JP2006246419A - 電波同調受信回路、電波同調受信装置および電波同調受信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 同調周波数の信号を得るための容量調整に作業工数がかからず、また精度のよい同調周波数の信号を得ることのできる電波同調受信回路、電波同調受信装置および電波同調受信方法を提供する。
【解決手段】 発振装置１０より発振される所定周波数の信号を受信し、電波同調受信回路１内の容量可変可能な容量調整回路３において前記所定周波数の信号に同調させて得られる信号の振幅出力レベルが最大域を示すような前記容量調整回路３の容量値を設定することにより、前記所定周波数に精度よく同調した同調周波数の信号を常時受信することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、所定周波数の信号に同調設定を行うものであり、特に電波時計の時刻修正等に好適な電波同調受信回路、電波同調受信装置およびその同調受信方法に関する。

現在、日本標準時として、時刻情報を含む長波標準電波が郵政省通信総合研究所によって運用されている。この長波標準電波により送信される時刻情報は、およそ１０万年に１秒の誤差という超高精度のセシウム原子時計によってコントロールされており、時刻の他にカレンダーの情報も含まれている。

長波標準電波の受信範囲は、時計、気象条件等により異なるが半径約１０００ｋｍであり、現在では福島県大鷹鳥谷（おおたかどや）山にある福島局から送信される周波数４０ｋＨｚの標準電波に加え、２００１年に佐賀県羽金山（はがねやま）に周波数６０ｋＨｚの標準電波を送信する九州局が設立されたことによって、今まで電波の弱かった九州、沖縄地域や南部の離島地域でも標準電波を受信することが可能となり、全国各地で標準電波を受信する機会が得られるようになっている。

こうした状況の中、時刻コードを含む標準電波信号を利用して時刻修正を行ういわゆる電波時計についても、４０ｋＨｚおよび６０ｋＨｚの周波数の標準電波をいずれも受信可能となったことから、４０ｋＨｚまたは６０ｋＨｚのどちらの周波数の標準電波を受信するかを選択する機能を備えた電波時計が実用化されている。

例えば、図１０に示すように、複数の同調周波数を設定可能なコンデンサＣ１１およびＣ１２と、コイルＬ１１と、スイッチＳＷ１により構成される同調回路１１１ｂを有する標準電波信号受信系１１０において、４０ｋＨｚおよび６０ｋＨｚの周波数の標準時刻電波信号が受信されると、その時の受信状態の良い方の同調周波数が制御回路１１７からの制御信号ＣＴＬによるスイッチＳＷ１のオンまたはオフにより選択される（特許文献１参照）。

上記技術では、受信した標準時刻電波信号の同調周波数が選択された後、該同調周波数の信号はオートゲインコントロール（ＡＧＣ）アンプ１１２によって増幅され、第１の水晶フィルタ１１３（４０ｋＨｚ抽出用）および第２の水晶フィルタ１１４（６０ｋＨｚ抽出用）を通ることによってそれぞれの周波数の標準時刻電波信号が選択出力される。そして合成部１１５では、第１の水晶フィルタ１１３および第２の水晶フィルタ１１４により選択出力された標準時刻電波信号が合成され、検波回路１１６で検波が行われた後、時刻コードが復調されて時刻修正が行われる。

上記技術によって、４０ｋＨｚまたは６０ｋＨｚの異なる周波数の標準時刻電波信号のいずれを受信した場合であっても、受信状態の良い周波数の電波信号を選択することにより的確な時刻修正を行うことができる。

特開２００２−３１１１６７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、同調回路内のスイッチのＯＮ、ＯＦＦによって４０ｋＨｚまたは６０ｋＨｚの異なる周波数の標準電波信号のうち、いずれかの同調周波数を選択することは可能であっても、選択された同調周波数が精確な同調周波数とは一致しておらず、同調周波数とは多少異なる周波数が混在した電波信号を受信しているため、所望の同調周波数を中心とした狭帯域における電波信号の出力ゲインを十分に得ることができないといった問題がある。

また、同調周波数を選択した後、該同調周波数に完全に一致した電波信号を得るためには、該同調周波数のみを選択出力する水晶フィルタを通すことが不可欠となる。

そこで、最適な同調周波数を得るために、工場出荷時にアンテナのインダクタンスを測定し、それに合わせて容量の付け替えを行うことにより同調周波数を得るための容量調整を行う方法が知られているが、容量の付け替えや同調周波数の測定を繰り返し行わなければならず、作業工数、費用の面で問題がある。

また工場出荷時に同調周波数を得るための容量調整を行っても、ユーザーが使用する時点において、同調回路以外のＩＣや基板の影響による容量値のずれや温度の影響により同調周波数がずれてしまうといった問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記従来の問題点に着目してなされたものであり、作業工数をかけなくとも所望の同調周波数の信号を受信可能であり、また使用時にずれのない同調周波数の信号を得ることのできる電波同調受信回路、電波同調受信装置およびその同調受信方法を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明の電波同調受信回路は、外部発振装置に接続可能であって当該外部発振装置により所定周波数の信号を発振させる発振回路と、所定周波数の信号に同調設定を行う容量可変可能な容量調整回路を有し、当該容量調整回路を所定周波数の信号に同調させることにより得られる信号の振幅出力レベルが最大域を示すように当該容量調整回路の容量値を制御することにより所定周波数の信号に同調設定を行う同調手段と、当該同調手段により設定される容量調整回路の容量値に同調した同調周波数の信号を受信する受信手段を備え、当該同調手段および受信手段を切り替える切替手段を有することを特徴としている。

