DE10361593A1 - Verfahren zur Bestimmung des Sekundenbeginns aus einem gesendeten Zeitzeichensignal - Google Patents

Verfahren zur Bestimmung des Sekundenbeginns aus einem gesendeten Zeitzeichensignal Download PDF

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    • G04HOROLOGY
    • G04RRADIO-CONTROLLED TIME-PIECES
    • G04R20/00Setting the time according to the time information carried or implied by the radio signal
    • G04R20/08Setting the time according to the time information carried or implied by the radio signal the radio signal being broadcast from a long-wave call sign, e.g. DCF77, JJY40, JJY60, MSF60 or WWVB
    • G04R20/12Decoding time data; Circuits therefor

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Sekundenbeginns aus einem Zeitinformationen enthaltenden, gesendeten Zeitzeichensignal, welches aus einer Vielzahl von Zeitrahmen konstanter Dauer besteht, wobei eine erste Änderung der Amplitude des gesendeten Zeitzeichensignals innerhalb eines jeweiligen Zeitrahmens einen Sekundenbeginn bezeichnet, wobei zur Bestimmung des Sekundenbeginns eines Zeitrahmens eine vorbestimmte Anzahl von Takten eines Referenztaktes, beginnend ab einem bekannten Sekundenbeginn eines zeitlich vorausgehenden Zeitrahmens, abgezählt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Empfängerschaltung bzw. eine Funkuhr zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Sekundenbeginns aus einem Zeitinformationen enthaltenden, gesendeten Zeitzeichensignal. Die Erfindung betrifft ferner eine Empfängerschaltung für eine Funkuhr bzw. eine Funkuhr 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, wie zum Beispiel in Großbritannien, Japan, China und in den USA, 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 einen Zeit-Rahmen, der 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 das Monat und im Bereich I Informationen über das Kalenderjahr. Diese Informationen liegen bitweise in codierter Form vor. Jeweils am Ende der Bereiche D, E und I 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.
  • Diese 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. Problematisch daran ist, dass die empfangenen Zeitzeichensignale durch Störsignale überlagert werden können, die aufgrund von Störfeldern elektrischer oder elektronischer Geräte, zum Beispiel in der unmittelbaren Umgebung des Empfängers, entstehen. Je nach Art und Umfang dieser Störsignale kann es zu einer Störung des Empfangs der Zeitzeichensignale kommen.
  • 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.
  • Um eine sehr gute Auswertung der Sekundenmarken bzw. der entsprechenden Dauer der Absenkung zu erhalten, ist es wesentlich, eine möglichst genaue Information über den Beginn dieser Sekundenmarken bzw. Absenkungen zu besitzen. Der Beginn einer Absenkung wird nachfolgend auch als Sekundenbeginn bezeichnet.
  • In der DE 37 33 965 C2 ist ein Verfahren zur Informationsgewinnung aus gestörten Daten eines Zeitzeichensenders beschrieben. Bei diesem Verfahren wird das vom Empfänger bereit gestellte Signal mit einer vorgegebenen Frequenz abgetastet. In einem Zeitintervall eines Rahmens (Sekunde) werden die Abtastwerte an den entsprechenden Zeitstellen aufaddiert, so dass sich dann nach einiger Zeit ein mittlerer Signalverlauf ausbildet. Zum Bestimmen des Sekundenbeginns wird eine Korrelation zwischen dem aus mehreren Sekundenverläufen gewonnenen, mittleren Signal und einem Modellsignal verwendet. Das in der DE 37 33 965 C2 beschriebene Verfahren weist allerdings den erheblichen Nachteil auf, dass zur Synchronisation der Funkuhr auf den Sekundenbeginn ein aus den Signalverläufen mehrerer Zeitrahmen gewonnenes Signal mit einem Modellsignal verglichen werden muss. Die Bereitstellung des Modellsignals in Form einer Tabelle oder einer Berechnungsvorschrift hat zur Folge, dass ein zusätzlicher Speicher bereitgestellt werden muss. Darüber hinaus erfordert auch die Durchführung dieses Vergleichs einen außerordentlich hohen rechnerischen Aufwand.
  • In der DE 195 14 036 C2 ist ein dazu verbessertes, weiter entwickeltes Verfahren zur Bestimmung des Sekundenbeginns bei einem Zeitzeichensignal beschrieben. Auch hier werden die vom Zeitzeichensender gesendeten und vom Empfänger der Funkuhr empfangenen Zeitzeichensignale über mehrere Rahmen (Sekunden) hinweg abgetastet. Die Abtastwerte des Zeitzeichensignals werden auch in einer dafür vorgesehenen Speichereinrichtung abgelegt. Zur Bestimmung des Sekundenbeginns wird aus den gespeicherten Abtastwerten ein mittlerer Signalverlauf bestimmt, wobei das Minimum des mittleren Signalverlaufs als Beginn der Sekundenabsenkung und damit als Sekundenbeginn gewertet wird.
  • In den beiden beschriebenen Verfahren zur Bestimmung des Sekundenbeginns wird also jeweils das empfangene Zeitzeichensignal abgetastet und ausgewertet und aus den ausgewerteten Abtastwerten der Sekundenbeginn abgeleitet. Dieses Verfahren ist sehr verlässlich, allerdings nur so lange, wie das vom Empfänger der Funkuhr empfangene Zeitzeichensignal dem gesendeten Zeitzeichensignal entspricht. Diese Übereinstimmung von gesendetem und empfangenen Zeitzeichensignal ist allerdings relativ selten. In der Realität ist das gesendete Zeitzeichensignal mehr oder weniger stark mit Störsignalen überlagert. Diese Störsignale, die typischerweise in der Übertragungsstrecke zwischen Funkuhrsender und Funkuhrempfänger und auch innerhalb des Empfängerteils der Funkuhr auftreten, können die Signalform des gesendeten Zeitzeichensignals mitunter sehr stark verändern.
