的持续时间T1、T2的下降部分X1、X2分配相应的数据位，例如使用被存储的表格。这样所产生的数据位(“0”、“1”)被转换为一个数据位信号DBS(图4D)，该数据位信号由参考时钟提供时钟脉冲地被传输给程序控制装置5。其中，以编码的形式传输每个单独传输的数据位DB1-DB3。

在下降部分X2的持续时间为Δt2＝180毫秒的例子中，在DCF-77协议中，一个接收的“1”被分配给这个下降部分X2。因此，与开始的起始位(“1”)和结束的位“0”一起，被传输给程序控制装置5的数据位信号DBS具有序列“1010”。位(“0”)总是位于传输的结尾处，并且保持这个值直到下一个时间帧的始点Z。在下降部分X1的持续时间为Δt1＝70毫秒的情况下，为这个下降部分X1分配一个接收的“0”，由此相应的数据位信号DBS具有序列“1000”。

方法2

下降部分X1、X2的测得的持续时间Δt1、Δt2作为参考时钟CLK的周期的持续时间的倍数而二进制地被输出。在所示的例子中，参考时钟CLK具有参考频率f＝1024Hz，这对应于977μs的周期持续时间。这里第二下降部分X2的持续时间为Δt2＝180毫秒，这对应于184个参考时钟脉冲。为了能够表示0到1023个参考时钟脉冲之间的全部可能的持续时间，需要总共10位来编码。MSB位(最高位)对应于512个时钟脉冲，即持续时间Δt＝500毫秒，而LSB位(最低位)对应于一个单个时钟，即Δt＝1毫秒。

对于持续时间Δt2＝180毫秒的下降部分X2，传输给程序控制装置的数据位信号DBS因此具有序列“1 0010111000 0”。其中，第一个、所谓的MSB位(“1”)表示起始位，跟随其后的两个数据位是低逻辑电平(“0”)。具有高逻辑电平(“1”)的第一个数据位相应于参考时钟的128个时钟脉冲。用这个位“1”后面的序列“0111000”表示数180，即持续时间Δt2＝180毫秒。最后的、所谓LSB位(“0”)总是位于传输的结尾处，并且保持直到下一个时间帧的始点Z。

通过传送表示持续时间Δt1、Δt2及因此也表示下降部分X1、X2的值的总共9个数据位和一个起始位S，在时钟为1024Hz时，这个编码的数据位DB1、DB2的传输应在少于10毫秒以后结束。因此，在持续时间为1000毫秒的时间帧Y1-Y3的剩余990毫秒内不传输编码的数据位DB1、DB2。因为下一个时间帧Y1-Y3的始点Z是非常好已知的，所以后面连接的微控制器在其90％的时间里对其他任务是自由的。因此，这个微控制器的计算资源可以用于其他任务。

用上述两种方法准确到1毫秒地确定一个下降部分X1、X2的持续时间Δt1、Δt2。因为在所发送的授时信号的不同协议中不同下降部分X1、X2的持续时间Δt1、Δt2典型地以100毫秒的跨幅(Schritten)被确定，所以典型地并不总是需要这样准确地确定一个下降部分的持续时间。由于该原因，可以有利地放弃最后几位(LSB位)，例如最后3到4个LSB位。

在第一种方法中，或多或少地只传输一个数据位的值，而在第二种方法中，除了数据位的值以外，也一起传输下降部分X1、X2的以这个数据位为基础的持续时间Δt1、Δt2，因此在某种程度上可以由此推断出所接收的信号质量。当然，上述两种方法也可以相互结合。除了所述方法以外，当然也可以使用其他方法作为补充或替代，以传输数据位。

图5表示本发明的无线电钟表的更详细框图。

无线电钟表包括一个(或多个)天线2，用于接收由授时信号发送器3所发送的授时信号X。在所示的实施例中，天线2被构造为具有铁氧体磁芯的线圈10，线圈与一个电容性元件11，例如电容器并联。

接收器电路3具有一个在输入侧与天线2相连的解调器电路12。解调器12产生解调的授时信号X’。

解调器电路12在输出侧与用于提取包含在授时信号X’中的时间信息的时间信息提取装置7相连。为了这个目的，时间信息提取装置7具有一个位识别电路13，该位识别电路相应于授时信号电报协议和变化X1、X2的持续时间T1、T2将一个第一或一个第二逻辑值分配给一个数据位(“0”、“1”)。为此，首先必须确定相应的变化X1、X2的持续时间T1、T2。时间信息提取装置7还具有一个计数器14。在所示的实施例中，计数器14通过时钟脉冲线6由参考时钟发生器15的参考时钟CLK来提供时钟。有利地，时钟石英晶振15可以被用做参考时钟发生器15。