本発明によれば、外部発振装置に接続して所定周波数の信号を当該発振装置から発振させるための発振回路を有することにより、当該所定周波数の信号に対する同調設定を随時行うことが可能である。例えば、コンクリートビルの中や地下、あるいは山間部等の電波の受信不能地域での使用や昼間時の混信等による受信不適時の使用に際しても、当該発振装置から所定周波数の信号を発振させることにより随時当該所定周波数の信号に対する同調設定を行うことが可能である。また、従来、工場出荷時において同調周波数を得るための容量調整を行い、実際に装置を使用する際に調整容量値がずれてしまうといった問題に対しても、装置の使用時に当該発振装置から前記所定周波数の信号を発振させることにより、随時当該所定周波数の信号に対する同調設定を行うことができる。

また、本発明によれば、容量可変可能な容量調整回路を有することにより、所定周波数の受信信号に対して精度の高い同調設定を行うことができるため、精確な同調周波数の信号を得ることができる。

本発明の容量調整回路は、アンテナ入力端子間に並列に挿入された複数のコンデンサと、当該複数のコンデンサの各々に接続され、各々のコンデンサの容量をアンテナ入力端子間に入り切りすることによりアンテナ入力端子間の容量値の制御を行うスイッチを有するものであってもよい。また、当該容量調整回路は、アンテナ入力端子間に複数直列に挿入されたコンデンサと、当該各々のコンデンサの両端子間に当該コンデンサに対して並列に接続されたスイッチを有し、当該スイッチによりアンテナ入力端子間の容量値の制御を行うものであってもよい。

また、前記容量調整回路は、可変容量ダイオードと、当該可変容量ダイオードの容量を制御する制御信号を当該可変容量ダイオードに印加されるための電圧に変換するＤ／Ａ変換回路を有するものであってもよい。

本発明の電波同調受信回路は、容量調整回路において同調された信号を増幅する増幅回路と、増幅回路により増幅された信号の整流および平滑化を行い当該信号の振幅出力レベルを検出する検波回路と、当該振幅出力レベルに従って容量調整回路の容量値を制御し、当該振幅出力レベルが最大域を示す時の容量調整回路の容量値を設定する同調信号を出力する制御回路を有するものであってもよい。このような構成とすることにより、所定周波数の受信信号を増幅して受信感度を高めた後、得られた信号の整流および平滑化を行い、当該信号の振幅出力レベルが最大域を示すときの容量調整回路の容量値を設定する同調信号を制御回路から出力させることによって、容量調整回路の容量を調整し、同調周波数に精確に一致した信号を得ることができる。

本発明の電波同調受信装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の電波同調受信回路と、前記発振回路に接続され所定周波数の信号を発振する発振装置と、当該発振装置から発振される前記所定周波数の信号を送信する送信部と、アンテナ入力端子に接続され前記所定周波数の信号を受信する受信部を有するものである。上記構成とすることにより、所定周波数の信号を発振回路により発振装置から発振させ、これを送信部を経由して受信部から本発明の電波同調受信回路に受信させることによって、所定周波数の信号に対する同調設定を随時行うことが可能となる。

本発明の電波同調受信装置を構成する発振装置は、水晶発振器であってもよい。

前記水晶発振器は、所定周波数と精確に一致した信号のみを選択出力可能な水晶フィルタとしての機能を有するものであってもよい。当該水晶発振器は、前述のように所定周波数の信号を発振する機能に加え、受信電波のうち所定周波数のみを精度よく弁別するフィルタ機能を併せ持つことを特徴としており、当該所定周波数に精確に一致した信号のみを通過させることができる。

前記水晶発振器は、複数の異なる周波数の信号から任意の周波数の信号を選択出力可能な水晶フィルタが複数並列接続されることにより構成されるものであってもよい。当該水晶発振器は、前述したように優れた周波数選択機能を有する水晶フィルタでもあることから、複数の異なる周波数の信号のうち任意の信号を選択受信したい場合に、当該複数の異なる周波数の信号に対応した水晶発振器を複数並列接続することにより、所望の周波数に精確に一致した信号を選択出力することができる。

本発明の電波同調受信装置を構成する受信部は、複数の同調周波数を設定可能な複数のコンデンサと、制御信号に応じて当該複数のコンデンサの容量値を制御することにより同調周波数の切り替えを行うスイッチを有するものであってもよい。

また、前記受信部は、複数の同調周波数を設定可能な単一あるいは複数のコイルと、制御信号に応じて当該単一あるいは複数のコイルのインダクタンスを制御することによって同調周波数の切り替えを行うスイッチを有するものであってもよい。

本発明の電波同調受信装置は、所定周波数の信号を自己発振して当該信号を受信する以外に、前述した両送信局から送信される標準電波信号、例えば４０ｋＨｚおよび６０ｋＨｚの周波数の標準電波信号、から所定周波数の信号を受信部を構成する複数のコンデンサの容量値および／または単一あるいは複数のコイルのインダクタンスをスイッチで制御することによって受信する。

