DE102004004411B4

DE102004004411B4 - Funkuhr und Verfahren zur Gewinnung von Zeitinformationen

Info

Publication number: DE102004004411B4
Application number: DE102004004411.2A
Authority: DE
Inventors: Horst Häfner; Roland Polonio; Hans-Joachim Sailer
Original assignee: C MAX TIME SOLUTIONS GmbH; C-MAX TIME SOLUTIONS GmbH; Atmel Corp
Current assignee: C-Max Time Solutions De GmbH; Atmel Corp
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2015-08-20
Anticipated expiration: 2024-01-30
Also published as: US20050202796A1; CN1648800A; US7317905B2; DE102004004411A1; CN1648800B

Abstract

Verfahren zur Gewinnung von Zeitinformationen aus empfangenen, amplitudenmodulierten Zeitzeichensignalen (X), welche aus einer Vielzahl von Zeitrahmen (Y1–Y3) konstanter Dauer (T) bestehen, wobei eine automatische Verstärkung zur Verstärkung der Zeitzeichensignale (X) vorgesehen ist, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: (a) das Telegramm zumindest eines empfangenen Zeitzeichensignals (X) wird in einer ersten Speichereinrichtung (21, 22) hinterlegt; (b) zumindest eine Änderung (X2, X3) der Amplitude eines Zeitzeichensignals, die länger als eine erste Dauer (Δt) dauert, wird im Voraus bestimmt; (c) bei der im Voraus bestimmten Änderung (X2, X3) wird die automatische Verstärkung festgehalten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Zeitinformationen aus empfangenen, amplitudenmodulierten Zeitzeichensignalen. Die Erfindung betrifft ferner eine Funkuhr bzw. eine Empfängerschaltung für eine Funkuhr, insbesondere zur Durchführung dieses Verfahrens.
Die funkgesteuerte Übertragung von Zeitinformationen erfolgt mittels so genannter Zeitzeichensignale, die von entsprechenden Sendern – nachfolgend kurz als Zeitzeichensender bezeichnet – ausgesendet werden. Unter einem Zeitzeichensignal soll ein Sendersignal kurzer Dauer verstanden werden, dem die Aufgabe zukommt, die von einem Sender bereitgestellte Zeitreferenz zu übertragen. Es handelt sich dabei um eine Modulationsschwingung mit meist mehreren Zeitmarken, die demoduliert lediglich einen Impuls darstellen, der die ausgesendete Zeitreferenz mit einer bestimmten Unsicherheit reproduziert.
Die deutsche Langwellensendestation DCF-77 sendet gesteuert durch Atomuhren im Dauerbetrieb Amplituden-modulierte Langwellenzeitsignale nach der amtlichen Atomzeitskala MEZ mit einer Leistung von 50 KW auf der Frequenz 77,5 KHz. In anderen Ländern existieren ähnliche Sender, die Zeitinformationen auf einer Langwellenfrequenz im Bereich zwischen 40 bis 120 KHz aussenden. Alle genannten Länder verwenden für die Übertragung der Zeitinformation jeweils ein Telegramm, das genau eine Minute lang ist.
1 zeigt das mit Bezugszeichen A bezeichnete Codierungsschema (Telegramm) der codierten Zeitinformation im Falle des deutschen Zeitzeichensenders DCF-77. Das Codierungsschema besteht vorliegend aus 59 Bits, wobei jeweils 1 Bit einer Sekunde des Zeitrahmens entspricht. Im Verlauf einer Minute kann damit ein so genanntes Zeitzeichen-Telegramm übertragen werden, das in binär verschlüsselter Form insbesondere eine Information zu Zeit und Datum enthält. Die ersten 15 Bits B enthalten eine allgemeine Codierung, die zum Beispiel Betriebsinformationen enthalten. Die nächsten 5 Bits C enthalten allgemeine Informationen. So bezeichnet R das Antennenbit, A1 bezeichnet ein Ankündigungsbit für den Übergang der mitteleuropäischen Zeit (MEZ) zur mitteleuropäischen Sommerzeit (MESZ) und zurück, Z1, Z2 bezeichnen Zonenzeitbits, A2 bezeichnet ein Ankündigungsbit für eine Schaltsekunde und S bezeichnet ein Startbit der codierten Zeitinformationen. Ab dem 21. Bit bis zum 59. Bit werden die Zeit- und Datumsinformationen im BCD-Code übertragen, wobei die Daten jeweils für die darauf folgende Minute gelten. Dabei enthalten die Bits im Bereich D Informationen über die Minute, im Bereich E Informationen über die Stunde, im Bereich F Informationen über den Kalendertag, im Bereich G Informationen über den Tag der Woche, im Bereich H Informationen über den Monat und im Bereich 1 Informationen über das Kalenderjahr. Diese Informationen liegen bitweise in codierter Form vor. Jeweils am Ende der Bereiche D, E und 1 sind so genannte Prüf-Bits P1, P2, P3 vorgesehen. Das sechzigste Bit des Telegramms ist nicht belegt und dient dem Zweck, den Beginn des nächsten Rahmens anzuzeigen. M bezeichnet die Minutenmarke und damit den Beginn des Zeitzeichentelegramms.
Die Struktur und die Bit-Belegung des in 1 dargestellten Codierungsschemas zur Übermittlung von Zeitzeichensignalen ist allgemein bekannt und beispielsweise in dem Artikel von Peter Hetzel, ”Zeitinformation und Normalfrequenz”, in Telekom Praxis, Band 1, 1993 beschrieben.
Die Übertragung der Zeitzeicheninformation erfolgt Amplituden-moduliert mittels einzelner Sekundenmarken. Die Modulation besteht aus einer Absenkung X1, X2 (oder einer Anhebung) des Trägersignals X zu Beginn jeder Sekunde, wobei zu Beginn jeder Sekunde – mit Ausnahme der neunundfünfzigsten Sekunde jeder Minute – im Falle eines vom DCF-77 Sender ausgesendeten Zeitzeichensignals die Trägeramplitude für die Dauer von 0,1 Sekunden X1 oder für die Dauer von 0,2 Sekunden X2 auf etwa 25% der Amplitude abgesenkt wird. Diese Absenkungen X1, X2 unterschiedlicher Dauer definieren jeweils Sekundenmarken bzw. in dekodierter Form Datenbits. Diese unterschiedliche Dauer der Sekundenmarken dient der binären Codierung von Uhrzeit und Datum, wobei Sekundenmarken mit einer Dauer von 0,1 Sekunden X1 der binären ”0” und solche mit einer Dauer von 0,2 Sekunden X2 der binären ”1” entsprechen. Durch das Fehlen der sechzigsten Sekundenmarke wird die nächstfolgende Minutenmarke angekündigt. In Kombination mit der jeweiligen Sekunde ist dann eine Auswertung der vom Zeitzeichensender gesendeten Zeitinformation möglich. 2 zeigt anhand eines Beispiels einen Ausschnitt eines solchen Amplitudenmodulierten Zeitzeichensignals. Die Auswertung der genauen Zeit und des genauen Datums ist allerdings nur dann möglich, wenn die 59 Sekundenbits einer Minute eindeutig erkannt werden und somit jedem dieser Sekundenmarken jeweils eindeutig eine ”0” oder eine ”1” zugeordnet werden kann.