  • Dies kann sogar soweit gehen, dass zum tatsächlichen Sekundenbeginn das empfangene Zeitzeichensignal mit einem derart starken Störimpuls überlagert ist, dass dieser tatsächliche Sekundenbeginn sich aus dem abgetasteten Kurvenverlauf nicht mehr richtig ableiten lässt. Mit den oben beschriebenen, bekannten Verfahren zur Bestimmung des Sekundenbeginns wird daher ein Sekundenbeginn ermittelt, der zeitlich nach (oder zuweilen auch vor) dem tatsächlichen Sekundenbeginn vorhanden ist. Mitunter kann es auch dazu kommen, dass während der Zeitdauer einer Absenkung (Sekundenmarke) das Zeitzeichensignal mit einem derart starken Störimpuls überlagert ist, dass der Sekundenbeginn für eben diesen Zeitrahmen gar nicht detektiert werden kann, was letztendlich zur Folge hat, dass das entsprechende Datenbit gar nicht dekodiert werden kann. Im ungünstigsten Falle kann es auch dazu kommen, dass auf Grund der zeitlichen Verschiebung des durch Abtastung gemes senen Sekundenbeginns das entsprechende Datenbit fehlerhaft dekodiert wird. Zum Beispiel könnte der Sekundenbeginn soweit zeitlich verschoben detektiert werden, dass statt einer 200 msec dauernden Absenkung für eine logische Eins eine 100 msec dauernde Absenkung für eine logische Null erfasst wird. Dies kann unmittelbar zur Folge haben, dass die falsche Zeit angezeigt wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes, insbesondere verlässlicheres Verfahren zur Bestimmung des Sekundenbeginns aus dem von einem Empfänger einer Funkuhr empfangenen Zeitzeichensignal bereitzustellen. Insbesondere soll auch ein vereinfachtes Verfahren zur Bestimmung des Sekundenbeginns bereitgestellt 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 13 gelöst.
  • Demgemäß ist vorgesehen:
    • – Ein Verfahren zur Bestimmung des Sekundenbeginns aus einem Zeitinformationen enthaltenden, gesendeten Zeitzeichensignal, welches aus einer Vielzahl von Zeitrahmen konstanter Dauer besteht, wobei eine erste Änderung der Amplitude des gesendeten Zeitzeichensignals innerhalb eines jeweiligen Zeitrahmens einen Sekundenbeginn bezeichnet und wobei zur Bestimmung des Sekundenbeginns eines Zeitrahmens eine vorbestimmte Anzahl von Takten eines Referenztaktes beginnend ab einem bekannten Sekundenbeginn eines zeitlich vorausgehenden Zeitrahmens abgezählt wird. (Patentanspruch 1)
    • – Eine Empfängerschaltung für eine Funkuhr oder Funkuhr zum Empfangen und zur Gewinnung von Zeitinformationen aus von einem Zeitzeichensender gesendeten Zeitzeichensignalen, mit einer Einrichtung zur Bestimmung des Sekundenbeginns der Zeitrahmen, die durch Abzählen der Takte des Referenztaktes beginnend ab einem bereits bekannten Sekundenbeginn den Sekundenbeginn eines nachfolgenden Zeitrahmens insbesondere mittels eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche berechnet. (Patentanspruch 13)
  • Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass das gesendete Zeitzeichensignal aus einer Vielzahl von Zeitrahmen konstanter Zeitdauer besteht. Ausgehend davon besteht die Idee der vorliegenden Erfindung nun darin, dass nicht notwendigerweise für jeden Zeitrahmen jeweils der entsprechende Sekundenbeginn durch Auswertung der Abtastwerte oder durch Detektieren einer Änderung im Amplitudenverlauf des Zeitzeichensignals bestimmt werden muss. Für die Bestimmung des Sekundenbeginns muss nur einmal ein tatsächlicher Sekundenbeginn ermittelt werden. Ist einmal ein Sekundenbeginn bekannt, dann muss für die Bestimmung der Sekundenbeginne der nachfolgenden Zeitrahmen lediglich jeweils die Dauer eines Zeitrahmens bzw. Vielfache davon beginnend vom ersten Sekundenbeginn aufaddiert werden. Der besondere Vorteil besteht hier darin, dass zur Bestimmung des Sekundenbeginns nun nicht mehr das eigentliche, gegebenenfalls mit einem Störsignal überlagerte Zeitzeichensignal herangezogen werden muss.
  • Die Bestimmung der Dauer eines Zeitrahmens erfolgt vorteilhafterweise unter Verwendung eines Zählers. Eine erste Änderung des Zeitzeichensignals startet diesen Zähler, der mit einem vorbestimmten, konstanten Referenztakt getaktet wird. Tritt nach der bekannten Dauer, die etwa der Dauer eines Zeitrahmens entspricht, wieder eine Absenkung ein, so wird dies als tatsächlicher Sekundenbeginn gewertet. Ist einmal der tatsächliche Sekundenbeginn ermittelt worden, dann kann ab diesem Zeitpunkt ein jeweiliger Sekundenbeginn bezogen auf die Zeitrahmen durch den Zählerstand des Zählers ermittelt werden. In der Folge kann der Zähler nun bei jedem Sekundenbeginn zurückgesetzt und wieder erneut gestartet werden. Der Zähler generiert nun jeweils nach der Dauer eines Zeitrahmens einen Startimpuls, der den errechneten Sekundenbeginn eines nachfolgenden Zeitrahmens anzeigt. Die Auswertung der in dem empfangenen Zeitzeichensignal enthaltenen Zeitinformation startet nun zu dem durch den Zählerstand des Zählers berechneten Zeitpunkt des Sekundenbeginns. Störungen, mit welchen das empfangene Zeitzeichensignal überlagert ist, wirken sich damit nicht mehr so gravierend bei der Ermittlung des Sekundenbeginns aus, wie dies bei bekannten Anordnungen der Fall ist. Erfindungsgemäß kann der Sekundenbeginn nun auch bei einem mehr oder weniger stark gestörten Signal ermittelt werden.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung zur Bestimmung des Sekundenbeginns kann schaltungstechnisch auch sehr einfach ausgestaltet werden, da der ohnehin vorhandene Zähler für die Auswertung und Dekodierung einer Änderung der Amplitude des Zeitzeichensignals sowohl für die Auswertung der entsprechenden Zeitzeicheninformation als auch für die Bestimmung des Sekundenimpulses verwendet werden kann.