计数器14可以被构造为递增计数器14，或者代替地也可以被构造为递减计数器。计数器14从0开始对参考时钟CLK的时钟脉冲持续地向上或向下计数。计数器14的当前计数器读数在输出侧可以作为计数器读数信号ZSS被提取。计数器读数信号ZSS是一个变化X1、X2的实际持续时间的度量。相应的计数器读数信号ZSS被输送给位识别电路13，该位识别电路每次求值当前的计数器读数，并因此求值从一个变化X1、X2始点以来的持续时间。在一个变换X1、X2的结束处或者总是在一个新的秒始点，计数器14通过一个由位识别电路13所生成的控制信号16被重新复位为0。

位识别电路13从参考时钟的对应于一个相应的变化X1、X2的持续时间T1、T2的时钟脉冲数量推断出相应的数据位，即推断出“0”或者“1”。因此，位识别电路13解码授时信号X’中的时间信息。因此，在所示实施例中，时间信息提取装置7具有迄今被包含在无线电钟表1的一个微控制器5中的解码装置的功能。

然后，位识别电路13根据相应解码出的数据位(“0”或“1”)产生一个数据位信号DBS，这个数据位信号立即被传输给后面连接的程序控制装置5。这些单个的数据位被中间存储在程序控制装置5的一个存储器22中。

有利地，时间信息提取装置7还具有一个同步装置17，该同步装置识别授时信号X’中的一个幅值交替，并由此推断出一个秒始点。在一个识别出的秒始点的情况下，同步装置17产生一个控制信号18，位识别电路13或整个时间信息提取装置7通过这个控制信号相对于所发送的授时信号X的电报被同步到秒始点。

典型地设置一个微控制器5作为程序控制装置5，该微控制器在一个无线电钟表1的情况下被构造为例如4位控制器。这样设计这个微控制器5，使得由接收器电路3或同步装置17所生成的数据位信号DBS被接受，并由此计算出一个准确的钟表时间和一个准确的日期。由这样计算出的钟表时间和日期产生用于钟表时间和日期的信号19。

无线电钟表1还具有一个电子钟表20，电子钟表的钟表时间借助时钟石英晶振15控制。电子钟表20与一个指示装置21、例如一个显示器21相连，通过这个指示装置显示钟表时间。信号19也被输送给钟表20，钟表20由此相应地修正所显示的时间。

接收器电路3和/或解调器电路12和/或时间信息提取装置7可以是一个逻辑电路、尤其是一个固定布线的逻辑电路的组成部分。通过使用一个这样的逻辑电路，可以减轻微控制器5的压力，使得微控制器用于其他任务。

尽管以上借助优选实施例对本发明作出了描述，但本发明并不被限制在这些实施例上，而能以多种方式及方法变更。

尤其是，本发明当然不被限制在上述的数值说明上，它们仅作为例子给出。

可以理解，即使所给出的具体电路技术方案也仅是一个接收器电路的可能实施例，它可很简单地通过简单部件或功能单元的更换而改变。

另外，本发明也不被限制在所给出的授时信号发送器上。它仅被用来说明本发明，而非使本发明限制在其上。

此外无线电钟表也可被理解为这样的钟表，在这些钟表中授时信号的发送是受制于导线(drahtgebunden)进行的，例如在钟表设备中常见的，但它具有如上所述的结构。