本発明の電波同調受信回路を構成する制御回路は、整流および平滑化の行われた信号の振幅出力レベルが最大域を示す時の容量調整回路の容量値を設定する同調信号を記憶するための不揮発性メモリを備えるものであってもよい。このような構成とすることにより、所定周波数の電波信号に同調させる際、同調容量値の調整を電波を受信する度に行うといった手間が省け、電波受信時にあらかじめ不揮発性メモリに記憶させておいた前記所定周波数に対応する同調容量値を設定するための同調信号を制御回路に読み出すことによって、同調容量の設定を行うことができる。

本発明の電波同調受信装置は、前記制御回路に代えて、検波回路より出力される信号の振幅出力レベルが最大域を示すように容量調整回路の容量値を設定するプログラムを含むマイクロコントローラを有するものであってもよい。また、当該マイクロコントローラは、前記同調信号を記憶する不揮発性メモリを有するものであってもよい。このような構成とすることにより、制御回路や不揮発性メモリを別個に設ける必要がなくなり、回路規模の縮小および低消費電力化をはかることができる。

本発明の電波同調受信方法は、所定周波数の信号を受信し当該信号の周波数に同調設定を行う電波同調受信方法であって、当該信号の周波数に可変容量値で同調させて得られる信号を増幅および整流し、この信号の振幅出力レベルが最大域を示すように容量値を制御することによって当該所定周波数の信号に同調設定を行う同調モードと、前記所定周波数の信号を同調モードで設定された容量値で同調させて同調周波数の信号を選択出力する受信モードを有し、前記同調モードおよび受信モードを切り替えることによって前記同調周波数の信号を常時受信可能であることを特徴とするものである。

上記構成によれば、目的とする所定周波数の信号を受信したい場合に、まず同調モードを選択して前記所定周波数の信号に精確に同調する容量値を設定した後、次に受信モードに切り替えて、一度同調モードで設定した容量値を用いることにより所望の周波数の信号を当該容量値に同調させて選択出力することができる。

本発明によれば、作業工数をかけなくとも所定周波数の信号に対する同調設定を容易に行うことができ、また容量可変可能な容量調整回路を用いて受信信号に対する同調設定を行うため、当該受信信号の周波数に精確に一致した同調周波数の信号を得ることができる。

また、本発明によれば、回路内に外部発振装置に接続して所定周波数の信号を発振させるための発振回路を有しているので、ユーザーが受信不能地域あるいは混信等の受信不適時において、あるいは工場出荷時に調整した容量値が同調回路以外のＩＣや基板の影響、または温度の影響によってずれてしまう場合等においても所望の周波数の信号と同周波数の信号を発振回路に接続された発振装置から発振させ、これを本回路で受信させることにより、当該所望の周波数の信号に随時同調させることができる。

以下、本発明を、実施の形態を図示した実施例に基づいて具体的に説明する。なお、以下に述べる各実施の形態は、本発明の電波同調受信回路、電波同調受信装置および電波同調受信方法が周波数４０ｋＨｚあるいは６０ｋＨｚの長波標準電波のごとき所定周波数の信号を受信して時刻調整を行う電波時計に適用された場合についての説明であるが、電波を受信する回路、装置およびこれらを用いた受信方法であれば、以下の各実施の形態に限定されるものではない。
［第１実施形態］

図１は本発明の電波同調受信装置の第１の実施の形態例を示したものである。同図において、電波同調受信回路１は、容量調整回路３、増幅回路４および５、発振回路６、モード切替スイッチ６１および６２、検波回路７、デコーダ回路８、および制御回路９により構成される。また、受信部２は、フェライト等をコアとするバーアンテナ２ａ、コイル２ｂおよびコイル２ｂと並列接続されるコンデンサ２ｃを備え、後述する発振装置１０から発振され、送信部１１から送信される周波数４０ｋＨｚあるいは６０ｋＨｚの信号Ｓ８、あるいはこれらと同周波数の長波標準電波のうちコイル２ｂのインダクタンスおよびコンデンサ２ｃの容量により決定されるいずれかの周波数の信号を受信し、該信号を容量調整回路３に出力する。

受信した４０ｋＨｚあるいは６０ｋＨｚの信号は、特定の容量値に設定された容量調整回路３で同調されて信号Ｓ１として出力される。増幅回路４および５は、この信号Ｓ１を増幅して信号Ｓ３として出力する。特に増幅回路４は、信号Ｓ１のゲインを増やすオートゲインコントロール（ＡＧＣ）アンプであり、増幅回路５は、増幅回路４によって増幅された信号の振幅をコントロールする固定ゲインアンプであって、図示はしないがそれぞれ数段の増幅回路から構成されている。

モード切替スイッチ６１および６２は、本電波同調受信回路の動作状態を切り替えるものであり、４０ｋＨｚあるいは６０ｋＨｚの信号に同調設定を行う同調モードと、同調設定後の精確な同調周波数の信号を受信して的確な時刻修正を行うためのタイムコード信号を生成する受信モードとを制御回路９からの制御信号によって切り替える。モード切替スイッチ６１が端子６１ａ側に設定され、モード切替スイッチ６２が端子６２ａ側に設定された場合に本電波同調受信回路は同調モードとなり、モード切替スイッチ６１が端子６１ｂ側に設定され、モード切替スイッチ６２が端子６２ｂ側に設定された場合に本電波同調受信回路は受信モードとなる。