Moderne Empfänger für Zeitzeichensignale weisen eine so genannte automatische Verstärkereinstellung auf, die häufig auch als AGC (AGC = Automatic Gain Control) oder als AGC-Verstärkerstufe bezeichnet wird. Mittels der automatischen Verstärkereinstellung ist es möglich, die Verstärkung automatisch auf einen entsprechenden Pegel des empfangenen Zeitzeichensignals anzugleichen und damit einer Änderung der Amplitude des empfangenen Zeitzeichensignals Rechnung zu tragen. Ohne automatische Verstärkereinstellung würde immer dieselbe Verstärkung verwendet, was zu einem unerwünschten Übersteuern bzw. Untersteuern führen würde. Vor allem für solche Signale, die in ihrer Übertragungsstrecke mehr oder weniger stark gedämpft werden, ist diese Art der Verstärkung besonders vorteilhaft. Mittels automatischer Verstärkereinstellung wird die Empfindlichkeit eines Verstärkers signifikant optimiert.
Beim Empfang der Zeitzeichensignale besteht allerdings das Problem, dass die empfangenen Zeitzeichensignale häufig durch Störsignale überlagert sind, welche zum Beispiel durch elektromagnetische Abstrahlung elektrischer und elektronischer Geräte in der Übertragungsstrecke vom Zeitzeichensendern zum Zeitzeichenempfänger sowie durch die elektrischen Komponenten innerhalb des Zeitzeichenempfängers selbst verursacht werden. Bei Vorhandensein einer automatischen Verstärkereinstellung würde dessen Verstärkung unerwünschterweise der durch das Störsignal verursachten Signaländerung nachgeführt werden. Problematisch daran ist allerdings, dass es je nach Art und Umfang dieser Störsignale zu einem fehlerhaften Empfang der Zeitzeichensignale kommen kann. ”Fehlerhaft” bedeutet, dass während der Dauer eines empfangenen Minutenprotokolls binäre Fehlentscheidungen getroffen werden, die zu einer fehlerhaften Auswertung von zumindest einem Datenbit des Minutenprotokolls führen. Die aus dem empfangenen Zeitzeichensignal abgeleitete Zeit wäre dann nicht mehr korrekt.
Treten nun bekannte elektrische Störungen auf, beispielsweise verursacht durch ein Weiterschalten eines Schrittmotors für die Zeigerstellung der Funkuhr, dann kann die automatische Verstärkereinstellung auf einen vor dem Auftreten einer Störung vorhandenen Verstärkungswert festgehalten werden. Dadurch wird verhindert, dass der Empfänger des Zeitzeichensignals durch ein Störungssignal bedingtes, unerwünschtes Nachführen der automatischen Verstärkereinstellung unempfindlicher wird. Dieses Prinzip lässt sich allerdings nur pauschal auf das gesamte empfangene Zeitzeichensignal anwenden und auch nur dann, wenn ein bekannter Störimpuls vorliegt. Eine gezielte Anwendung auf spezielle Sekundenimpulse bzw. Datenbits innerhalb des Minutenprotokolls ist mit diesem Verfahren aber nicht möglich.
Ein weiteres Problem ergibt sich, wenn das Protokoll des gesendeten Zeitzeichens sehr lang dauernde Sekundenimpulse vorsieht. Da die Zeitzeichensignale amplitudenmoduliert vorliegen, beginnt die AGC-Regelung im Empfänger bereits, den Verstärkungswert nachzuführen, wenn AGC-kritische Sekundenimpulse vorhanden sind. Bei AGC-kritischen Sekundenimpulsen sind unter Einbeziehung der Dynamik des AGCVerstärkers die Sekundenimpulse so lang, dass eine sekundenimpulsbedingte Änderung der Amplitude des Zeitzeichensignals bereits ein Nachführen der AGC-Verstärkung zur Folge hat. Diese Veränderung der AGC-Verstärkung führt unmittelbar dazu, dass bei einem nächsten Modulationssprung, das heißt am Ende des jeweils AGC-kritischen Sekundenimpulses, bei dem die Amplitude des Zeitzeichensignals wieder auf ihren Normalwert zurückkehrt, der Empfänger durch die nun vorliegende, größere Verstärkung übersteuert wird. Dies führt zu Verzerrungen im Empfänger beim nächsten Sekundenimpuls, da die Regelspannung und somit die automatische Verstärkereinstellung nicht mehr auf dem für die Feldstärke des empfangenen Zeitzeichensignals notwendigen Mittelwert steht. Dies kann je nach empfangenem Zeitzeichensignal zu einer Reduzierung der Empfangsempfindlichkeit führen, was der Benutzer der Funkuhr an einer reduzierten Reichweite bemerken wird.
Darüber hinaus besteht auch die Gefahr, dass die Dauer des darauf folgenden Sekundenimpulses fehlerhaft erkannt wird, was zu Fehlinterpretationen und im ungünstigsten Fall zu einer fehlerhaften Dekodierung führt.
Durch Beeinflussung der Regelspannung könnte das genannte Problem gelöst werden. Zwar ist eine Beeinflussung der Regelspannung und somit der einstellbaren Verstärkung grundsätzlich softwaremäßig realisierbar. Allerdings wäre hier eine außerordentlich aufwändige, insbesondere Speicherplatz intensive Software erforderlich. Diese Software dürfte eine automatische Verstärkereinstellung lediglich für die Fälle einer unerwünschten Störung sowie einer Veränderung der Mittelwert bezogenen Amplitude des Zeitzeichensignals vornehmen, nicht jedoch bei einer Sekundenimpuls bedingten Veränderung der Amplitude des Zeitzeichensignals. Um diese Funktionalität mit der entsprechenden Dynamik zu realisieren, wäre ein leistungsstarker Mikrokontroller erforderlich. Allerdings wird bei derzeitigen Funkuhranwendungen typischerweise ein einfacher 4-Bit Mikrokontroller verwendet, der die geforderte Dynamik für eine effektive Regelspannungsbeeinflussung nicht bzw. nur eingeschränkt zur Verfügung stellt. Eine komplette Implementierung einer softwaregesteuerten Regelspannungsbeeinflussung ist mit einem solchen Mikrocontroller nur begrenzt möglich, da diese die Möglichkeiten des Mikrokontroller sprengen würde. Ein leistungsstärkerer Mikrocontroller wird allein aus Kostengründen bei Funkuhren nicht eingesetzt.
Zum allgemeinen Hintergrund von Funkuhren und Empfängerschaltungen zum Empfang von Zeitzeichensignalen wird auf die DE 198 08 431 A1 , die DE 43 19 946 A1 , die DE 43 04 321 C2 , die DE 42 37 112 A1 und die DE 42 33 126 A1 verwiesen. Hinsichtlich der Informationsgewinnung und -verarbeitung von Zeitinformationen aus Zeitzeichensignalen wird auf die DE 195 14 031 C2 , die DE 37 33 965 C2 und die EP 042 913 B1 verwiesen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Empfänger zum Empfang von Zeitzeichensignalen mit einer Einrichtung zur automatischen Verstärkereinstellung eine verbesserte Systemempfindlichkeit bereitzustellen. Insbesondere soll auch die Fehlerhäufigkeit durch verfälschte Impulslängen reduziert werden.