  • Sehr häufig entspricht allerdings der berechnete Sekundenbeginn nicht exakt dem tatsächlichen Sekundenbeginn, so dass es zu einer geringen Zeit-Verschiebung des berechneten Sekundenbeginns bezogen auf den tatsächlichen Sekundenbeginn im Zeitzeichensignal kommen kann. Durch Addition dieser Verschiebungen über mehrere Zeitrahmen hinweg kann es folglich dazu kommen, dass sich der berechnete Sekundenbeginn mit der Zeit immer weiter von dem tatsächlichen Sekundenbeginn entfernt. Die Ursache für diese Verschiebungen liegen vor allem bei dem Referenztaktgenerator, der nicht immer einen exakt vorgegebenen Referenztakt erzeugt. Diese Abweichungen bei der Referenztakterzeugung gilt es aber zu unterdrücken.
  • Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, wenn für derartige Applikationen eine Einrichtung zur Regelspannungsbeeinflussung bereitgestellt wird, die einen Offset im Signalverlauf zu Beginn einer jeweiligen Sekunde kompensiert. Eine Regelspan nungsbeeinflussung bzw. eine Kompensation eines Offsets im Signalverlauf lässt sich zum Beispiel per Software realisieren. Allerdings erfordert diese Art der Regelspannungsbeeinflussung einen außerordentlich hohen Rechenaufwand. Dies kann aber nicht mehr durch die in einer Funkuhr vorhandene Recheneinrichtung durchgeführt werden, da eine komplette Implementierung dieser Regelspannungsbeeinflussung die Möglichkeiten herkömmlicher, für Funkuhren bzw. deren Empfängerschaltungen vorgesehene Controller sprengt. Auch soll gerade dieser Rechenaufwand möglichst reduziert werden.
  • Der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht nun auch darin, dass mit den ohnehin vorhandenen Mitteln eine einfache Regeleinrichtung zum Kompensieren eines gegebenenfalls vorhandenen Offsets bereitgestellt wird. Um einen ungenauen Start und damit Abweichungen des Referenztaktes zu einer Zeitmarke (zum Beispiel des Sekundenbeginns) des empfangenen Zeitzeichensignals zu kompensieren, ist daher eine erfindungsgemäße Kompensationsschaltung vorgesehen, die diese Abweichung nachregelt. Diese Regelung arbeitet wie folgt: Tritt zum Beispiel in einem betrachteten Zeitrahmen der tatsächliche Sekundenbeginn früher als der errechnete Sekundenbeginn auf, so wird in einer der nachfolgenden Zeitrahmen zur Bestimmung des Sekundenbeginns zumindest ein Takt übersprungen, so dass dort der für diesen Zeitrahmen errechnete Sekundenbeginn um die Zeit eines Taktes vorgezogen wird. Kommt der errechnete Sekundenbeginn später als der tatsächliche Sekundenbeginn, dann wird für zumindest einen der nachfolgenden Zeitrahmen ein zusätzlicher Takt eingefügt, wodurch somit der für den entsprechenden Zeitrahmen erwartete Sekundenbeginn sich um die Dauer eines Taktes verzögert. Auf diese Weise lässt sich eine sehr einfache Regelung implementieren.
  • Die erfindungsgemäße Empfängerschaltung bzw. die entsprechende Funkuhr hat vorteilhafterweise eine höhere Systemempfindlichkeit, da Störungen zu Beginn eines jeweiligen Zeitrahmens nicht berücksichtigt werden. Verfälschungen der Dauer einer Änderung können durch die Regeleinrichtung vorteilhafterweise vermieden werden. Die Fehlerhäufigkeit durch auf Grund von Störimpulsen verfälschte Dauer einer Änderung wird somit reduziert, was letztendlich zu einer besseren Empfindlichkeit der Empfängerschaltung führt. Die wie vorstehend beschrieben rein digitale Regelung zur Kompensation eines Offsets bzw. einer Abweichung bei der Bestimmung des Sekundenbeginns macht externe Bauelemente und toleranzbehaftete analoge Schaltungsteile überflüssig. Auf diese Weise wird der durch die Regelung bzw. Kompensation gewonnene Vorteil nicht durch Toleranzen dieser Schaltungsteile zunichte gemacht. Darüber hinaus lässt sich die Empfängerschaltung zusätzlich relativ einfach implementieren, da die rein digitale Regelung zum Beispiel durch den in der Funkuhr ohnehin vorhandenen Mikrocontroller durchgeführt werden kann. Die Regelung selbst erfordert einen relativ geringen Rechenaufwand, so dass der Mikrocontroller durch die Regelung in seiner Funktion nur unerheblich beeinträchtigt wird.