在上述实施例中编码总是通过在一个时间帧开始载波信号的下降来实现的。不言而喻，该编码当然也可通过上升或一般地通过载波信号的幅值变化来实现。

                        参考标号表

A    编码图

B    一般编码位

C    一般日期及钟表时间信息

D    分钟位

E    小时位

F    日历日位

G    周日位

H    日历月位

I    日历年位

M             分钟标记

R             天线位

A1，A2        预告位

S             起始位

P1-P3         校验位

Z1，Z2        域时间位

CLK           参考时钟

DBS           数据位信号

DB1、DB2      被编码的数据位

T             一个时间帧的持续时间

T1，T2        一个下降部分的持续时间/秒脉冲

Δt1、Δt1    一个下降部分的所测得的持续时间/秒脉冲

X             授时信号

X1-X2         一个载波信号的下降部分，秒脉冲

Y1-Y3        (时间)帧

Z            秒始点，一个时间帧的始点

ZSS          计数器读数信号

1            无线电钟表

2            (接收)天线

3            接收器电路

4            数据线

5            程序控制装置，微处理器，微控制器

6            时钟脉冲线

7            时间信息提取装置，解码器

10    线圈

11    电容性元件，电容器

12    解调器电路

13    位识别电路

14    (递增)计数器

15    参考时钟发生器，时钟石英晶振

16    控制信号

17    同步装置

18    控制信号

19    (时间)信号

20    电子时钟

21    显示装置，显示器

22    存储器(装置)

Claims (28)

1.用于从所接收的、被调幅的授时信号(X)中获得时间信息的方法，这些授时信号由恒定持续时间(T)的多个时间帧(Y1-Y3)组成，其中该时间信息逐位地存在，并且其中为每一个时间帧(Y1-Y3)分配至少一个数据位(“0”、“1”)，其特征在于以下方法步骤：

(a)由一个接收器(3)接收所发送的授时信号(X)；

(b)由该接收器(3)求值所接收的授时信号(X)，以获得该时间信息；

(c)在一个当时的时间帧(Y1-Y3)的末尾部分或者紧接着一个当时的时间帧(Y1-Y3)的末尾部分，输出对应于该当时的时间帧(Y1-Y3)的单个的数据位(“0”、“1”)。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于：在还在该同一个时间帧(Y1-Y3)期间传输对应于该当时的时间帧(Y1-Y3)的数据位(“0”、“1”)。

3.根据权利要求1的方法，其特征在于：在一个当时的时间帧(Y1-Y3)后面的时间帧(Y1-Y3)中、尤其是在紧随其后的时间帧(Y1-Y3)中传输对应于该当时的时间帧(Y1-Y3)的数据位(“0”、“1”)。

4.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于：该对应于一个当时的时间帧(Y1-Y3)的数据位(“0”、“1”)在一个固定地预先给定的、相对于一个当时的时间帧(Y1-Y3)准确已知的参考时间点(Z)上被传输。

5.根据权利要求4的方法，其特征在于，该固定地预先给定的参考时间点(Z)表示一个相应的时间帧(Y1-Y3)的一个已知的秒始点(Z)和/或该授时信号(X)的一个上升或下降沿(Z)。

6.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：传输一个数据位(“0”、“1”)的这些时间点用于确定一个后继的时间帧(Y1-Y3)的相应的秒始点(Z)。

7.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：在所述传输一个单个数据位(“0”、“1”)以后，该接收器(3)的输出端又被置为一个预先给定的逻辑电平。

8.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于：进行以下方法步骤以确定一个对应于一个当时的时间帧(Y1-Y3)的数据位(“0”、“1”)：

-检测所发送的授时信号(X)中幅值的一个变化(X1，X2)；

-确定该授时信号(X)幅值的该变化(X1，X2)的持续时间(T1，T2)；

-由该当时的变化(X1，X2)的所述持续时间(T1，T2)推导出一个当时的数据位(“0”、“1”)。

9.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于：由至少两个彼此相继的边沿交替确定一个时间间隔(X1，X2)，其中由这个时间间隔(X1，X2)的持续时间(T1，T2)推导出该相应的数据位(“0”、“1”)的值。

10.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：通过对具有已知的、恒定的参考频率的参考时钟(CLK)的时钟脉冲计数，确定该授时信号(X)幅值的一个当时的变化(X1，X2)的持续时间(T1，T2)。

11.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于：在求值时间信息之前，将该授时信号(X)同步到该秒始点(Z)。

12.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于：在求值前采样所接受的授时信号(X)。

13.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于：在解码一个相应的数据位(“0”、“1”)之后进行以下方法步骤：

-将这些由该接收器(3)所输出的数据位(“0”、“1”)以它们被解码的顺序中间存储在一个外部存储器(13)中；

-如果存在一些所存储的数据位(“0”、“1”)，这些数据位对应于所发送的授时信号(X)的一个完整分钟电报，则从该外部存储器(13)中读出这些所存储的数据位(“0”、“1”)；