Erfindungsgemäß wird zumindest eine dieser Aufgaben durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Empfängerschaltung für eine Funkuhr bzw. eine Funkuhr mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst.
Demgemäß ist vorgesehen:

– Ein Verfahren zur Gewinnung von Zeitinformationen aus empfangenen, amplitudenmodulierten Zeitzeichensignalen, welche aus einer Vielzahl von Zeitrahmen konstanter Dauer bestehen, wobei eine automatische Verstärkung zur Verstärkung der Zeitzeichensignale vorgesehen ist, mit den die Verfahrensschritten: (a) Das Telegramm zumindest eines empfangenen Zeitzeichensignals wird in einer ersten Speichereinrichtung hinterlegt; (b) Zumindest eine Änderung der Amplitude des Zeitzeichensignals wird im Voraus bestimmt, die länger als eine erste Dauer dauert; (d) Bei der im Voraus bestimmten Änderung wird die automatische Verstärkung festgehalten. (Patentanspruch 1)
– Eine Empfängerschaltung für eine Funkuhr oder Funkuhr zum Empfangen und zur Gewinnung von Zeitinformationen aus von einem Zeitzeichensender gesendeten Zeitzeichensignalen, mit einer ersten Speichereinrichtung, in der zumindest ein Telegramm eines Zeitzeichensignals hinterlegt ist, mit einer Verstärkereinrichtung zur Verstärkung eines empfangenen Zeitzeichensignals, die zumindest eine automatische Verstärkerstufe aufweist, deren Verstärkung auf die Amplitude des empfangenen Zeitzeichensignals anpassbar ist, mit einer Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Verstärkereinrichtung, die mit der Speichereinrichtung gekoppelt ist und die nach Maßgabe einer im Voraus bestimmten Änderung der Amplitude des Zeitzeichensignals, die länger als eine erste Dauer ist, die automatische Verstärkerstufe so ansteuert, dass deren Verstärkung bei der im Voraus bestimmten Änderung festgehalten bleibt. (Patentanspruch 15) Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

Die vorliegende Erfindung basiert darauf, zunächst das Telegramm des gesendeten Zeitzeichensignals in einer eigens dafür vorgesehenen Speichereinrichtung zu hinterlegen sowie eine Synchronisation der Auswertung auf den Start des gesendeten Zeitzeichentelegramms vorzunehmen. Dadurch kann exakt vorhergesagt werden, an welcher Stelle im Minutenprotokoll des Zeitzeichentelegramms und damit zu welchem Zeitpunkt ein AGC-kritischer Sekundenimpuls mit einer für die automatische Verstärkereinstellung bereits relevanten Länge zu erwarten ist. Die Idee der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, vorsorglich die automatische Verstärkung bzw. den AGC-Verstärker punktuell für solche Zeitpunkte festzuhalten, bei denen AGC-kritische Sekundenimpulse erwartet werden, so dass eine durch AGC-kritische Sekundenimpulse erfolgte Absenkung im Zeitzeichensignal die automatische Verstärkereinstellung nicht bzw. nur unwesentlich beeinflussen kann. Auf diese Weise wird verhindert, dass es zu einem unerwünschten Ausregeln und in Folge dessen zu einem Übersteuern des Empfängers bedingt durch eine Absenkung mit AGC-kritischer Dauer kommen kann.
Insbesondere lässt sich gezielt ein einzelner Sekundenimpuls aus dem Zeitzeichentelegramm herausgreifen, bei dem die automatische Verstärkereinstellung festgehalten werden soll. Die vorliegende Erfindung beschreibt somit ein besonders einfaches, jedoch nichtsdestotrotz sehr effektives Verfahren, bei der die Auswertesicherheit und die Empfangssicherheit durch ein gezieltes Manipulieren der automatischen Verstärkereinstellung signifikant erhöht werden.
Weitere Vorteile bestehen darin, dass der Empfänger einer Funkuhr nunmehr eine größere Systemempfindlichkeit aufweist, da Verzerrungen im Empfänger und Verfälschungen der Dauer der Sekundenimpulse stärker vermieden werden. Die Fehlerhäufigkeit durch verfälschte Sekundenimpulsdauern reduziert sich ebenfalls.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird am Ende der im Voraus bestimmten Absenkungen die fest gehaltene Verstärkung automatisch frei gegeben. Das Ende kann beispielsweise durch Messen der Dauer der AGC-kritischen Absenkung bestimmt werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Ende einer AGC-kritischen Absenkung auch direkt aus der Kenntnis der Dauer der Absenkung bestimmt werden. Die Dauer wird aus dem bekannten Zeitzeichentelegramm abgeleitet. Insofern kann auch ohne genaue Betrachtung des Zeitzeichensignals die Dauer und damit das Ende einer jeweils im Voraus bestimmten Absenkung zum Beispiel durch einen einfachen Zähler bestimmt werden.
In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung wird die automatische Verstärkung auf einen Verstärkungswert festgehalten, der zeitlich vor der im Voraus bestimmten Absenkung vorhanden war. Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass nach dem Ende der im Voraus bestimmten Absenkung die Verstärkung möglichst schnell wieder dem Nominalpegel des Zeitzeichensignals angeglichen wird.
In einer ersten vorteilhaften Alternative werden die im Voraus bestimmten Absenkungen anhand des hinterlegten Telegramms des Zeitzeichensignals bestimmt. Dieses Zeitzeichensignal und somit auch die relevanten, im Voraus bestimmten Absenkungen werden dann in einer eigens dafür vorgesehenen Speichereinrichtung hinterlegt.
Bei dieser ersten Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn das empfangene Zeitzeichensignal zuvor auf den Minutenbeginn des hinterlegten Telegramms synchronisiert wird. Nachdem das Zeitzeichensignal auf den Minutenbeginn synchronisiert ist, ist aus dem Telegramm heraus bekannt, an welcher Stelle einige der AGC-kritischen Absenkungen vorhanden sind. In diesem Fall muss der AGC-Verstärker lediglich zu diesen Zeitpunkten festgehalten werden.
In einer zweiten, ebenfalls sehr vorteilhaften Ausgestaltung wird die voraussichtliche Dauer einer Absenkung eines empfangenen Zeitzeichensignals während dessen Demodulation bzw. Auswertung bestimmt. Damit können solche Absenkungen, die länger sind als eine vorgegebene AGC-kritische Dauer, bestimmt werden. Insbesondere kann so nach Überschreiten einer vorgegebenen Zeitdauer noch während der Auswertung einer Absenkung des Zeitzeichensignals die voraussichtliche Gesamtdauer dieser Absenkung vorhergesagt werden. In diesem Fall ist es zweckmäßig, dass erst nach einer vorgegebenen Zeitdauer nach Beginn einer im Voraus bestimmten Absenkung die automatische Verstärkereinstellung festgehalten wird.