  • Für die Bestimmung des Sekundenbeginns eines Zeitrahmens wird vorteilhafterweise ab einem Sekundenbeginns des unmittelbar vorausgehenden Zeitrahmens gezählt. Dies ist insbesondere schaltungstechnisch empfehlenswert, da der entsprechende Zähler hier jeweils am Ende eines Zeitrahmens wieder zurückgesetzt und erneut gestartet werden kann. Dies ermöglicht auch die Verwendung eines schaltungstechnisch einfachen Niederbitzählers.
  • Wird ein Zeitzeichensignal erstmals empfangen, ist ein Sekundenbeginn zunächst nicht bekannt. Zur erfindungsgemäßen Ermittlung der Sekundenbeginne nachfolgender Zeitrahmen muss zunächst einmal erstmalig ein Sekundenbeginn bestimmt werden, ab dem die Sekundenbeginne nachfolgender Zeitrahmen ermittelt werden können. Hierzu wird zunächst ein Beginn einer ersten Änderung eines Zeitzeichensignals ermittelt. Durch Auszählen der aus dem Telegramm des Zeitzeichensignals heraus bekannten Dauer einer Änderung, die wie eingangs erwähnt lediglich we nige vorgegebene Dauern aufweisen können, werden ermittelt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass es sich bei dieser ersten Änderung nicht um eine Störung im Zeitzeichensignal handelt. Ist dies eindeutig bekannt und erfolgt nach etwa einer Sekunde nach Beginn dieser ersten Änderung eine erneute Änderung im Signalverlauf des Zeitzeichensignals, dann wird der Beginn dieser erneuten Änderung als Sekundenbeginn gewertet. Zusätzlich oder alternativ kann zur Bestimmung des ersten Sekundenbeginns auch ein Verfahren verwendet werden, wie es in der eingangs erwähnten DE 195 14 036 C2 oder DE 37 33 965 C2 beschrieben ist.
  • Vorteilhafterweise wird die Dauer eines Zeitrahmens durch Zählen der Takte eines Referenztaktes bestimmt. Dieser Referenztakt weist eine bekannte Referenzfrequenz auf. Als Referenztakt wird vorteilhafterweise ein Taktsignal mit möglichst konstanter, vorgegebener Taktfrequenz verwendet, das somit eine vorbestimmte Taktanzahl pro Zeitrahmen aufweist.
  • Als Referenztakt sollte vorzugsweise ein Taktsignal verwendet werden, bei dem die Dauer eines Taktes Idealerweise weniger als 10 % der Dauer der durch das Telegramm des Zeitzeichensignals vorgegebenen zeitlich kürzesten Änderung, also der zeitlich kürzesten Sekundenmarke, beträgt. Idealerweise beträgt die Dauer eines Taktes weniger als 5 % der Dauer der zeitlich kürzesten Änderung. Wird zum Beispiel ein Referenztakt mit einer Referenzfrequenz von 128 Hz verwendet – dies entspricht etwa dem 256. Teil der Frequenz eines Uhrenquarzes – und beträgt ein Zeitrahmen etwa eine Sekunde, dann muss der Zähler zur Bestimmung des Sekundenbeginns des nächsten – Zeitrahmens genau 128 Takte hochzählen. Ein einzelner Takt entspricht dabei 7,8 msec. Da im Falle des vom Sender DCF-77 ausgesendeten Zeitzeichensignals die Änderungen (Absenkungen, Sekundenmarken) im Zeitzeichensignal entweder 100 msec oder 200 msec dauern, muss sichergestellt werden, dass die Dauer eines Taktes ausreichend geringer ist als die 100 msec dauernde Änderung. Wird nämlich ein Korrekturtakt zur Kompensa tion einer Abweichung bei der Bestimmung des Sekundenbeginns eingefügt, dann darf dieser eingefügte oder übersprungene Takt die Dekodierung und Auswertung der entsprechenden Zeitinformation nicht verfälschen. Im vorliegenden Fall beträgt der Korrekturtakt mit 7,8 msec weniger als 10 % der 100 msec dauernden Änderung. Ein Fehler in dieser Größenordnung hat somit kaum eine Auswirkung auf die Auswertung der Zeitinformation. Die Regelung bzw. Kompensation einer Abweichung ist aber dennoch so schnell, dass Abweichungen ausreichend schnell ausgeregelt werden.
  • 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 sind durch das Telegramm des Zeitzeichensenders vorbestimmt.
  • 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 liegt hier durch Anhebung der Amplitude vor.
  • Die erfindungsgemäße Empfängerschaltung bzw. Funkuhr benötigt lediglich einen Referenztaktgenerator zur Bereitstellung eines Referenztaktes, einen Zähler, der die Takte des Referenztaktes kontinuierlich hochzählt und dessen Zählerstand angibt, wann der nächste Sekundenbeginn sein müsste, sowie eine Einrichtung zur Bestimmung des jeweiligen Sekundenbeginns, der den Zählerstand ausliest, auswertet und nach einer vorbestimmten Anzahl von Takten, die Idealerweise genau einem Zeitrahmen des Zeitzeichensignals entspricht, den neuen Sekundenbeginn bestimmt.
  • Die Funktionalität der Regeleinrichtung und/oder der Einrichtung zur Bestimmung des Sekundenbeginns lässt sich vorteilhafterweise durch eine festverdrahtete Logikschaltung realisieren. Diese Logikschaltung kann zum Beispiel eine FPGA-Schaltung oder eine PLD-Schaltung enthalten. Zwar lässt sich grundsätzlich die Funktionalität dieser Einrichtungen durch einen in der Funkuhr typischerweise ohnehin vorhandenen Mikrocontroller, z. B. dem 4-Bit-Mikrocontroller erfüllen. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht allerdings darin, dass mittels der Logikschaltung die Ermittlung des Sekundenbeginns sowie eine Regelspannungsbeeinflussung auf sehr einfache Weise realisiert werden kann, ohne dass hier der Mikrocontroller in Anspruch genommen werden müsste. Der Mikrocontroller steht nun anderen Aufgaben zur Verfügung, so z. B. zur Decodierung und Auswertung des Zeitzeichensignals, zur Behandlung von Störungen im Zeitzeichensignal sowie anwenderspezifische Aufgaben.