発振回路６は、トライステートインバータおよび帰還抵抗を有しており、同調モードにおいてはトライステートインバータはインバータとして動作し、発振回路６に接続されている発振装置を動作させることにより４０ｋＨｚあるいは６０ｋＨｚの信号を発振させる。また、動作モードにおいてはトライステートインバータはハイインピーダンス状態となって入力と出力が回路から切り離されることにより、増幅回路５によって増幅された信号Ｓ２は水晶フィルタとしての機能をもつ発振装置１０を通って周波数選択される。

検波回路７は、増幅回路４および５によって増幅された信号Ｓ３を整流し、回路内のローパスフィルタ（図示しない）によって不要周波数成分がカットされて平滑化が行われる。また、検波回路７は、整流および平滑化の行われた信号の振幅出力レベルを検出し、信号Ｓ５として制御回路９に出力する。デコーダ回路８は、検波回路７で整流および平滑化の行われた信号Ｓ４を受信電波の変調タイミングに同期したデジタル信号、すなわちタイムコード信号に変換する。

制御回路９では、検波回路７から出力される信号Ｓ５の振幅出力レベルを、あらかじめ同回路内の記憶部（図示しない）に記憶された前回の信号Ｓ５の振幅出力レベルと比較し、その増減から容量調整回路３の容量値を制御するための信号Ｓ６が出力される。また、制御回路９では、前述した本電波同調受信回路の同調モードおよび受信モードの切り替えを行うスイッチ６１および６２の制御が行われる。また、制御回路９では、同調モードにおいて検波回路７からの信号Ｓ５の振幅出力レベルが受信不能あるいは受信不適な状態により所定の値に達しない場合に、スイッチ５１をオン状態とすることにより発振装置１０から４０ｋＨｚあるいは６０ｋＨｚの信号を発振させ、これを送信部１１から受信部２に受信させる。また、さらに制御回路９では、４０ｋＨｚあるいは６０ｋＨｚの信号のうち所望の周波数の信号を選択するために、受信部２を構成する複数のコンデンサの容量値、および／または単一又は複数のコイルのインダクタンスの制御が行われる。

制御回路９から出力される信号Ｓ６は、制御データＤ１〜Ｄｎを含む信号Ｓ６ａとして容量調整回路３に入力される。図２および図３は、本実施形態の容量調整回路３の回路構成を例示する図であり、図２はアンテナ入力端子間にコンデンサＣ１〜Ｃｎ（ｎは２以上の整数。以下同じ）が互いに並列に接続され、スイッチとしてのトランジスタＴ１〜ＴｎがこれらコンデンサＣ１〜Ｃｎにそれぞれ直列に接続された構成を示す図であり、図３はアンテナ入力端子間にコンデンサＣ１〜Ｃｎが互いに直列に接続され、スイッチとしてのトランジスタＴ１〜ＴｎがこれらコンデンサＣ１〜Ｃｎにそれぞれ並列に接続された構成を示す図である。

容量調整回路３全体の容量値は、トランジスタＴ１〜Ｔｎのオンまたはオフによって調整するため、コンデンサＣ１〜Ｃｎは全て同じ容量のものを用いてもよいが、好ましくは容量が段階的に大きくなるように、あるいは段階的に小さくなるように配置する方が効果的である。
容量調整回路３の容量値の調整は、例えば図２の例を用いると、制御回路９からの信号Ｓ６ａに含まれる制御データがｎ＝７とすると、７個のトランジスタＴ１〜Ｔ７のオンまたはオフに従ってコンデンサＣ１〜Ｃ７が回路に接続あるいは未接続となって行われる。具体的には、制御データＤ１、Ｄ２、Ｄ４、およびＤ５が“１”、制御データＤ３、Ｄ６およびＤ７が“０”としてトランジスタのゲートに入力されると、トランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ４およびＴ５がオン状態となるため、それらに接続されたコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ４およびＣ５が受信部２のバーアンテナ２ａに対して並列に接続されることにより容量値の調整が行われる。

４０ｋＨｚあるいは６０ｋＨｚの信号に対する同調設定は、検波回路７によって検出される信号Ｓ５の振幅出力レベルが最大域を示すように制御回路９から出力される信号Ｓ６の設定を調整しながら行う。信号Ｓ５の振幅出力レベルが最大域を示す時の信号Ｓ６ｍａｘが、所定周波数の信号に対する同調容量を決定するための同調信号として容量調整回路３に入力されると、信号Ｓ６ｍａｘに含まれる制御データが容量調整回路３のトランジスタＴ１〜Ｔｎに入力され、トランジスタＴ１〜Ｔｎのスイッチング動作によって回路に接続されるコンデンサが決定されて同調容量が決まる。

容量調整回路３は、印加される電圧に応じて容量調整可能な可変容量ダイオード２１と、制御回路９から出力される信号Ｓ６ｂを当該可変容量ダイオードに印加するための電圧信号Ｓ７に変換するＤ／Ａ変換回路を含む構成としてもよい。図４は、可変容量ダイオード２１を用いた場合の容量調整回路３の回路構成を示す図である。信号Ｓ６が信号Ｓ６ｂとして制御回路９から容量調整回路３に入力されると、Ｄ／Ａ変換回路２０によって当該信号Ｓ６ｂに応じた電圧レベルを有する電圧信号Ｓ７に変換される。電圧信号Ｓ７は、抵抗Ｒによってその負荷が調整され、可変容量ダイオード２１に所定の電圧として印加される。可変容量ダイオード２１では、印加された所定の電圧値に応じてその接合容量を変化させることにより容量値の調整が行われる。