In einer dritten, ebenfalls sehr vorteilhaften Alternative kann während bzw. auch noch vor der Demodulation bzw. Auswertung einer Absenkung die Dauer dieser Absenkung durch Abschätzen deren voraussichtlicher Dauer bestimmt werden.
Diesem Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei verschiedenen, aufeinander folgenden Minutentelegrammen Datenbits vorhanden sind, die sich erfahrungsgemäß relativ selten ändern. Beispielsweise ändern sich die Daten Bits, die sich auf Statusinformationen bezeichnen und darüber hinaus auch die Datenbits, die sich auf die jeweilige Woche, den Monat und das Jahr beziehen, erfahrungsgemäß relativ selten. Sind diese Informationen von vorausgehenden Minutentelegrammen bekannt, beispielsweise indem sie in einer eigens dafür vorgesehene Speichereinrichtung hinterlegt sind, dann kann bei dem gerade aktuellen Minutentelegramm abgeschätzt werden, ob Datenbits vorhanden sind, die sich nicht ändern. Handelt es sich bei diesen Datenbits um AGC-kritische Datenbits, dann kann hier der entsprechende AGC-Verstärker angehalten werden, sofern ein solches AGC-kritisches Datenbit vorhanden ist. In einer zusätzlichen Ausgestaltung könnte vorgesehen sein, dass auf diese Weise jedem einzelnen Datenbit eine Wahrscheinlichkeit zugeordnet wird, die eine Aussage darüber gibt, ob es sich bei den einzelnen Datenbits um AGC-kritische oder nicht AGC-kritische Datenbits handelt. Je nach Applikation kann ab einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit für ein AGC-kritisches Datenbit der entsprechende AGC-Verstärker für dieses Datenbit festgehalten werden.
Für diese erfindungsgemäße Ausgestaltung, die es erlaubt, die voraussichtliche Dauer einer jeweiligen Absenkung im Voraus abzuschätzen, ist eine entsprechende Speichereinrichtung zur Hinterlegung der entsprechenden Dateninformationen sowie eine Auswerteeinrichtung, die die Datenbits vorangegangener Minutentelegramme auswertet erforderlich. Gegenüber den vorstehend beschriebenen zwei alternativen Verfahren ist dieses Verfahren zwar Hardware aufwändiger, jedoch muss hier die jeweilige Dauer einer Absenkung nicht im Voraus bestimmt werden. Darüber hinaus ist hier auch keine Synchronisation auf den Minutenbeginn erforderlich.
Die Zeitinformation liegt im Zeitzeichensignal bitweise vor, wobei ein Wert eines jeweiligen Datenbits sich aufgrund des zugeordneten Telegramms des Zeitzeichensenders aus einer Dauer einer Änderung der Amplitude des gesendeten Zeitzeichensignals ergibt. Einem jeweiligen Datenbit wird dabei ein (binärer) Wert zugeordnet, der aus dieser Dauer der Änderung abgeleitet ist. Dabei bezeichnet eine erste Dauer der Änderung in der Amplitude des Zeitzeichensignals einen ersten logischen Wert des Datenbits und eine zweite Dauer entsprechend einen zweiten logischen Wert des Datenbits. Diese erste und zweite Dauer werden durch das jeweilige Telegramm des Zeitzeichensenders vorgegeben.
Typischerweise bezeichnet der erste logische Wert eine logische ”0” (LOW, niedriger Spannungspegel) und der zweite logische Wert eine logische ”1” (HIGH, hoher Spannungspegel).
Denkbar wäre selbstverständlich auch eine umgekehrte Logik.
In den meisten Telegrammen eines von einem Zeitzeichensender gesendeten Zeitzeichensignals bezeichnet eine Änderung eine Absenkung der Amplitude des Zeitzeichensignals. Denkbar wäre hier selbstverständlich auch eine umgekehrte Logik, das heißt die binäre Kodierung würde hier durch Anhebung der Amplitude vorliegen.
Typischerweise ist die erste Dauer kleiner als die zweite Dauer. Die im Voraus bestimmten Absenkungen sind somit als Änderungen der zweiten Dauer im Zeitzeichensignal definiert.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die automatische Verstärkereinstellung lediglich für solche Absenkungen der Amplitude festgehalten, die bezüglich der Dynamik der automatischen Verstärkereinstellung eine AGC-kritische Dauer aufweisen, bei deren Überschreiten der AGC-Verstärker ohne Festhalten reagieren würde. Eine solche hinsichtlich der automatischen Verstärkereinstellung AGC-kritische Dauer entspricht damit zumindest der zweiten Dauer. Bei der ersten Dauer erfolgt also kein Festhalten der automatischen Verstärkereinstellung. Die erste Dauer ist typischerweise so gering, dass – je nach AGC-Dynamik – sich die automatische Verstärkereinstellung durch die jeweiligen Absenkungen der ersten Dauer nicht oder nicht wesentlich ändert. Die zweite Dauer, die AGC-kritische Absenkungen bezeichnet, ist typischerweise größer oder gleich 500 msec, insbesondere größer oder gleich 800 msec.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine zweite Speichereinrichtung vorgesehen, in der zumindest eine im Voraus bestimmte Absenkung bzw. deren Dauer der Amplitude des Zeitzeichensignals hinterlegt ist. Dort werden also solche Sekundenimpulse bzw. Absenkungen hinterlegt, die hinsichtlich der automatischen Verstärkereinstellung eine relevante Dauer aufweisen.
Die erste und/oder die zweite Speichereinrichtung können zum Beispiel als Software- oder Hardwarespeicher ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn die erste und die zweite Speichereinrichtung Bestandteil eines einzigen Speichers sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung können die verschiedenen Telegramme der verschiedenen Zeitzeichensender in Form einer Tabelle (Look up Table) in einem eigens dafür vorgesehenen integrierten Speicher hinterlegt sein. Im Falle eines integrierten Speichers kann dieser als RAM, ROM, SRAM oder dergleichen ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Telegramm auch als Hardwarelogik, zum Beispiel als PLD oder FPGA, implementiert sein.
In einer Ausgestaltung ist ein Demodulator vorgesehen, der das empfangene Zeitzeichensignal demoduliert. Ferner ist eine Steuer- und Auswerteeinrichtung vorgesehen, die die voraussichtliche Dauer einer Absenkung während der Demodulation des empfangenen Zeitzeichensignals im Voraus bestimmt.
In einer weiteren, sehr vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Referenztaktgenerator vorgesehen, der ein Referenztakt mit vorbestimmter Taktfrequenz bereitstellt. Ferner ist ein Zähler vorgesehen, der durch Zählen der Takte des Referenztaktes fortwährend ein Zählerstandssignal als Maß für die bereits verstrichene Dauer einer Absenkung erzeugt.