  • Als Referenztaktgenerator ist ein solcher Taktgenerator vorgesehen, der einen Referenztakt mit vorbestimmter, möglichst konstanter Taktfrequenz bereitstellt. In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung ist für den Referenztaktgenerator ein Uhrenquarz vorgesehen.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt dabei:
  • 1 das Kodierungsschema (Zeitzeichentelegramm) einer von dem Zeitzeichensender DCF-77 gesendeten kodierten Zeitinformation;
  • 2 einen Ausschnitt eines störungsfrei vom Zeitzeichensender gesendeten, Amplituden-modulierten Zeitzeichensignals mit 5 Sekundenmarken;
  • 3 in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt eines Zeitzeichensignals und die entsprechenden Takte eines Referenztaktes, anhand der das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Sekundenbeginns erläutert wird;
  • 4 einen weiteren Ausschnitt aus einem Zeitzeichensignal, anhand dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Kompensation einer Abweichung bei der Bestimmung des Sekundenbeginns erläutert wird;
  • 5 einen weiteren Ausschnitt aus dem Zeitzeichensignal, anhand dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Kompensation einer Abweichung bei der Bestimmung des Sekundenbeginns erläutert wird;
  • 6 einen Ausschnitt aus einem Zeitzeichensignal, anhand dem das erfindungsgemäße Verfahren zur erstmaligen Bestimmung des Sekundenbeginns erläutert wird;
  • 7 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 den selben Bezugszeichen versehen worden.
  • 3 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt eines Zeitzeichensignals und die entsprechenden Takte eines Referenztaktes, anhand der das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Sekundenbeginns erläutert wird.
  • Zur Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde in 3 ein Zeitzeichensignal X des deutschen Zeitzeichensenders DCF 77 verwendet. 3 zeigt einen Ausschnitt dieses Zeitzeichensignals X, wobei beispielhaft drei vollständige Zeitrahmen Y1 – Y3 der Zeitzeichensignale X dargestellt sind. Die Dauer jedes Zeitrahmens Y1 – Y3 beträgt jeweils T = 1000 msec. 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 der besseren Übersichtlichkeit halber etwas vergrößert dargestellt.
  • Ein von dem deutschen Zeitzeichensender DCF 77 ausgesendetes Zeitzeichensignal X enthält zur binären Kodierung zwei unterschiedliche Sekundenmarken (Absenkungen), das heißt erste Absenkungen X1 der Dauer T1 = 100 msec und zweite Absenkungen X2 der Dauer T2 = 200 msec. Die ersten Absenkungen X1 der Dauer T1 = 100 msec entsprechen der binären "0" (LOW) und die zweiten Absenkungen X2 der Dauer T2 = 200 msec entsprechen der binären "1" (HIGH). Die binäre "1" und "0" entsprechen dabei jeweils einem Datenbit.
  • Es sei angenommen, dass zum Zeitpunkt t1 ein bekannter Sekundenbeginn vorhanden ist. Zu diesem Zeitpunkt beginnt ein durch eine Referenzfrequenz getakteter Zähler kontinuierlich die Takte des Referenztaktes CLK hochzuzählen. Mit a (fett dargestellter Takt) ist jeweils der erste Takt beim Hochzählen des Zählers bezeichnet. Der Referenztakt CLK weist eine konstante Referenzfrequenz von 128 Takten pro Sekunde auf. Im vorliegenden Falle eines T = 1000 msec dauernden Zeitrahmens Y1 muss der Zähler für den gesamten Zeitrahmen Y1 somit genau 128 Takte hochzählen. Ist der Zähler beim 128. Takt b angelangt, wird ein Signal ausgegeben, welches anzeigt, dass beim nächsten Takt a zum Zeitpunkt t2 der Sekundenbeginn des nachfolgenden Zeitrahmens Y2 stattfindet. Dies ungeachtet dessen, ob das Zeitzeichensignal X, wie in 3 angedeutet wurde, zum Zeitpunkt t2 mit einem Störsignal c überlagert ist.
  • In gleicher Weise wird der Sekundenbeginn zum Zeitpunkt t2 wiederum als Referenz für die Bestimmung des Sekundenbeginns t3 des nachfolgenden Zeitrahmens Y3 verwendet. Zu diesem Zwecke wird der Zählerstand des Zählers zum Zeitpunkt t2 zurück gesetzt, so dass der Zähler wieder kontinuierlich hochzählen kann. Dabei zählt der Zähler wieder ab dem ersten Takt a zum Zeitpunkt t2. Auf diese Weise kann auf sehr elegante Weise der Sekundenbeginn für jeden Zeitrahmen Y1 – Y3 aus dem Sekundenbeginn des jeweils vorangehenden Zeitrahmens Y1 – Y3 durch einfaches Hochzählen eines bekannten, konstanten Referenztaktes CLK gewonnen werden.
  • Problematisch ist allerdings, dass es mitunter zu Abweichungen bei der Bestimmung des Sekundenbeginns, beispielsweise aufgrund von Empfangsstörungen kommen kann.