発振装置１０は、本電波同調受信装置を同調モードに設定した場合に所定周波数の信号、例えば４０ｋＨｚあるいは６０ｋＨｚの周波数の信号を発振する。発振装置１０として特に好ましいのは、精確で安定な固有振動周波数を発振し、周波数温度係数の極めて小さい水晶発振器である。また、本電波同調受信装置では、この水晶発振器を水晶フィルタとしても利用している。水晶フィルタは、非常にＱ値が高く、鋭い周波数弁別特性を備えていることから、本電波同調受信装置を受信モードに設定した場合に所望の周波数、例えば４０ｋＨｚあるいは６０ｋＨｚと一致した信号のみを通過させて選択出力させることができる。

また、本電波同調受信装置では上記特性を生かし、複数の異なる周波数の信号に択一的に同調設定する場合や、これらの信号の精度を高めた同調周波数の信号を択一的に得る場合には、それぞれの固有振動周波数をもつ水晶発振器を複数並列接続する。例えば、図５は異なる２つの周波数、例えば４０ｋＨｚおよび６０ｋＨｚの固有振動周波数をもつ水晶発振器を並列に接続した場合の本電波同調受信装置の回路構成を示す図であり、図中、水晶発振器１０ａは４０ｋＨｚの固有振動周波数をもち、水晶発振器１０ｂは６０ｋＨｚの固有振動周波数をもつ。これらは、どちらの周波数の信号に同調設定させるかによって選択され、制御回路９からの制御信号によって切り替えられる。

すなわち、同調モード時には、モード切替スイッチ６１および６２がそれぞれ端子６１ａおよび端子６２ａ側に、スイッチ６４がオフ、スイッチ１４がオンに設定された上で、スイッチ６３が端子６３ａ側に設定され、トライステートインバータ１２がインバータとして動作し、帰還抵抗１３および水晶発振器１０ｂととも発振回路を形成して６０ｋＨｚの信号が発振される。また、スイッチ６３が端子６３ｂ側に設定されると、上記同様、トライステートインバータ１２、帰還抵抗１３および水晶発振器１０ａによって発振回路が形成され、４０ｋＨｚの信号が発振される。

一方、受信モード時には、モード切替スイッチ６１および６２がそれぞれ端子６１ｂおよび端子６２ｂ側に、スイッチ６４がオン、スイッチ１４がオフに設定され、トライステートインバーター１２の出力がハイインピーダンス状態に設定された上で、増幅回路４から同調周波数の信号Ｓ２およびＳ９が出力される。信号Ｓ２およびＳ９が４０ｋＨｚまたは６０ｋＨｚのどちらの信号として出力されるかは、容量調整回路３、および受信部２でどちらの周波数の信号に同調設定されたかによって決まる。４０ｋＨｚの信号に同調設定された場合、信号Ｓ２が水晶フィルタとしての機能を兼ね備えた水晶発振器１０ａを通過することにより４０ｋＨｚに一致した信号として出力される。一方、６０ｋＨｚの信号に同調設定された場合、受信モード時にはスイッチ６４はオン状態になっているので、信号Ｓ９が水晶フィルタとしての機能を兼ね備えた水晶発振器１０ｂを通過することにより６０ｋＨｚに一致した信号として出力される。

送信部１１は、図１より、同調モード時に制御回路９からの制御信号によってスイッチ５１がオンされると、水晶発振器１０から発振される４０ｋＨｚあるいは６０ｋＨｚの信号Ｓ８を送信する。

受信部２は、４０ｋＨｚあるいは６０ｋＨｚの電波信号のうちいずれかの周波数の電波信号を選択する機能を備える。図６の（ａ）、（ｂ）は、いずれも２種類の周波数の電波信号を択一的に受信することが可能な回路の構成例を示す図である。なお、本発明の受信部２は、受信部の容量、もしくはコイルを調整することにより異なる周波数の電波信号を択一的に選択可能な機能を有する構成であればこれらに限定されるものではない。

図６（ａ）は、バーアンテナ２ａ、コイル２ｂ、第１のコンデンサ３０ｃ、第２のコンデンサ３０ｄおよびスイッチ３１からなり、スイッチ３１のオンオフによって第１のコンデンサ３０ｃと並列に第２のコンデンサ３０ｄを入り切りすることにより、回路の静電容量を切り替えて２種類の周波数の電波信号のいずれかを選択するものである。

図６（ｂ）は、第１のコイル４０ｂ、第２のコイル４０ｄ、コンデンサ４０ｃおよびスイッチ４１からなり、スイッチ４１を切り替えることによって第２のコイル４０ｄと直列に第１のコイル４０ｂを入り切りすることにより、回路の誘導容量を切り替えて２種類の周波数の電波信号のいずれかを選択するものである。

次に実施の形態１に係る電波同調受信装置における電波同調受信方法について説明する。
本発明の電波同調受信方法は、所定周波数の受信電波信号に同調設定を行なう同調モードと、同調設定後に周波数選択精度を高めた同調周波数の信号を得ることにより的確な時刻修正を行なうためのタイムコード信号を生成する受信モードの両モードを有する。両モードの切り替えは制御回路９からの制御信号により行なわれ、モード切替スイッチ６１および６２がそれぞれ端子６１ａ側および端子６２ａ側に設定された場合に同調モードとなり、モード切替スイッチ６１および６２がそれぞれ端子６１ｂ側および端子６２ｂ側に設定された場合に受信モードとなる。