In einer Ausgestaltung wertet die Steuer- und Auswerteeinrichtung das Zählerstandsignal aus. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Zählerstandes, der einer vorgegebenen, zum Beispiel AGC-kritischen Dauer einer Absenkung entspricht, erzeugt die Steuer- und Auswerteeinrichtung ein Steuersignal. Diese vorgegebene Dauer wird so gewählt, dass sie der Dynamik der automatischen Verstärkereinstellung Rechnung trägt und bei kurzen Absenkungen, bei der die automatische Verstärkereinstellung nicht reagiert, auch kein Festhalten der automatischen Verstärkereinstellung vorsieht.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung hält im Falle eines Überschreitens des vorgegebenen Zählerstandes die Verstärkung der automatischen Verstärkerstufe fest.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die automatische Verstärkerstufe als Verstärkervorstufe ausgebildet. Die Verstärkereinrichtung weist darüber hinaus noch zumindest eine weitere Verstärkereinrichtung auf, die der automatischen Verstärkervorstufe nachgeschaltet angeordnet sind.
Da das erfindungsgemäße Verfahren sowohl Hardware basiert oder auch Software basiert verwendet werden kann, ist ein universeller Einsatz in den unterschiedlichsten Empfängeranordnungen in Funkuhren realisierbar.
Die Funktionalität der erfindungsgemäßen automatischen Verstärkereinstellung, insbesondere der Steuer- und Auswerteeinrichtung, der Zähler und/oder das Schieberegister können vorteilhafterweise Bestandteil einer Logikschaltung, insbesondere einer festverdrahteten Logikschaltung, sein. Diese Logikschaltung kann zum Beispiel eine FPGA-Schaltung oder eine PLD-Schaltung enthalten. Zwar lässt sich grundsätzlich die Funktionalität dieser Einrichtungen auch durch einen in der Funkuhr typischerweise ohnehin vorhandenen Mikrocontroller erfüllen. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht allerdings darin, dass das erfindungsgemäße Berücksichtigen AGC-kritischer Sekundenimpulse sowie die so modifizierte automatischen Verstärkereinstellung auf schaltungstechnisch sehr einfache Weise realisiert werden kann, ohne dass hier der Mikrocontroller in Anspruch genommen werden müsste.
Durch die Verwendung einer solchen Logikschaltung, die die genannten Einrichtungen aufweist, wird der Mikrocontroller entlastet und steht nun anderen Aufgaben zur Verfügung, so zum Beispiel der Decodierung und Auswertung des empfangenen Zeitzeichensignals, der Behandlung von Störungen im Zeitzeichensignal sowie anwenderspezifischen Aufgaben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt dabei:
1 das Codierungsschema (Zeitzeichentelegramm) einer zum Beispiel von dem Zeitzeichensender DCF-77 gesendeten codierten Zeitinformation;
2 einen Ausschnitt eines störungsfrei vom Zeitzeichensender DCF-77 gesendeten, amplitudenmodulierten Zeitzeichensignals mit 5 Sekundenmarken;
3 einen Ausschnitt eines vom amerikanischen Sender WWVB gesendeten Zeitzeichensignals, anhand dem das erfindungsgemäße Verfahren erläutert wird;
4 ein Blockschaltbild einer stark vereinfacht dargestellten Funkuhr zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In allen Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Signale – sofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
3 zeigt einen Ausschnitt eines vom amerikanischen Sender WWVB gesendeten Zeitzeichensignals, anhand dessen das erfindungsgemäße Verfahren erläutert wird. Es sei angemerkt, dass die Darstellung in 3 nicht geeignet sei, eine spezielle Kodierung nachzubilden, sondern lediglich beispielhaft angegeben wurde. Auch ist die Skalierung auf der Zeitachse t der besseren Übersichtlichkeit halber vergrößert dargestellt.
Der Ausschnitt in 3 zeigt drei vollständige Zeitrahmen Y1–Y3 des Zeitzeichensignals X. Die Dauer jedes Zeitrahmens Y1–Y3 beträgt genau T = 1000 msec. Das vom Zeitzeichensender WWVB ausgesendete Zeitzeichensignal X enthält zur binären Kodierung drei unterschiedliche Sekundenimpulse (Absenkungen), das heißt erste Absenkungen X1 der Dauer T1 = 200 msec, zweite Absenkungen X2 der Dauer T2 = 500 msec und dritte Absenkungen X3 der Dauer T3 = 800 msec. Die ersten Absenkungen X1 entsprechen der binären ”0” und die zweiten Absenkungen X2 entsprechen der binären ”1”, wobei jeweils eine binäre ”1” und ”0” jeweils einem Datenbit entspricht. Die dritten Absenkungen X3 treten im Telegramm des WWVB-Senders jeweils zu Beginn des Minutenprotokolls sowie als Positionsmarker alle 10 sec im Minutentelegramm auf.
Es sei nun angenommen, dass die automatische Verstärkereinstellung auf den Nominalpegel des gesendeten Zeitzeichensignals X eingestellt ist, also auf dem Mittelwert, der nahe am hohen Pegel liegt. Die automatische Verstärkereinstellung soll also möglichst nicht dem Pegel des Zeitzeichensignals X im Bereich der Absenkungen X1, X2, X3 nachgeführt werden. Es sei ferner angenommen, dass der AGC-Verstärker eine solche Dynamik aufweist, dass die automatische Verstärkungen ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei den Absenkungen X2, X3 dem Pegel des Zeitzeichensignals X folgen würde. Die erste Absenkung X1 ist mit der Dauer T1 = 200 msec so gering, dass aufgrund der Trägheit des AGC-Verstärkers die automatische Verstärkereinstellung dem Pegel des Zeitzeichensignals X nicht oder nur unwesentlich nachgeführt werden würde.
Erfindungsgemäß kann nun eines der nachfolgenden Verfahren eingesetzt werden:
Erstes Verfahren:
Es sei angenommen, dass das empfangene Zeitzeichensignal X auf dem Minutenbeginn des Zeitzeichentelegramms einsynchronisiert ist, dass also ein jeweiliger Sekundenbeginn Z bekannt ist.
Aus dem in einem Speicher hinterlegten Telegramm des empfangenen Zeitzeichensignals X ist bekannt, an welcher Stelle die Absenkungen X3 mit bezüglich des AGC-Verstärkers relevanter Dauer auftreten. Auch ist im Voraus bekannt, an welcher Stelle die übrigen Absenkungen X1, X2 vorhanden sind. Da nun das empfangene Zeitzeichensignal X auf den Beginn des Minutenprotokolls einsynchronisiert ist, sind die einzelnen Startzeitpunkte t1, t3, t5 jeweils als Sekundenbeginn Z bekannt. Die Endzeitpunkte t2, t4, t6 können sehr einfach über die Dauer T1–T3 der jeweiligen Absenkungen x1–x3 mittels eines Referenztakt getakteten Zählers bestimmt werden.
Somit muss der AGC-Verstärker lediglich ab dem jeweiligen Startzeitpunkt t5 der AGC-kritischen Absenkung X3 festgehalten werden. Am Ende t6 oder kurz nach dem Ende t6 dieser Absenkung X3 wird der AGC-Verstärker wieder freigegeben. Die Absenkung X3 führt damit zu keinem unerwünschten Nachführung der automatischen Verstärkereinstellung und hat somit keinerlei Auswirkung bei der Demodulation und Dekodierung des Zeitzeichensignals X.
