DE19538913A1 - Funkuhr-Empfänger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Funkuhr-Empfänger gemäß dem Oberbegriff des An­ spruches 1.

Hinsichtlich der Funktion einer Funkuhr und ihrer Auslegung als Konsumuhr wird auf die EP-PS 180 155 Bezug genommen. Weil eine elektrische Antenne auf die Langwellen-Trägerfrequenz von einigen Kilometern Wellenlänge abgestimmt wer­ den müßte, wenn nicht besondere Schaltungsmaßnahmen zum Einsatz einer ver­ kürzten Stabantenne getroffen werden, vgl. DE-OS 37 01 378, sind handelsübliche Funkuhren durchweg mit auf die Trägerfrequenz für die Verbreitung eines Zeitte­ legrammes abgestimmten Langwellen-Ferritkernantennen ausgestattet, die bei ver­ gleichsweise kleinem Aufbau eine große Empfindlichkeit erbringen. Unter ungün­ stigen Betriebsbedingungen ist aber die magnetische Antenne kaum verwendbar. Sie ist aber auch für elektromagnetische Störeinflüsse wie von elektromechani­ schen Schaltstrecken oder von in Betrieb befindlichen Prozessoren aus der Umge­ bung empfindlich; und als Ferritantenne ist sie außerdem so richtungsempfindlich, daß bei mobilem Einsatz die schwankende Empfangsamplitude eine ununterbro­ chene, störfreie Demodulation der mit dem Zeittelegramm amplitudenmodulierten Trägerfrequenz praktisch unmöglich macht. Das stört insbesondere dann, wenn auf ständige funkgestützte Zeitgewinnung Wert gelegt wird, wie für das Protokoll ei­ nes Echtzeit-Unfallrecorders (vgl. VDE-Nachrichten Nr. 43 vom 27. Oktober 1989, Seite 52) zur zeitlich koordinierten Aufzeichnung individueller Meßprotokol­ le unterschiedlicher Verkehrsteilnehmer. Der apparative und montagetechnische Aufwand für den Einbau einer zusätzlichen richtungsunabhängigen und gegen elektromagnetische Störungen unempfindlicheren Funkuhr-Stabantenne zum Spei­ sen einer mobilen Funkuhr wäre aber erheblich.

Deshalb liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, eine Einrichtung anzugeben, mittels derer ohne großen Zusatzaufwand für die Antenne eine Funk­ uhr sowohl stationär wie auch mobil und selbst bei ungünstigen Umgebungsbedin­ gungen zuverlässig betrieben werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß der Fun­ kuhr-Empfänger nach dem Kennzeichnungsteil des Hauptanspruches gespeist wird.

Denn es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß jedes elektrisch leitende Instal­ lationssystem mit hinreichendem Erdungswiderstand als unabgestimmte elektrische Antenne wirkt und hinreichende Langwellenenergie zur Demodulation der Ampli­ tudentastung des binärkodierten Zeittelegrammes führt - sogar die bloße Wasser­ säule in der (Kunststoff-) Steigleitung einer Haus- Sanitärinstallation.

Aber auch die Antennenleitung für die Speisung eines stationär oder mobil betrie­ benen Hörfunk-Radios läßt sich zum Gewinnen des Zeittelegrammes abgreifen. Dann wird z. B. die Antennenleitung, ungeachtet der Fehlanpassung einer her­ kömmlichen UKW-Stabantenne in Bezug auf den Langwellen-Träger für das Zeit­ telegramm, unmittelbar vor dem Eingang des Radios angezapft und so wieder der (auf der Antennenleitung zwangsläufig geführte) Langwellen-Anteil ohne besonde­ re Antennenanpassungsmaßnahmen mittels eines Trägerfrequenz-Bandfilters in einen abgestimmten Langwellen-Empfänger zur Demodulation des kodierten Zeit­ telegrammes abgezweigt. Dieses binärkodierte Telegramm kann dann im Original­ takt an den Funkuhren-Prozessor für die Korrektur einer Zeitanzeige oder für die Protokollierung des Zeitablaufes übermittelt werden, ohne daß es hierfür des Auf­ wandes für eine Langwellenantenne und für eine Telegrammumsetzung zur Über­ tragungsbeschleunigung bedürfte. Jenes Abzweigen des Langwellensignales vor dem Antenneneingang des Radios erfolgt zweckmäßigerweise mittels eines metal­ lisch gekapselten, also elektrisch abgeschirmten Adapters, der als flacher Baustein unmittelbar hinter dem Radio auf dessen Antennenbuchse gesteckt wird und mittels eines durchgehenden Stiftes die Verbindung zur Antennenleitung herstellt, wo­ durch Fehlanpassungen im wesentlichen vermieden werden. Das auf die Trägerfre­ quenz abgestimmte Bandpaß-Filter vor dem Empfänger kann als Quarzfilter mit infolge ohm′scher Bedämpfung verbreiterter Durchlaßkurve (für die binäre Modu­ lation) realisiert sein; oder als transformatorische L-C-Kupplung, wobei der Ab­ stimm-Kondensator im L-C-Eingangsserienkreis zugleich als Gleichstromsperre für den Fall dient, daß auf einer Antennenleitung Gleichspannungspotential anstehen sollte.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vortei­ le der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Be­ rücksichtigung der Darlegungen in der Kurzfassung am Ende, aus nachstehender Beschreibung von in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche blockschaltmäßig abstrahiert skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispielen zur erfindungsgemäßen Lösung. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 den Anschluß eines Funkuhren-Empfängers an ein Hausinstallationssystem,

