JP2007327958A

JP2007327958A - 無線制御計時装置および無線制御計時装置回路用回路

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Publication number: JP2007327958A
Application number: JP2007151397A
Authority: JP
Inventors: David Meltzer; メルトザーデビッド; Gregory Blum; ブラムグレゴリー
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-06-08
Filing date: 2007-06-07
Publication date: 2007-12-20
Also published as: US7719928B2; US20070286028A1; DE102007023852A1; CN101086659A

Abstract

【課題】少なくとも1つの無線信号を受信するために追加計時ソースの必要を取り除き、それにより材料コストを削減し多数の技術的問題を取り除くこと。
【解決手段】基準計時信号に由来するローカル・キャリア信号および少なくとも1つの変調時間コード信号を受信し、前記ローカル・キャリア信号および前記少なくとも1つの変調時間コード信号から時間コード信号を生成するよう構成される無線受信機と、前記時間コード信号を受信し、該時間コード信号から時間設定および／あるいは修正信号を生成するよう構成されるデコーダと、基準計時信号に由来するリアルタイム信号、および時間設定および／あるいは修正信号を受信するよう構成される計時機構とを含む無線制御計時装置。
【選択図】図３

Description

本発明は一般的に無線制御時計の分野に関する。より具体的に、本発明の実施形態は単一の基準計時ソース（a single reference timing source）を用いて無線制御時計で少なくとも1つの無線信号を受信する装置、回路、および方法に係わる。

無線制御時計は特別の時間コード信号を受信し復号化することにより時間を調節できる計時器である。時間コード信号は現在の時間および日付で符号化され、夏時間および／あるいはうるう年インジケータも含む。時間コード信号はさらに正確な受信を保証するためにパリティ・ビットを含むことができる。通常この時間コード信号は政府設立の無線局により伝送される低周波数キャリア信号を変調する。世界的に数カ国の政府がこのような時間コード信号を放送するために1つ以上の無線局を設立しており、次が含まれる。米国の60kHzでのWVB 放送、連合王国（イギリス）の60kHz でのMSF 放送、ドイツの77.5kHz でのDCF77 放送、日本の40kHz （福島県で送信）および60kHz （佐賀県および福岡県の境で送信）の双方において、中国の68.5kHz でのBPC 放送、スイスの75kHz でのHGB 放送、およびロシアの50kHz でのRTZ 放送、加えて、LORAN-C ナビゲーション・システム（100kHzで放送）の送信機のいくつかは協定世界時（UTC）に同期化された時間コード信号を伝送している。これらの無線局各々は低減キャリア・パルス幅変調という実質的に同じ方法でキャリアを変調する。しかし、異なった無線局は一般的に異なった周波数で時間コード信号を放送するので、1つ以上の場所および／あるいは国で使用するために販売される無線制御時計は複数の周波数で時間コード信号を受信するよう設計されなければならない。

放送される時間コード信号はキャリア信号を時間コード信号で変調することにより生成される。一般的に変調は次のように達成される。キャリア信号が精密な発振器（例えばセシウム発振器）にロックされ、少なくとも現在の時間と日付を含む60ビットの時間コードが国家的時間ソース（UTCのような）を基準として生成され、具体的な時間コード・ビットの変調値により所定の時にキャリア電力が落とされ復活される。

無線制御時計の多くは時間記録の目的から1つの水晶振動子、および放送される時間コード信号を復号化するために少なくとも1つの追加水晶振動子を含む。時間記録目的に用いられる水晶振動子はしばしば表示機構を駆動する毎秒1パルスの信号を作るために分周される。放送される時間コード信号を復号化するために用いられる水晶振動子の周波数は受信する特定の受信局の周波数と相関している。

図1は一つの場所および／あるいは国で使用するために販売される従来の無線制御時計の例を示す。第1の水晶振動子11が発振器回路12に接続して基準計時信号13を提供する。通常、この第1の水晶振動子11は32768Hzの共振周波数を有する。発振器回路12はさらにリアルタイム信号21を発生する周波数分周器20に接続している。リアルタイム信号21は計時機構30を駆動するために用いられ、通常毎秒1パルスの周波数を有する。低周波数放送の時間コード信号41がアンテナ42で受信され、RF増幅器43により増幅され変調時間コード信号44を生成する。RF増幅器43は第2の水晶振動子51に接続され時間コード信号55を生成する。第2の水晶振動子51の共振周波数は無線制御時計の使用が指定される場所および／あるいは国によって決定される。例えば、米国の使用向けに販売された装置は共振周波数60kHz の第2の水晶振動子51を有することができる。時間コード信号55は無線受信機／時間コード・デコーダ60で受信され、これが時間設定および／あるいは修正信号61を生成する。計時機構30は時間設定および／あるいは修正信号61を受信することにより放送される時間コード信号41と同期化することができる。