-由这些被所读出的数据位(“0”、“1”)计算一个时间和日期信号(19)。

14.根据前述权利要求中任一项的方法，其特征在于：通过该被发送的授时信号(X)的幅值的一个变化(X1，X2)的持续时间(T1-T3)来确定一个相应数据位(“0”、“1”)的值，其中该授时信号(X)幅值的变化(X1)的一个第一持续时间(T1)对应于该数据位(“0”、“1”)的一个第一逻辑值，以及该变化(X2)的一个第二持续时间(T2)对应于该数据位(“0”、“1”)的一个第二逻辑值

15.根据权利要求14的方法，其特征在于：该第一逻辑值表示为一个逻辑零，及该第二逻辑值表示为一个逻辑一。

16.根据权利要求14或15的方法，其特征在于：该授时信号(X)的幅值的一个变化(X1，X2)表示为该授时信号(X)的幅值的一个下降部分(X1，X2)。

17.用于无线电钟表(1)的接收器电路(3)，用于接收和用于由授时信号发送器所发送的授时信号(X)中获取时间信息，尤其用于运行根据前述权利要求中任一项的方法，该接收器电路具有

一个接收天线(2，10，11)，用于接受所发送的授时信号(3)，

一个时间信息提取装置(7)，用于提取包含在该授时信号(X)中的时间信息，

一个输出装置(13)，它在该当时的时间帧(Y1-Y3)的末尾部分或者在该当时的时间帧(Y1-Y3)的末尾部分后紧接着在输出侧提供对应于这个时间帧(Y1-Y3)的、被解码的数据位(“0”、“1”)。

18.根据权利要求17的接收器电路，其特征在于：该时间信息提取装置(7)被设计成检测所接收的授时信号(X)的幅值的一个变化(X1，X2)，确定这个变化(X1，X2)的持续时间(T1，T2)，并从这个变化(X1，X2)的持续时间(T1，T2)中导出一个相应的数据位(“0”、“1”)。

19.根据权利要求17或18的接收器电路，其特征在于，该时间信息提取装置(7)包括一个位识别电路(13)，该位识别电路根据该授时信号电报协议和该变化(X1，X2)的持续时间(T1，T2)，为数据位(“0”、“1”)分配一个逻辑第一值或一个逻辑第二值。

20.根据权利要求17至19中任一项的接收器电路，其特征在于，设有一个计数器(14)、尤其是递增计数器(14)，它通过对参考时钟(CLK)的时钟脉冲计数和/或它从由该授时信号(X)所导出的这些采样值，提供一个计数器读数信号(ZSS)作为一个当时的变化(X1，X2)的该持续时间(T1，T2)的度量。

21.根据权利要求17至20中任一项的接收器电路，其特征在于，设有一个参考时钟发生器(15)，它提供一个具有预先确定的时钟频率的参考时钟(CLK)。

22.根据权利要求17至21中任一项的接收器电路，其特征在于，设有一个同步装置(17)，它相对于所发送的授时信号(X)的该电报执行一个到该秒始点(Z)的同步。

23.根据权利要求17至22中任一项的接收器电路，其特征在于，设有一个采样装置，用于采样所接受的授时信号(X)并用于提供采样值。

24.根据权利要求17至23中任一项的接收器电路，其特征在于，该时间信息提取装置(7)是一个逻辑电路的组成部分、尤其是固定布线的逻辑电路的组成部分。

25.无线电钟表(1)，具有

一个根据权利要求18-25中一项的、用于接收授时信号(X)的接收器电路(3)；

一个存储器装置(22)，在其中可相继地存储这些由该接收器电路(3)提供的数据位(“0”、“1”)；

一个程序控制装置(5)，它在存在一些相应于所接收的授时信号(X)的一个完整分钟电报的被存储的数据位(“0”、“1”)时，从该存储装置(22)中读出这些数据位，并由这些数据位计算一个时间信号(19)；

一个独立的钟表(20)，它借助于所计算出的时间信号(19)输出该准确的钟表时间和/或该准确的日期。

26.根据权利要求25的无线电钟表，其特征在于，该程序控制装置(5)被构造为微处理器(5)，或被构造为微控制器(5)，尤其被构造为4位处理器(5)。

27.根据权利要求25或26的无线电钟表，其特征在于，这样设计该存储器装置(22)的存储空间，使得那里至少可以存储对于一个所接收的授时信号(X)的一个完整的分钟电报所必须的时间信息。

28.根据权利要求25或26的无线电钟表，其特征在于，设有一个参考时钟发生器(15)，它为该独立钟表(20)以及该接收器电路提供一个已知参考频率的参考时钟。

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