Die anderen AGC-kritischen Absenkungen X2 können mit diesem Verfahren nicht festgestellt werden, da aus dem Telegramm heraus nicht bekannt ist, an welcher Stelle nun solche AGC-kritischen Absenkungen X2 vorhanden sind. Die Schwierigkeit besteht hier insbesondere darin, dass die Absenkungen X1, X2 bzw. die entsprechenden Datenbits beliebige, veränderliche Werte annehmen können je nachdem welche Funkuhr gesteuerte Zeit vorhanden isr. Demgegenüber sind allerdings die AGC-kritischen Absenkungen X3 im Falle eines vom WWVB-Senders gesendete Zeitzeichensignals X bekannt, da diese zu Beginn eines jeweiligen Minutentelegramms und jeweils nach 10 sec innerhalb eines Telegramms vorhanden sind.
Zweites Verfahren:
Bei dem zweiten, besonders vorteilhaften Verfahren wird die voraussichtliche Dauer T1–T3 einer Absenkung X1–X3 im Voraus bestimmt wird. Dies geschieht wie folgt (siehe 3).
Um zu ermitteln, ob es sich bei einer Absenkung X1–X3 nun um eine AGC-kritische Absenkung X2, X3 handelt, wird beginnend ab dem jeweiligen Sekundenbeginn Z dessen Dauer durch Zählen der Takte eines Referenztaktes CLK gezählt. Das Zählerstandssignal (Signal ”18”) ist dann ein Maß für die bereits verstrichene Dauer einer Absenkung X1–X3. Nach Überschreiten einer AGC-kritischen Dauer Δt, die größer ist als die Dauer T1 = 200 msec der ersten Absenkungen X1, ohne dass die Amplitude des Zeitzeichensignals X wieder auf den Nominalpegel zurückkehrt, muss es sich zwangsläufig um eine zweite oder dritte Absenkung X2, X3 handeln. Somit kann bereits unmittelbar nach Ablauf der Dauer T1 darauf geschlossen werden, ob es sich bei der vorliegenden Absenkung um eine AGC-unkritische Absenkung X1 oder um eine AGC-kritische Absenkung X2, X3 handelt. Hat das Zeitzeichensignal X am Ende dieser AGC-kritischen Dauer Δt, also zu den Zeitpunkten t7, t8 nicht wieder seinen Nominalpegel erreicht, dann wird ein Steuersignal (Signal ”19”) ausgegeben. Im Falle einer AGC-kritischen Absenkung X2, X3 wird die Verstärkung des AGC-Verstärkers nun sofort nach Ablauf der Dauer Δt festgehalten, also noch bevor diese die Verstärkung an die jeweilige Absenkung X2, X3 anpasst. Am Ende t4, t6 der Absenkungen X2, X3 wird die automatische Verstärkereinstellung durch Zurücksetzen des Steuersignals (Signal ”19”) wieder freigegeben.
Drittes Verfahren:
Alternativ zu den eben beschriebenen Verfahren kann eine AGC-kritische Absenkung X2, X3 auch durch Abschätzen der voraussichtlicher Dauer T2, T3 im Voraus bestimmt werden. Diesem Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, dass im Falle eines bekannten Telegramms eines gesendeten Zeitzeichensignals X nicht beliebige Dauern vorhanden sein können. Der Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, dass bei verschiedenen, aufeinander folgenden Minutentelegrammen Bereiche vorhanden sind, die sich über mehrere Minutentelegramme hinweg nicht ändern, zum Beispiel Bereiche, in die Statusinformationen, das Jahr, den Monat, die Woche beinhalten. Aus der Kenntnis derartiger Datenbits vorangegangene Minutentelegramm kann so abgeschätzt werden, an welcher Stelle AGC-kritische Absenkungen X2, X3 im aktuellen Minutentelegramm vorhanden sind und an welcher Stelle AGC-unkritische Absenkungen X1 vorhanden sind.
Voraussetzung dafür ist, dass die Informationen vorangegangene Telegramme in einer dafür vorgesehenen Speichereinrichtung abgelegt sind und auch entsprechend ausgewertet werden können, um daraus abschätzen zu können, ob bei dem aktuell vorliegenden Minutentelegramm AGC-kritische Absenkungen vorhanden sind und an welcher Stelle innerhalb des aktuellen Minutentelegramms diese voraussichtlich vorhanden sind.
4 zeigt ein Blockschaltbild einer stark vereinfacht dargestellten Funkuhr zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die mit Bezugszeichen 1 bezeichnete Funkuhr weist eine (oder auch mehrere) Antennen 2 zur Aufnahme der von dem Zeitzeichensender 3 gesendeten Zeitzeichensignale X auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Antenne 2 als Spule 14 mit Ferritkern ausgebildet, der ein kapazitives Element 15, zum Beispiel eine Kondensator, parallel zugeschaltet ist. Der Antenne 2 ist eine Empfängerschaltung 5 zum Empfangen der vom Sender 3 gesendeten und von der Antenne 2 aufgenommenen Zeitzeichensignale X nachgeschaltet. Die Empfängerschaltung 5 enthält typischerweise ein oder mehrere Filter, zum Beispiel ein Bandpassfilter und eine Gleichrichterschaltung zum Filtern und Gleichrichten des empfangenen Zeitzeichensignals X. Der Aufbau und die Funktionsweise einer solchen Empfängerschaltung 5 ist vielfach bekannt, beispielsweise aus den eingangs genannten Druckschriften, so dass darauf nicht näher eingegangen wird.
Ferner weist die Empfängerschaltung 5 eine Einrichtung zur automatischen Verstärkereinstellung – nachfolgend kurz als AGC-Schaltung 24 bezeichnet – auf. Diese AGC-Schaltung 20, deren Verstärkung automatisch auf die Amplitude eines gesendeten Zeitzeichensignals X angepasst wird, ist hier als AGC-Verstärkerstufe 24 ausgebildet, der also noch weitere Verstärkerstufen 25 nachgeschaltet sind.
Die Verstärkereinrichtung 24, 25 erzeugt ein verstärktes Ausgangssignal X', welches einer nachgeschalteten Demodulatorschaltung 7 zugeführt wird. Ferner ist eine Dekodierschaltung 6 vorgesehen, die der Demodulatorschaltung 7 nachgeschaltet ist und die der Dekodierung der im demoduliert Zeitzeichensignal X'' enthaltenen Information dient.
Die Dekodiereinrichtung 6 und Demodulatorschaltung 7 können Bestandteil der Empfängerschaltung 5 sein oder gesondert in der Funkuhr 1 vorgesehen sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Dekodiereinrichtung 6 und Demodulatorschaltung 7 Bestandteil einer programmgesteuerten Einrichtung 8. Als programmgesteuerte Einrichtung 8 ist typischerweise ein Mikrocontroller vorgesehen, der im Falle einer Funkuhr zum Beispiel als 4-Bit-Controller ausgebildet ist. Dieser Mikrocontroller 8 ist dazu ausgelegt, die von der Empfängerschaltung 5 bzw. der Dekodiereinrichtung 6 erzeugten Datenbits aufzunehmen und daraus eine exakte Uhrzeit und ein exaktes Datum zu errechnen. Aus der so errechneten Uhrzeit und Datum wird ein Signal 12 für die Uhrzeit und das Datum erzeugt.