Fig. 2 das Einschalten eines Adapters zum Funkuhren-Empfänger in die Antennen­ leitung zu einem Hörfunk-Radio,

Fig. 3 eine Quarz-Filterschaltung für den Adapter und

Fig. 4 eine transformatorische Filterschaltung für den Adapter.

Zur Bereitstellung des Zeittelegrammes 28 für die Kontrolle und gegebenenfalls Korrektur der aktuellen Anzeiger 7 einer Funkuhr 16 kann auf eine gesonderte Langwellenantenne verzichtet werden, zumal z. B. eine magnetische (Ferritkern-) Antenne (mit der üblicherweise Konsumfunkuhren ausgestattet sind) durch ihre Richtungsabhängigkeit im nicht-stationär betriebenen Gerät zu Amplitutenschwan­ kungen bis hin zu Ausblendungen führen würde. Diese Effekte könnten, ebenso wie elektromagnetische Einstreuungen, eine Demodulation und damit eine Deko­ dierung der Zeittelegramme stören oder sogar unterbinden. Auf eine elektrische Langwellen-Antenne für die Funkuhr 16 wird regelmäßig verzichtet, weil die elek­ trische Antenne ohnehin nur sehr kurz und damit in starker Fehlanpassung bezug­ lich des Langwellen-Trägers realisierbar wäre, über den die Zeittelegramme aus­ gestrahlt werden. Deshalb wird erfindungsgemäß zum stationären Betrieb der Fun­ kuhr 16 der Empfängereingang 33 über eine Filterschaltung 22 z. B. unmittelbar an eine der Leitungen des Hausinstallationsnetzes 9 angeschlossen. Bei der kann es sich um die Schutzkontaktleitung des Elektroinstallationsnetzes oder um ein Hei­ zungsrohr der Wohnraumheizung handeln, wenn deren Erdungsstellen nicht in zu dichter Nachbarschaft gelegen sind; oder es handelt sich einfach um die Wassersäule 10 einer Steigleitung 11. Wenn die als Kunststoffrohr verlegt ist, dann ist als Anschlußelektrode 12 eine Abzweig-Metallmuffe (Fig. 1) im Verlaufe der Steiglei­ tung 11 zu nutzen.

Wenn dagegen eine Außen-Antenne 13 zu einem Hörfunk-Radio 14 (Fig. 2) er­ reichbar ist, dann kann erfindungsgemäß auch unmittelbar deren Antennenleitung 15 angezapft werden, die üblicherweise die Eingangsstufe 21 eines UKW-Radios 14 speist. Die Antenne 13 ist über ein abgeschirmtes Antennenkabel 15 an das Ra­ dio 14 angesteckt, dessen Wellenwiderstand an den Antennenfußwiderstand und an die Eingangsstufe 21 des Radios 14 angepaßt ist. Für UKW-Frequenzen, deren Wellenlängen in der Größenordnung von drei Metern liegen, wirkt eine Stab-Antenne 13 im allgemeinen als Lambda-Viertel-Antenne 13. Wenn diese (Stab)- Antenne 13 auch nicht auf den Langwellen-Träger des Zeittelegramms 28 abge­ stimmt ist, so nimmt sie doch trotzdem - und das richtungsunabhängig - auch Langwellenenergie auf.

Wenn die Anzapfung der Antennenleitung 15 zum Radio 14 unmittelbar an dessen Antenneneingang erfolgt, dann vorteilhafterweise mittels eines flachquader­ förmigen Adapters 17. Im metallischen und dadurch elektrisch abschirmenden Ge­ häuse 18 des Adapters 17 ist in Richtung der Gehäuse-Hauptquerschnittsebene eine Leiterplatte 19 angeordnet; Diese wird von einem Stift 20 durchquert, der zum Radio 14 hin als Stecker und zur Antennenleitung 15 hin als Buchse ausgebil­ det ist. Durch diesen kurzen Weg über die flache Distanz des Adapters 17 ist die Verstimmung des an sich homogenen Wellenwiderstandes der Antennenleitung 15 minimal, so daß bei Zwischenschaltung dieses Funkuhren-Adapters 17 keine Fehlanpassung in Hinblick auf die Eingangsstufe 21 im Radio 14 entsteht.