  • 4 zeigt einen weiteren Ausschnitt aus einem Zeitzeichensignal, anhand dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Kompensation einer Abweichung bei der Bestimmung des Sekundenbeginns erläutert wird. In 4 ist mit dem Pfeil d der tatsächliche Sekundenbeginn bezeichnet und mit e der erfindungsgemäß errechnete Sekundenbeginn. Der Zähler zählt hier wiederum vom Sekundenbeginn d im ersten Zeitrahmen Y1 zum Zeitpunkt t4 hoch und errechnet einen Sekundenbeginn e zum Zeitpunkt t5 für den nachfolgenden Zeitrahmen Y2. Der Zähler wird dann wieder zurückgesetzt. Der tatsächliche Sekundenbeginn d im Zeitrahmen Y2 findet aber zum Zeitpunkt t6 und damit zeitlich später als der errechnete Sekundenbeginn e statt. Erfindungsgemäß wird nun bei der Bestimmung des Sekundenbeginns e des nachfolgenden Zeitrahmens Y3 ein zusätzlicher Takt f beim Hochzählen des Zählers eingefügt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel führt dies dazu, dass beim nachfolgenden Zeitrahmen Y3 der errechnete Sekundenbeginn und der tatsächliche Sekundenbeginn d, e zum Zeitpunkt t7 wieder übereinstimmen.
  • Üblicherweise erfolgt die Kompensation einer Abweichung zwischen tatsächlichem und errechneten Sekundenbeginn d, e nicht notwendigerweise innerhalb eines einzigen Zeitrahmens. Vielmehr sind hier typischerweise mehrere Zeitrahmen erforderlich. Allerdings erfolgt die Regelung dennoch so schnell, dass Abweichungen ausreichend schnell ausgeregelt werden, ohne dass bei der Dekodierung der Sekundenmarken X1, X2 Schaden genommen wird.
  • 5 zeigt einen weiteren Ausschnitt aus dem Zeitzeichensignal, anhand dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Kompensation einer Abweichung erläutert wird. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel in 4 befindet sich in 5 der errechnete Sekundenbeginn e für den Zeitrahmen Y2 zum Zeitpunkt t9 zeitlich nach dem tatsächlichen Sekundenbeginn d zum Zeitpunkt t8. In diesem Falle wird beim Hochzählen des Referenztaktes CLK ein einzelner Takt, im vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste Takt a, übersprungen. Dies ist in 5 durch Durchstreichen dieses Taktes a verdeutlicht.
  • 6 zeigt einen Ausschnitt aus einem Zeitzeichensignal, anhand dem das erfindungsgemäße Verfahren zur erstmaligen Bestimmung des Sekundenbeginns erläutert wird. Für die erst malige Bestimmung eines Sekundenbeginns geht die Erfindung von folgender Erkenntnis aus:
    Die Sekundenmarken X1, X2 des gesendeten und empfangenen Zeitzeichensignals X weisen eine definierte, genau bekannte Dauer der Absenkungen X1, X2 auf. Die Dauer der Absenkung X1, X2 kann entweder 100 msec oder 200 msec betragen. Dauert die Absenkung länger oder kürzer, dann kann auf eine Störung geschlossen werden, das heißt hier kann nicht eindeutig davon ausgegangen werden, dass eine Sekundenmarke vorliegt. Zur erstmaligen Bestimmung eines Sekundenbeginns muss daher zunächst eine eindeutige Identifizierung einer solchen Absenkung X1, X2 vorgenommen werden. Das erfinderische Verfahren besteht nun darin, den Referenztakt CLK mit bekannter Referenzfrequenz zur Identifizierung dieser Absenkungen X1, X2 zu verwenden. Das bedeutet, jede Absenkungen X1, X2 der Dauer T1, T2 entspricht einer vorbestimmten Anzahl an Referenztakten. Die Anzahl leitet sich dabei aus der Referenzfrequenz ab. Zählt der Zähler eine der ersten Dauer T1 oder der zweiten Dauer T2 entsprechende Anzahl an Referenztakten, muss eine solche Sekundenmarke X1, X2 vorliegen. Der Beginn t11 dieser Absenkung g im Zeitrahmen Y0 wird nun als Referenz für die Bestimmung des Sekundenbeginns des nachfolgenden Zeitrahmens Y1 verwendet. Der Zähler zählt nun kontinuierlich hoch. Wird nach einer Anzahl von Referenztakten CLK (zum Beispiel 128 Takte), die etwa der Dauer T eines Zeitrahmens Y1 – Y3 entspricht, wieder eine Absenkung h in der Amplitude des Zeitzeichensignals detektiert, dann wird diese Absenkung h als Sekundenmarke interpretiert. Diese Sekundenmarke h kann nun nachfolgend als Referenz für die Bestimmung des Sekundenbeginns entsprechend dem vorher beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, indem der Beginn der Absenkung zum Zeitpunkt t12 den Sekundenbeginn e im Zeitrahmen Y1 bezeichnet.
  • 7 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 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Antenne 2 als Spule 14 mit Ferritkern ausgebildet, der ein kapazitives Element 15, zum Beispiel eine Kapazität, 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, eine Gleichrichterschaltung und eine Verstärkerschaltung, zum Filtern, Gleichrichten und Verstärken des empfangenen Zeitzeichensignals X. Der Aufbau und die Funktionsweise einer solchen Empfängerschaltung 5 ist vielfach, beispielsweise in den eingangs genannten Druckschriften bekannt, so dass darauf nicht näher eingegangen wird.
  • Zur Bestimmung des Sekundenbeginns ist eine Signalform-Auswerteeinrichtung 4 vorgesehen, welche der Empfängerschaltung 5 nachgeschaltet angeordnet ist. Die Signalform-Auswerteeinrichtung 4 ermittelt aus dem empfangenen, gefilterten, gleichgerichteten und verstärkten Zeitzeichensignal X' einen Sekundenbeginn, der in Form eines Steuersignals 7 ausgangsseitig bereitgestellt wird. Dabei wird vorteilhafterweise ein anhand der 36 beschriebenes, erfindungsgemäßes Verfahren eingesetzt.