Die Funkuhr 1 weist ferner eine elektronische Uhr 9 auf, deren Uhrzeit anhand des Uhrenquarzes 10 gesteuert wird. Die elektronische Uhr 9 ist mit einer Anzeige 11, zum Beispiel einem Display, verbunden, über welches die Uhrzeit angezeigt wird. Der Uhr 9 werden nun auch die Signale 12 zugeführt, woraufhin die Uhr 9 die angezeigte Zeit entsprechend korrigiert.
Erfindungsgemäß ist nun eine Speichereinrichtung 21 vorgesehen. Die Speichereinrichtung enthält einen ersten Speicherbereich 22 und einen zweiten Speicherbereich 23. Im ersten Speicherbereich 21 kann beispielsweise ein oder mehrere Zeitzeichentelegramme hinterlegt sein, die jeweils unterschiedlichen Zeitzeichensendern zugeordnet sind. Im zweiten Speicherbereich 23 sind dann die im Voraus bestimmten Absenkungen X2, X3, die bezogen auf ein jeweiliges Telegramm AGC-kritisch sind, abgelegt.
Die Speichereinrichtung 21 ist mit einer Steuer- und Auswerteeinrichtung 4 verbunden. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 4 entnimmt der Speichereinrichtung 21 die Informationen, an welcher Stelle AGC-kritische Absenkungen X2, X3 im gesendeten Zeitzeichensignal X vorhanden sind.
Die Steuer- und Auswerteeinrichtung 4 steuert entsprechend der von der Speichereinrichtung 21 aufgenommenen Information die AGC-Verstärkerstufe 24 derart an, dass deren Verstärkung im Falle einer im Voraus bestimmten, AGC-kritischen Absenkung X2, X3 festgehalten wird. Nach Beendigung bzw. kurz vor einer Beendigung der AGC-kritischen Absenkung X2, X3 wird die Verstärkung der AGC-Schaltung 24 wieder freigegeben, insbesondere zu einem vorgegebenen Zeitpunkt, zum Beispiel dem Sekundenbeginn.
Um die Informationen zu gewinnen, zu welchem Zeitpunkt des Zeitzeichensignals X nun eine AGC-kritische Absenkung X2, X3 vorhanden ist, ist die Steuer- und Auswerteeinrichtung 4 mit einer Zählereinrichtung 16 verbunden. Die als Aufwärtszähler ausgebildete Zählereinrichtung 16 wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel von dem Referenztakt CLK eines Referenztaktgenerators 10 getaktet. Als Referenztaktgenerator 10 wird vorteilhafterweise das Uhrenquarz 10 verwendet. Der Aufwärtszähler 16 wird bei jedem Sekundenbeginn Z, also bei einem Wechsel der Amplitude des Zeitzeichensignals X von ”HIGH” auf ”LOW”, auf Null gesetzt.
Der Sekundenbeginn Z eines jeweiligen Wechsels ist bekannt, da das Zeitzeichensignal X auf das Minutenprotokoll einsynchronisiert ist. Zusätzlich oder alternativ kann der Sekundenbeginn Z auch mittels eines (in 4 nicht dargestelltes) 2-Bit Schieberegisters ermittelt werden, dem eingangsseitig das demodulierte Zeitzeichensignal X'' zugeführt wird. Am Ausgangs des Schieberegisters liegt ein 2-Bit Ausgangssignal an, bei dem die beiden Ausgangsbits sich voneinander unterscheiden, sofern ein Wechsel der Amplitude des Zeitzeichensignals X'' vorliegt.
Der Zähler 16 zählt nun beginnend bei Null stetig die Takte des Referenztaktes CLK hoch. Der aktuelle Zählerstand des Zählers 16 ist ausgangsseitig als Zählerstandssignal 18 abgreifbar. Das Zählerstandssignal 18 ist ein Maß für die Dauer einer Absenkung X2, X3 des Zeitzeichensignals X''. Das entsprechende Zählerstandssignal mit dem jeweils aktuellen Zählerstand wird dann der Steuer- und Auswerteeinrichtung 4 zugeführt, die den Zählerstand und damit die Zeitdauer seit Beginn einer Absenkung X2, X3 auswertet. Übersteigt die so gemessene Zeit eine AGC-kritische Zeitdauer Δt, dann gibt die Steuer- und Auswerteeinrichtung 4 ein Steuersignal 19 aus, über welches die AGC-Verstärkerstufe 24 festgehalten wird.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
Insbesondere sei die Erfindung selbstverständlich nicht auf die vorstehenden Zahlenangaben beschränkt, die lediglich beispielhaft angegeben wurden.
Es versteht sich, dass auch die angegebene konkrete schaltungstechnische Variante lediglich ein mögliches Ausführungsbeispiel einer AGC-Einrichtung darstellt, die sehr einfach durch Austauschen einfacher Bauelemente oder Funktionseinheiten verändert werden kann.
Die Erfindung ist ferner nicht auf die angegebenen Zeitzeichensender beschränkt.
Diese wurden jeweils lediglich zum besseren Verständnis der Erfindung verwendet, ohne jedoch die Erfindung dahingehend zu beschränken.
Unter Funkuhren sollen darüber hinaus auch solche Uhren verstanden werden, bei denen die Übermittlung des Zeitzeichensignals drahtgebunden erfolgt, beispielsweise wie bei Uhrenanlagen üblich, die jedoch einen wie beschriebenen Aufbau aufweisen.
In den vorstehenden Ausführungsbeispielen wurde die Codierung jeweils durch eine Absenkung des Trägersignals zu Beginn eines Zeitrahmens realisiert. Es versteht sich von selbst, dass diese Codierung selbstverständlich auch durch eine Anhebung oder allgemein durch eine Änderung der Amplitude des Trägersignals realisiert werden kann.