Die Leiterplatte 19 im Adapter 17 (Fig. 2) enthält eine an die Antennenleitung 15 elektrisch angeschlossene Filterschaltung 22, die auf die Langwellen-Träger­ frequenz der Zeittelegramm-Übermittlung (z. B. in Deutschland 77,5 kHz = Kilo­ herz) abgestimmt ist. Die in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigte Filterschaltung 22 ist bevor­ zugt gemäß Fig. 3 als Filterquarz 23 ausgelegt. Dieser wird durch einen Wider­ stand 24 bedämpft, um die Resonanzkurve und damit die Bandbreite hinreichend für die Übertragung der niederfrequenten binären Modulation zu verbreitern. Als Filterschaltung 22 zum Abzweigen der Langwellenenergie von der Antennenleitung 15 kann aber auch ein auf die Langwellen-Trägerfrequenz abgestimmter L-C-Serienkreis 25 gemäß Fig. 4 dienen, der transformatorisch (induktiv) auf einen ebenfalls hinsichtlich der Langwellen-Trägerfrequenz abgestimmten L-C-Parallelkreis 26 gekoppelt ist.

Der Adapter 17 beinhaltet ferner im Empfänger 34 den Demodulator 27, mittels dessen die binäre Modulation des Zeittelegrammes 28 rückgewonnen wird, welche die verschlüsselte aktuelle Zeit-Information darstellt. Dieses vom Demodulator 27 gelieferte Zeittelegramm 28 wird vom Adapter 17 ausgegeben und über eine zwei­ polige Datenleitung 29 direkt in den Mikroprozessor 30 der Funkuhr 16 einge­ speist, welcher eine Zeit-Protokollierung oder -Anzeige 7 und erforderlichenfalls deren Korrektur bewirkt.

Um für den Betrieb der Funkuhr 16 nicht vom Betrieb des Radios 14 abhängig zu sein, beinhaltet der Adapter 17 zweckmäßigerweise zusätzlich eine Filter- und Speicherschaltung 31 (Fig. 2) für die elektrische Versorgung der aktiven Bauele­ mente im Empfänger 34 samt seinem Demodulator 27. Die kann über eine Speise­ leitung 32 an die Spannungsversorgung für den Funkuhren-Prozessor 30 ange­ schlossen sein, so daß der Adapter 17 aus der Funkuhr 16 gespeist wird, beispiels­ weise mit ihrer Prozessor-Betriebsspannung. Unter Verwendung der (in der Zeich­ nung nicht gesondert dargestellten) Abschirmung der Datenleitung 29 als Masselei­ tung genügt für die Speiseleitung 32 ein einadriges Versorgungskabel, so daß die Funkuhr 16 mit dem Adapter 17 insgesamt nur über eine dreiadrige Leitung ver­ bunden ist.

Claims (14)

1. Funkuhr-Empfänger (34), dadurch gekennzeichnet, daß sein Antenneneingang (33) an ein Hausinstallationssystem (9) angeschlossen ist.

2. Funkuhr-Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sein Antenneneingang (33) an die Schutzkontaktleitung eines elektrischen Versorgungsnetzes angeschlossen ist.

3. Funkuhr-Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sein Antenneneingang (33) an ein Heizungsrohrnetz angeschlossen ist.

4. Funkuhr-Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sein Antenneneingang (33) an eine Wassersäule (10) angeschlossen ist.

5. Funkuhr-Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sein Antenneneingang (33) an eine nicht auf die Trägerfrequenz des Zeitte­ legrammes (28) abgestimmte Hörfunk-Antenne (13) angeschlossen ist.

6. Funkuhr-Empfänger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Adapter (17) zum Einschalten zwischen einem Radio (14) und einer Antennenleitung (15) zu seiner Außen-Antenne (13) vorgesehen ist.

7. Funkuhr-Empfänger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sein Antenneneingang (33) über ein für die Langwellen-Trägerfrequenz zur Verbreitung der Zeittelegramme (28) auf Durchgang abgestimmtes Filter (22) angeschlossen ist.

8. Funkuhr-Empfänger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (22) mit einer ohm′schen Bedämpfung (Widerstand 24) beschal­ tet ist.

9. Funkuhr-Empfänger nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (17) mit einem Empfangs-Demodulator (27) ausgestattet ist.

10. Funkuhr-Empfänger nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß vom Funkuhren-Mikroprozessor (30) eine Speiseleitung (32) für den Be­ trieb von aktiven Schaltungen im Adapter (17) vorgesehen ist.

11. Funkuhr-Empfänger nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (17) in einem flachen, elektrisch abschirmenden Gehäuse (18) eine Leiterplatte (19) enthält, die von einem Stift (20) durchquert wird, der die elektrische Verbindung zwischen der Antennenleitung (15) und dem Anten­ neneingang eines Radios (14) bildet.

12. Funkuhr-Empfänger nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (22) als mittels eines Widerstandes (24) bedämpfter Filterquarz (23) ausgelegt ist.

13. Funkuhr nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (22) als transformatorische Kupplung zwischen einem L-C-Serienkreis (25) und einem L-C-Parallelkreis (26) ausgelegt ist.

14. Funkuhr-Empfänger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er über eine Datenleitung (29) zur Übertragung des demodulierten aber noch kodierten Zeittelegrammes an einen Funkuhren-Mikroprozessor (30) an­ geschlossen ist.