  • Die Signalform-Auswerteeinrichtung 4 ist mit einem Aufwärtszähler 16 verbunden, der von dem Referenztakt CLK eines Referenztaktgenerators 10 getriggert wird. Als Referenztaktgenerator 10 wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel vorteilhafterweise das Uhrenquarz 10 verwendet. Der Zähler 16 zählt stetig die Takte des Referenztaktes CLK hoch. Der aktuelle Zählerstand des Zählers 16 ist ausgangsseitig als Zählerstandssignal 18 abgreifbar. Das Zählerstandssignal 18 wird der Signalform-Auswerteeinrichtung 4 zugeführt.
  • Das Steuersignals 7 der Signalform-Auswerteeinrichtung 4, welches einen Sekundenbeginn anzeigt, wird einer Regeleinrichtung 17 zugeführt. Die Regeleinrichtung 17 erzeugt daraus ein Steuersignal 19, welches in den Zähler 16 eingekoppelt wird. Abhängig von dem Steuersignal 19 zählt der Zähler 16 bei Bedarf einen zusätzlichen Takt hinzu oder überspringt einen Takt des Referenztaktes CLK, um einen Offset oder eine Verschiebung des errechneten Sekundenbeginns e zu dem tatsächlichen Sekundenbeginn d zu kompensieren.
  • Ferner ist eine Dekodiereinrichtung 6 vorgesehen, die der Empfängerschaltung 5 nachgeschaltet ist und die der Dekodierung des Zeitzeichensignals X' dient. Die Dekodiereinrichtung 6 wird ebenfalls von dem Steuersignal 7 der Signalform-Auswerteeinrichtung 4 angesteuert.
  • Die Dekodiereinrichtung 6 kann Bestandteil der Empfängerschaltung 5 sein oder gesondert in der Funkuhr 1 vorgesehen sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Dekodiereinrichtung 6 Bestandteil einer programmgesteuerten Einrichtung B. 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 Signalform-Auswerteeinrichtung 4, der Zähler 16 und/oder die Regeleinrichtung 17 können Bestandteil einer Logikschaltung 20, insbesondere einer festverdrahteten Logikschaltung, sein. Durch die Verwendung einer Logikschaltung 20, die die genannten Einrichtungen 4, 16, 17 aufweist, kann der Mikrocontroller 8 entlastet werden, so dass dieser für andere Aufgaben zur Verfügung steht.
  • 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 welche die Uhrzeit angezeigt wird. Der Uhr 9 werden nun auch die Signale 12 zugeführt, woraufhin die Uhr 9 die angezeigte Zeit entsprechend korrigiert.
  • 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. Die Erfindung lässt sich vielmehr im Rahmen des fachmännischen Handelns und Wissens in beliebiger Weise abändern.
  • Es versteht sich, dass auch die angegebene schaltungstechnische Variante lediglich eine mögliche Ausführungsform einer Empfängerschaltung bzw. einer Funkuhr darstellt, die sehr einfach durch Austauschen oder Umstellen der Funktionseinheiten verändert werden kann.
  • 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.
  • A
    Codierungsschema
    B
    allgemeine Codierungsbits
    C
    allgemeine Datums- und Uhrzeitinformationen
    D
    Minutenbits
    E
    Stundenbits
    F
    Kalendertagsbits
    G
    Wochentagsbits
    H
    Kalendermonatsbits
    I
    Kalenderjahrbits
    M
    Minutenmarke
    R
    Antennenbit
    A1, A2
    Ankündigungsbits
    S
    Startbit
    P1 - P3
    Prüfbits
    Z1, Z2
    Zonenzeitbits
    CLK
    Referenztakt
    T
    Dauer eines Zeitrahmens
    T1, T2
    Dauer einer Absenkung eines Trägersignals/Sekun
    denmarke
    t1 - t12
    Zeitpunkte
    X, X'
    Zeitzeichensignal
    X1, X2
    Absenkungen eines Trägersignals, Sekundenmarke
    Y0 - Y3
    (Zeit-)Rahmen
    a
    erster Takt der Zählers
    b
    letzter Takt des Zählers
    c
    Störsignal
    d
    tatsächlicher Sekundenbeginn
    e
    errechneter Sekundenbeginn
    f
    zusätzlich eingefügter Takt
    g
    erste Absenkung
    h
    zweite, erneute Absenkung
    1
    Funkuhr
    2
    (Empfangs-)Antenne
    3
    Zeitzeichensender
    4
    Signalform-Auswerteeinrichtung
    5
    Empfängerschaltung
    6
    Dekodiereinrichtung
    7
    Steuersignal
    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
    17
    Regeleinrichtung
    18
    Zählerstandssignal
    19
    Steuersignal
    20
    Logikschaltung

Claims (18)

  1. Verfahren zur Bestimmung des Sekundenbeginns (e) aus einem Zeitinformationen enthaltenden, gesendeten Zeitzeichensignal (X), welches aus einer Vielzahl von Zeitrahmen (Y1 –Y3) konstanter Dauer (T) besteht, wobei eine erste Änderung der Amplitude des gesendeten Zeitzeichensignals (X) innerhalb eines jeweiligen Zeitrahmens (Y1 –Y3) einen Sekundenbeginn (d) bezeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Sekundenbeginns (e) eines Zeitrahmens (Y1 –Y3) eine vorbestimmte Anzahl von Takten eines Referenztaktes (CLK) beginnend ab einem bekannten Sekundenbeginn (d, e) eines zeitlich vorausgehenden Zeitrahmens (YO –Y2) abgezählt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Sekundenbeginns (e) eines Zeitrahmens (Y1 – Y3) ab dem Sekundenbeginn des unmittelbar diesem Zeitrahmen (Y1 – Y3) vorausgehenden Zeitrahmens (YO – Y2) gezählt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung des Sekundenbeginns (e) eine Kompensation einer Abweichung zwischen dem durch Abzählen von