Bezugszeichenliste

A: Codierungsschema
A1, A2: Ankündigungsbits
B: allgemeine Codierungsbits
C: allgemeine Datums- und Uhrzeitinformationen
D: Minutenbits
E: Stundenbits
F: Kalendertagsbits
G: Wochentagsbits
H: Kalendermonatsbits
I: Kalenderjahrbits
M: Minutenmarke
P1–P3: Prüfbits
R: Antennenbit
S: Startbit
Z1, Z2: Zonenzeitbits
CLK: Referenztakt
T: Dauer eines Zeitrahmens
T1–T3: Dauer einer Absenkung/Sekundenimpulses
t1–t8: Zeitpunkte
Δt: AGC-kritische Dauer
X: Zeitzeichensignal
X1–X3: Absenkungen eines Trägersignals, Sekundenimpuls
Y0–Y3: (Zeit-)Rahmen
Z: Sekundenbeginn
1: Funkuhr
2: (Empfangs-)Antenne
3: Zeitzeichensender
4: Steuer- und Auswerteeinrichtung
5: Empfängerschaltung
6: Dekodiereinrichtung
7: Demodulatorschaltung
8: programmgesteuerte Einrichtung, Mikrocontroller
9: elektronische Uhr
10: Uhrenquarz
11: Anzeige, Display
12: Signal für Uhrzeit und Datum
14: Spule
15: Kapazität
16: (Aufwärts-)Zähler
18: Zählerstandssignal
19: Steuersignal
20: Logikschaltung
21: Speichereinrichtung
22: erster Speicherbereich
23: zweiter Speicherbereich
24: AGC-Verstärkerstufe, AGC-Verstärker
25: weitere Verstärkerstufen

Claims

Verfahren zur Gewinnung von Zeitinformationen aus empfangenen, amplitudenmodulierten Zeitzeichensignalen (X), welche aus einer Vielzahl von Zeitrahmen (Y1–Y3) konstanter Dauer (T) bestehen, wobei eine automatische Verstärkung zur Verstärkung der Zeitzeichensignale (X) vorgesehen ist, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: (a) das Telegramm zumindest eines empfangenen Zeitzeichensignals (X) wird in einer ersten Speichereinrichtung (21, 22) hinterlegt; (b) zumindest eine Änderung (X2, X3) der Amplitude eines Zeitzeichensignals, die länger als eine erste Dauer (Δt) dauert, wird im Voraus bestimmt; (c) bei der im Voraus bestimmten Änderung (X2, X3) wird die automatische Verstärkung festgehalten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, (d) dass am Ende der im Voraus bestimmten Änderung (X2, X3) die automatische Verstärkung wieder freigegeben wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Verstärkung auf einen Verstärkungswert festgehalten wird, der zeitlich vor der im Voraus bestimmten Änderung (X2, X3) vorhanden war.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im Voraus bestimmten Änderungen (X2, X3) anhand des hinterlegten Telegramms des Zeitzeichensignals (X) bestimmt und in einer zweiten Speichereinrichtung (21, 23) hinterlegt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitzeichensignal (X) auf den Minutenbeginn des hinterlegten Telegramms synchronisiert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine voraussichtliche Dauer (T1–T3) einer Änderung (X1–X3) während der Demodulation und Auswertung des Zeitzeichensignals (X) im Voraus bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer (T1–T3) einer Änderung (X1–X3) der Amplitude durch Abschätzen deren voraussichtlicher Dauer (T1–T3) im Voraus bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Beginn oder erst nach der ersten Dauer (Δt) nach Beginn der im Voraus bestimmten Änderung (X2, X3) die automatische Verstärkung festgehalten wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitinformation im Zeitzeichensignal (X) bitweise vorliegt, wobei jeweils einem Zeitrahmen (Y1–Y3) zumindest ein Datenbit zugeordnet ist, wobei der Wert des jeweiligen Datenbits durch die Dauer (T1, T2) einer Änderung (X1, X2) der Amplitude des gesendeten Zeitzeichensignals (X) bestimmt ist, wobei eine erste Änderungsdauer (T1) der Änderung (X1) der Amplitude des Zeitzeichensignals (X) einem ersten logischen Wert des Datenbits und eine zweite Änderungsauer (T2) der Änderung (X2) einem zweiten logischen Wert des Datenbits entspricht.
Verfahren nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass der erste logische Wert eine logische Null und der zweite logische Wert eine logische Eins bezeichnet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Änderung (X1–X3) der Amplitude des Zeitzeichensignals (X) eine Absenkung (X1–X3) der Amplitude des Zeitzeichensignals (X) bezeichnet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Änderungsauer (T1) kleiner als die zweite Änderungsdauer (T2) ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die im Voraus bestimmten Änderungen (X2, X3) zumindest der zweiten Änderungsdauer (T2, T3) im Zeitzeichensignal (X) entsprechen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Änderungsdauer (T2) grösser als oder gleich 500 msec, insbesondere grösser als oder gleich 800 msec, ist.
Empfängerschaltung (5) für eine Funkuhr oder Funkuhr (1) zum Empfangen und zur Gewinnung von Zeitinformationen aus von einem Zeitzeichensender (3) gesendeten Zeitzeichensignalen (X), insbesondere zum Betreiben eines Verfahrens entsprechend einem der vorherigen Ansprüche, mit einer ersten Speichereinrichtung (21, 22), in der zumindest ein Telegramm eines Zeitzeichensignals (X) hinterlegt ist, mit einer Verstärkereinrichtung (24, 25) zur Verstärkung eines empfangenen Zeitzeichensignals (X), die zumindest eine automatische Verstärkerstufe (24) aufweist, deren Verstärkung auf die Amplitude des empfangenen Zeitzeichensignals (X) anpassbar ist, mit einer Steuereinrichtung (4) zur Ansteuerung der Verstärkereinrichtung (24, 25), die mit der Speichereinrichtung (21, 22) gekoppelt ist und die nach Massgabe einer im Voraus bestimmten Änderung (X2, X3) der Amplitude des Zeitzeichensignals (X), die länger als eine erste Dauer (Δt) ist, die automatische Verstärkerstufe (24) so ansteuert, dass deren Verstärkung bei der im Voraus bestimmten Änderung (X2, X3) festgehalten bleibt.
Empfängerschaltung oder Funkuhr nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Speichereinrichtung (21, 23) vorgesehen ist, in der zumindest eine im Voraus bestimmte Änderung (X2, X3) der Amplitude des Zeitzeichensignals (X) hinterlegt ist, die länger als die erste Dauer (Δt) dauert.
Empfängerschaltung oder Funkuhr nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Demodulator (7) vorgesehen ist, der das empfangene Zeitzeichensignal (X) demoduliert, und dass eine Auswerteeinrichtung (4) vorgesehen ist, die die voraussichtliche Dauer (T1–T3) einer Änderung (X1–X3) während der Demodulation des empfangenen Zeitzeichensignals (X) im Voraus bestimmt und/oder abschätzt.
Empfängerschaltung oder Funkuhr nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, – dass ein Referenztaktgenerator (10) zur Bereitstellung eines Referenztaktes (CLK) vorgesehen ist, – dass ein Zähler (16) vorgesehen ist, der durch Zählen der Takte des Referenztaktes (CLK) ein Zählerstandssignal (18) als Mass für die Dauer (T1–T3) einer Änderung (X1–X3) bestimmt, – dass eine Steuer- und Auswerteeinrichtung (4) vorgesehen ist, die das Zählerstandssignal (18) auswertet und die bei Überschreiten eines vorgegebenen Zählerstandes, der der ersten Dauer (Δt) entspricht, ein erstes Steuersignal (19) erzeugt, dessen Vorhandsein die Verstärkung der automatischen Verstärkerstufe (24) festhält.
Empfängerschaltung oder Funkuhr nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkereinrichtung (24, 25) eine Verstärkervorstufe (24) zur automatischen Verstärkereinstellung aufweist und dass die Verstärkereinrichtung (24, 25) weitere Verstärkerstufen (25) aufweist, die der Verstärkervorstufe (24) nachgeschaltet angeordnet sind.
Empfängerschaltung oder Funkuhr nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinrichtung (4) und/oder der Zähler (16) Bestandteil einer Logikschaltung (20), insbesondere einer festverdrahteten Logikschaltung (20), sind.