図１より、同調モードでは、受信部２で水晶発振器１０から発振される所定周波数Ｒ［Ｈｚ］の信号、あるいは長波標準電波のうち受信部２を構成するコイル２ｂおよびコンデンサ２ｃによって決定される所定周波数Ｒ［Ｈｚ］の電波信号を受信する。なお、長波標準電波を受信する場合、容量調整回路３で同調され、整流、平滑化の行われた当該標準電波からの信号の振幅出力レベルが所定値に達しない場合には、受信部２を構成するコイルおよびコンデンサの容量値を調整することにより振幅出力レベルを所定値以上とすることで所定周波数Ｒ［Ｈｚ］の電波信号を受信する。

所定周波数Ｒ［Ｈｚ］の受信信号は、制御回路９からの信号Ｓ６に従って特定の容量値に設定された容量調整回路３を経由して信号Ｓ１として出力される。信号Ｓ１は、増幅回路４においてそのゲインが増加され、信号Ｓ２として出力される。信号Ｓ２は、増幅回路５でその振幅のコントロールおよび増幅が行なわれ、信号Ｓ３として出力される。信号Ｓ３は、検波回路７で整流された後、同回路内のローパスフィルタを通過することによって不要な周波数成分がカットされ平滑化される。整流および平滑化された信号Ｓ３は、同回路内でその振幅出力レベルが検出され、信号Ｓ５として制御回路９に出力される。

制御回路９では、信号Ｓ５の振幅出力レベルを、あらかじめ回路内に記憶されている前回の振幅出力レベルと比較し、その増減に基づいて信号Ｓ６の設定変更が行なわれ、容量調整回路３の容量値が変更される。受信信号は再度容量調整回路３を経由し、上記同様、増幅、整流および平滑化が行なわれ、その振幅出力レベルが検出されて信号Ｓ５として制御回路９に出力される。

制御回路９では、受信信号の振幅出力レベルが比較される。図９は、受信信号に対する同調設定の一例を示したもので、周波数と受信信号の振幅出力レベルの関係を示すグラフである。同図において、容量調整回路３が初期容量値である場合の受信信号の振幅出力レベルを示す特性曲線をＹ０、容量調整回路３の１回目の容量値変更を行った時の受信信号の振幅出力レベルを示す特性曲線をＹ１、以下、容量調整回路３の２、３回目の容量値変更を行った時の受信信号の振幅出力レベルを示す特性曲線をそれぞれＹ２、Ｙ３で表している。また、容量調整回路３がそれぞれの容量値である場合に、所定周波数Ｒ［Ｈｚ］の受信信号の振幅出力レベルをそれぞれＫ０、Ｋ１、Ｋ２およびＫ３で表す。

同図より、容量調整回路３の容量値を下げていくと、所定周波数Ｒ［Ｈｚ］の受信信号の振幅出力レベルは、容量調整回路３の２回目の容量値変更を行った後に最大域に達していることから、この時の容量調整回路３の容量値を設定する信号Ｓ６が同調信号Ｓ６ｍａｘとして容量調整回路３に入力されると同調容量が決定し、所定周波数Ｒ［Ｈｚ］の受信信号に対する同調設定が完了する。

上記同調設定方法は、容量調整回路３の容量値を下げていく場合についての例であるが、容量値を上げていく場合についても同様に行われる。

図１より、受信モードでは、すでに同調モードにおいて設定された同調信号Ｓ６ｍａｘが制御回路９から容量調整回路３に出力され、ここで同調信号Ｓ６ｍａｘにしたがって容量調整が行われて所定周波数Ｒ［Ｈｚ］の受信信号に同調した信号Ｓ１が出力される。信号Ｓ１は、増幅回路４においてそのゲインが増加されて信号Ｓ２として出力され、水晶フィルタとしての機能を兼ね備えた水晶発振器１０を通過することにより所定周波数Ｒ［Ｈｚ］に一致した信号として選択出力される。

所定周波数Ｒ［Ｈｚ］に一致した信号は、増幅回路５においてその振幅のコントロールおよび増幅が行なわれ、信号Ｓ３として出力される。信号Ｓ３は、検波回路７で整流および平滑化されて信号Ｓ４として出力された後、デコーダ回路８で受信電波の変調タイミングに同期したタイムコード信号に変換される。
［第２実施形態］

図７は、本発明の電波同調受信装置の第２の実施の形態例を示したものである。本実施の形態例では、４０ｋＨｚあるいは６０ｋＨｚのごとき所定周波数の信号に同調設定を行う際、容量調整回路３に出力される同調信号Ｓ６ｍａｘの設定値を記憶するための不揮発性メモリ１５が制御回路９に接続して設けられている。なお、図７では、不揮発性メモリ１５は電波同調受信回路１に内蔵されているが、当該電波同調受信回路１に外付けとして設けられてもよい。