Takten des Referenztakts ermittelten Sekundenbeginn (e) und dem tatsächlichen Sekundenbeginn (d) vorgenommen wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation der Abweichung bei der Bestimmung des Sekundenbeginns (e) eines zeitlich nachfolgenden Zeitrahmens (Y1 – Y3), insbesondere des unmittelbar zeitlich nachfolgenden Zeitrahmens (Y1 – Y3), zumindest ein Takt (f) zu der vorbestimmten Anzahl von Takten hinzugefügt wird, sofern der durch Abzählen von Takten des Referenztakts (CLK) ermittelte Sekundenbeginn (e) zeitlich vor dem tatsächlichen Sekundenbeginn (d) liegt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensation der Abweichung bei der Bestimmung des Sekundenbeginns (e) eines zeitlich nachfolgenden Zeitrahmens (Y1 – Y3), insbesondere des unmittelbar zeitlich nachfolgenden Zeitrahmens (Y1 – Y3), zumindest ein Takt (a) von der vorbestimmten Anzahl von Takten abgezogen nicht berücksichtigt oder übersprungen wird, sofern der durch Abzählen von Takten des Referenztakts (CLK) ermittelte Sekundenbeginn (e) zeitlich nach dem tatsächlichen Sekundenbeginn (d) liegt.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein Beginn (t11) einer ersten Änderung (g) des Zeitzeichensignals (X) durch Auszählen der aus dem Telegramm des Zeitzeichensignals (X) heraus bekannten Dauer (T1, T2) einer Änderung (X1, X2) ermittelt wird und dass für den Fall, dass nach der konstanten Dauer (T) nach Beginn (t11) der ersten Änderung (g) eine erneute Änderung (h) des Zeitzeichensignals (X) beginnt, der Beginn (t12) dieser erneuten Änderung (h) als Sekundenbeginn (e) gewertet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer (T) eines Zeitrahmens (Y1 – Y3) durch Zählen der Takte eines Referenztaktes (CLK) bekannter Referenzfrequenz bestimmt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenztakt (CLK) ein Taktsignal mit konstanter, vorgegebener Taktfrequenz verwendet wird, das somit eine vor bestimmte Anzahl von Takten pro Zeitrahmen (Y1 – Y3) aufweist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenztakt (CLK) ein solches Taktsignal (CLK) verwendet wird, bei dem die Dauer eines Taktes weniger als 10%, insbesondere weniger als 5% der Dauer der zeitlich geringsten Änderung (X1) beträgt.
  10. 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 Dauer (T1) der Änderung (X1) der Amplitude des Zeitzeichensignals (X) einem ersten logischen Wert des Datenbits und eine zweite Dauer (T2) der Änderung (X2) einem zweiten logischen Wert des Datenbits entspricht.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste logische Wert eine logische Null und der zweite logische Wert eine logisch Eins bezeichnet.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Änderung (X1, X2) der Amplitude des Zeitzeichensignals (X) eine Absenkung (X1, X2) der Amplitude des Zeitzeichensignals (X) bezeichnet.
  13. Empfängerschaltung (5) für eine Funkuhr oder Funkuhr (1) zum Empfangen und zur Gewinnung von Zeitinformationen aus von einem Zeitzeichensender (3) gesendeten Zeitzeichensignalen (X), dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (4, 10, 16, 17) zur Bestimmung des Sekundenbeginns (e) der Zeitrahmen (Y1 – Y3) vorgesehen ist, die durch Abzählen der Takte des Referenztaktes beginnend ab einem bereits bekannten Sekundenbeginn den Sekundenbeginn (e) eines nachfolgenden Zeitrahmens (Y1 – Y3) insbesondere mittels eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche berechnet.
  14. Empfängerschaltung oder Funkuhr nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtung (4, 10, 16, 17) eine Signalform-Auswerteeinrichtung (4) aufweist, die die Signalform des empfangenen Zeitzeichensignals (X) auswertet.
  15. Empfängerschaltung oder Funkuhr nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (4, 10, 16, 17) einen Referenztaktgenerator (10), der einen Referenztakt (CLK) bereitstellt, und ein mit dem Referenztaktgenerator (10) verbundener Zähler (16), der die Takte des Referenztakts (CLK) kontinuierlich hochzählt und der bei einem vorbestimmten Zählerstand, insbesondere bei einem der Dauer (T) eines Zeitrahmens (Y1 – Y3) entsprechenden Zählerstand, wieder zurück gesetzt wird, aufweist.
  16. Empfängerschaltung oder Funkuhr nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Referenztaktgenerator (10) ein Taktgenerator (10), insbesondere ein Uhrenquarz (10), vorgesehen ist, der einen Referenztakt (CLK) mit vorbestimmter, konstanter Taktfrequenz bereitstellt.
  17. Empfängerschaltung oder Funkuhr nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (4, 10, 16, 17) eine Regeleinrichtung (17) zur Kompensation einer Abweichung zwischen einem durch Abzählen von Takten eines Referenztakts (CLK) ermittelten Sekundenbeginn (e) und dem tatsächlichen Sekundenbeginn (d) aufweist.
  18. Empfängerschaltung oder Funkuhr nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (17) und/oder der Zähler (16) und/oder die Signalform-Auswerteeinrichtung (4) Bestandteil einer Logikschaltung (20), insbesondere einer festverdrahteten Logikschaltung (20), ist.
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