第２実施形態では、図７より、同調モードにおいて４０ｋＨｚあるいは６０ｋＨｚの信号に同調させるための同調信号Ｓ６ｍａｘが設定されると、この同調信号Ｓ６ｍａｘの設定値は不揮発性メモリ１５に記憶される。次に、再度同じ周波数の信号に同調させる場合、受信モードにおいて当該信号に同調設定を行うための同調信号Ｓ６ｍａｘの設定値を不揮発性メモリ１５から制御回路９に読み出し、制御回路９から当該設定値に対応した同調信号Ｓ６ｍａｘに含まれる制御データを容量調整回路３に出力することにより同調容量の設定が行われる。

同調信号Ｓ６ｍａｘの設定値は、受信信号の周波数ごとに不揮発性メモリ１５に記憶させることによって、異なる周波数の信号を受信した場合であっても、その都度同調設定を行う必要がなく、不揮発性メモリ１５からそれぞれの周波数の信号に対応する同調信号の設定値を読み出すことによって、迅速に同調容量を設定することができ、短時間で時刻修正を行うことができる。

本発明の第２実施形態は、第１実施形態の制御回路９に不揮発性メモリ１５を接続して設けた以外は第１実施形態と同様の形態であるため、他の具体的な説明は省略する。
［第３実施形態］

図８は、本発明の電波同調受信装置の第３の実施の形態例を示したものである。本実施の形態例では、第１または第２実施形態における制御回路９の機能を併せ持つマイクロコントローラ１６が電波同調受信回路１の外部に接続して設けられている。マイクロコントローラ１６は、所定周波数の受信信号に対して同調設定を行うために、当該受信信号の振幅出力レベルに基いて容量調整回路３の容量値を制御するためのプログラムを有する。また、当該受信信号の振幅出力レベルに応じた受信部２のコイルおよびコンデンサの容量調整や、水晶発振器からの所定周波数の信号を送信するためのスイッチ５１の制御、あるいは本電波同調受信装置の同調モードと受信モードの切り替え制御等も当該プログラムに基づいて行われる。

また、マイクロコントローラ１６は、前述した同調信号Ｓ６ｍａｘを記憶する不揮発性メモリを有するものであってもよい。この場合、受信信号に対して同調設定を行う際には、不揮発性メモリに記憶された当該同調信号Ｓ６ｍａｘを読み出し、当該同調信号Ｓ６ｍａｘにしたがって同調設定が行われる。

第３実施形態では、図８より、まず同調モードにおいてマイクロコントローラ１６が検波回路７において検出される受信信号の振幅出力レベルを受信毎に記憶し、これらの振幅出力レベルに基づいて次回の同調容量値を決定するための信号Ｓ６を容量調整回路３に出力する。以上の動作を繰り返し、受信信号の振幅出力レベルが最大域を示す時の容量値を決定する同調信号Ｓ６ｍａｘが設定されると、この同調信号Ｓ６ｍａｘの設定値がマイクロコントローラ１６の不揮発性メモリ部に記憶される。次に、再度同じ周波数の受信信号に同調させる場合には、動作モードにおいて当該受信信号に同調設定を行うための同調信号Ｓ６ｍａｘの設定値をマイクロコントローラ１６の不揮発性メモリ部から読み出し、当該設定値に対応する同調信号Ｓ６ｍａｘの制御データを容量調整回路３に出力することにより同調容量の設定が行われる。

このように、第３実施形態によれば、電波同調受信回路１に外付けでマイクロコントローラ１６を設けることによって、第２実施形態のように電波同調受信回路１内に制御回路９および不揮発性メモリ１５を設ける必要がなくなり、同回路の小型化および省電力化を図ることができる。また、第２実施形態同様、同調信号Ｓ６ｍａｘの設定値を受信信号の周波数ごとにマイクロコントローラ１６の不揮発性メモリ部に記憶させることによって、異なる周波数の信号を受信した場合であっても、その都度同調設定を行う必要がなく、マイクロコントローラ１６からそれぞれの周波数の信号に対応する同調信号Ｓ６ｍａｘの設定値を読み出すことにより迅速に同調容量を調整することができ、短時間での時刻修正が可能となる。

本発明の第３実施形態は、第２実施形態の制御回路９および不揮発性メモリ１５に代えてマイクロコントローラ１６を設けた以外は第２実施形態と同様の形態であるため、他の具体的な説明は省略する。

本発明の電波同調受信装置の第１の実施の形態例を示すブロック図である。 本発明の電波同調受信装置における容量調整回路の回路構成を示すである。 本発明の電波同調受信装置における容量調整回路の他の回路構成を示すである。 可変容量ダイオードを用いた場合の容量調整回路の回路構成を示す図である。 発振装置を複数並列接続した場合の第１の実施の形態例を示すブロック図である。 本発明の電波同調受信装置における受信部の回路構成例を示す図である。 本発明の電波同調受信装置の第２の実施の形態例を示すブロック図である。 本発明の電波同調受信装置の第３の実施の形態例を示すブロック図である。 同調設定時における容量調整回路の周波数と受信信号の振幅出力レベルの関係を示すグラフである。 従来の電波同調受信装置の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 電波同調受信回路
２ 受信部
２ａ バーアンテナ
２ｂ コイル
２ｃ、４０ｃ コンデンサ
３ 容量調整回路
４、５ 増幅回路
６ 発振回路
７ 検波回路
８ デコーダ回路
９ 制御回路
１０、１０ａ、１０ｂ 発振装置
１１ 送信部
１２ トライステートインバータ
１３ 帰還抵抗
１４、５１、６４ スイッチ
１５ 不揮発性メモリ
１６ マイクロコントローラ
２０ Ｄ／Ａ変換回路
２１ 可変容量ダイオード
３０ｃ 第１のコンデンサ
３０ｄ 第２のコンデンサ
４０ｂ 第１のコイル
４０ｄ 第２のコイル
３１、４１、５１、６１、６２、６３ 切替スイッチ
１１１ 長波受信アンテナ部
１１１ａ 受信アンテナ
１１１ｂ 同調回路
１１２ ＡＧＣアンプ
１１３ 第１の水晶フィルタ
１１４ 第２の水晶フィルタ
１１５ 合成部
１１６ 検波回路
１１７ 制御回路

Claims (15)

1. 外部発振装置に接続可能であって当該外部発振装置により所定周波数の信号を発振させる発振回路と前記所定周波数の信号に同調設定を行う容量可変可能な容量調整回路を有し、当該容量調整回路を前記所定周波数の信号に同調させることにより得られる信号の振幅出力レベルが最大域を示すように前記容量調整回路の容量値を制御することにより前記所定周波数の信号に同調設定を行う同調手段と、
   前記同調手段により設定される前記容量調整回路の容量値に同調した同調周波数の信号を受信する受信手段
   を備え、
   前記同調手段および受信手段を切り替える切替手段を有することを特徴とする電波同調受信回路。
2. 前記容量調整回路は、
   アンテナ入力端子間に並列に挿入された複数のコンデンサと、
   当該複数のコンデンサの各々に接続され当該各々のコンデンサの容量を前記アンテナ入力端子間に入り切りすることにより前記アンテナ入力端子間の容量値の制御を行うスイッチ
   を有することを特徴とする請求項１に記載の電波同調受信回路。
3. 前記容量調整回路は、
   アンテナ入力端子間に複数直列に挿入されたコンデンサと、
   当該各々のコンデンサの両端子間に当該コンデンサに対して並列に接続されたスイッチ
   を有し、当該スイッチにより前記アンテナ入力端子間の容量値の制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の電波同調受信回路。
4. 前記容量調整回路は、
   可変容量ダイオードと、
   当該可変容量ダイオードの容量を制御する制御信号を当該可変容量ダイオードに印加される電圧に変換するＤ／Ａ変換回路
   を有することを特徴とする請求項１に記載の電波同調受信装置。
5. 前記容量調整回路において同調された信号を増幅する増幅回路と、
   前記増幅回路により増幅された信号の整流および平滑化を行い当該信号の振幅出力レベルを検出する検波回路と、
   前記振幅出力レベルに従って前記容量調整回路の容量値を制御し前記振幅出力レベルが最大域を示す時の前記容量調整回路の容量値を設定する同調信号を出力する制御回路
   を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電波同調受信回路。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の電波同調受信回路と、
   前記発振回路に接続され前記所定周波数の信号を発振する発振装置と、
   前記発振装置から発振される前記所定周波数の信号を送信する送信部と、
   アンテナ入力端子に接続され前記所定周波数の信号を受信する受信部
   を有することを特徴とする電波同調受信装置。
7. 前記発振装置は、水晶発振器であることを特徴とする請求項６に記載の電波同調受信装置。
8. 前記水晶発振器は、前記所定周波数の信号のみを選択出力する水晶フィルタでもあることを特徴とする請求項７に記載の電波同調受信装置。
9. 前記水晶発振器は、複数の異なる周波数の信号から任意の周波数の信号を選択出力可能な水晶フィルタが複数並列接続されることにより構成されることを特徴とする請求項８に記載の電波同調受信装置。
10. 前記受信部は、複数の同調周波数を設定可能な複数のコンデンサと、制御信号に応じて当該複数のコンデンサの容量値を制御することにより同調周波数の切り替えを行うスイッチを有することを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の電波同調受信装置。
11. 前記受信部は、複数の同調周波数を設定可能な単一あるいは複数のコイルと、制御信号に応じて当該単一あるいは複数のコイルのインダクタンスを制御することにより同調周波数の切り替えを行うスイッチを有することを特徴とする請求項６〜１０のいずれかに記載の電波同調受信装置。
12. 前記制御回路は、前記同調信号を記憶する不揮発性メモリを備えることを特徴とする請求項５〜１１のいずれかに記載の電波同調受信回路。
13. 前記制御回路に代えて、前記検波回路より出力される信号の振幅出力レベルが最大域を示すように前記容量調整回路の容量値を設定するプログラムを含むマイクロコントローラを有することを特徴とする請求項６〜１１のいずれかに記載の電波同調受信装置。
14. 前記マイクロコントローラは、前記同調信号を記憶する不揮発性メモリを有することを特徴とする請求項１３に記載の電波同調受信装置。
15. 所定周波数の信号を受信し当該信号の周波数に同調設定を行う電波同調受信方法であって、
    当該信号の周波数に可変容量値で同調させて得られる信号を増幅および整流し当該信号の振幅出力レベルが最大域を示すように容量値を制御することにより当該信号の周波数に同調設定を行う同調モードと、
    前記信号を前記同調モードにより設定された容量値で同調させて同調周波数の信号を選択出力する受信モード
    を有し、前記同調モードおよび受信モードを切り替えることにより前記同調周波数の信号を常時受信可能であることを特徴とする電波同調受信方法。

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