米国特許第5068838号明細書

無線制御時計は複数の場所および／あるいは国での使用に販売されており、周波数の異なる複数の時間コード信号を受信することが可能である。図2で従来の多チャンネル無線制御時計が従来の単チャンネル無線制御時計と異なる点を説明する。アンテナ142は低周波数放送の時間コード信号141を受信し、変調された時間コード信号144を生成するRF増幅器143が、受信した時間コード信号141を増幅する。水晶振動子マトリクス150が変調時間コード信号144を受信する。水晶振動子マトリクスは変調時間コード信号144を時間コード信号155に変換するための水晶振動子151、152、153を含む。例えば、米国、日本、およびドイツでの使用に販売される無線制御時計は60kHz、40kHz、および77.5kHzの共振周波数の水晶振動子を1つずつ有する。切り替えマトリクス154は複数の水晶振動子151、152、153のどれが電気的に接続されているかを決定し、選択可能な周波数制御信号170により設定される。しかし、実施例によっては水晶振動子151、152、153はすべて電気的に接続されており、従って切り替えマトリクス154は不要である。従来の多チャンネル無線制御時計は放送される時間コード信号141が1つしか存在しない場所で使用され、従って有効な時間コード信号155は水晶振動子151、152、153の内1つのみで生成される。従来の単チャンネル無線制御時計と同様に、時間コード信号155は無線受信機／時間コード・デコーダ160により受信され、時間設定および／あるいは修正信号161が生成される。水晶振動子マトリクスに用いられる複数の水晶振動子に加え、従来の多チャンネル無線制御時計は図1に示すようにリアルタイム信号21を生成するために追加水晶振動子を有していても良い。

水晶振動子は超短波安定性を有するので従来から無線制御時計に使用されている。リアルタイム信号を生成するために水晶振動子を使用することにより非常に正確な時間を記録する計時器が得られる。放送される時間コード信号のキャリアは非常に安定したセシウム発振器のそれにロックされるので、水晶振動子の本質的な安定性はさらに放送される時間コード信号の正確な復調の可能性を高める。しかし、複数の水晶振動子を含めるとそのような無線制御時計のコストが高くなり、無線制御時計のサイズも大きくなる。従来の水晶振動子無線制御時計はN + 1個水晶振動子を含み、ここでNは水晶振動子無線制御時計が受信するよう構成される無線周波数の数である。例えば、米国、日本、およびドイツでの使用に販売される無線制御時計は4つまでの水晶振動子を含む。製品コストの増加に加え、技術上および製造上の問題もある。つまり複数の水晶振動子を装置内に実装する必要がある。このように、材料コストの増加や技術上の問題から無線制御時計で複数の水晶振動子を使用することは不利である。

従って、無線信号を複数の周波数の内いずれにおいても受信できるが、1つの水晶振動子の使用が可能となる無線制御時計が望まれる。

本発明の実施形態は単一の基準計時ソースを用いて無線制御時計で少なくとも1つの無線信号を受信する装置、回路、および受信方法に係る。

一態様において、発明は、(i) 基準計時信号に由来するローカル・キャリア信号および少なくとも1つの変調時間コード信号を受信し、(ii) ローカル・キャリア信号および少なくとも1つの変調時間コード信号から時間コード信号を生成するよう構成される無線受信機と、(i) 時間コード信号を受信し、(ii) それから時間設定および／あるいは修正信号を生成するよう構成されるデコーダと、 (i) 基準計時信号に由来するリアルタイム信号および (ii) 時間設定および／あるいは修正信号を受信するよう構成される計時機構とを含むことができる無線制御計時装置に関する。

別の態様において、発明は、基準計時信号ソースと、(i) 基準計時信号および選択可能な周波数制御信号を受信し、(ii) 基準計時信号および選択可能な周波数制御信号からローカル・キャリア信号を生成するよう構成される周波数シンセサイザと、(i) ローカル・キャリア信号と少なくとも1つの変調時間コード信号を受信し、(ii) ローカル・キャリア信号と少なくとも1つの変調時間コード信号から時間コード信号を生成するよう構成される無線受信機と、(i) 時間コード信号を受信し、(ii) そこから時間設定および／あるいは修正信号を生成するよう構成されるデコーダとを含むことができる無線制御計時装置用の回路に関する。

さらに別の態様において、発明は、(i) 基準計時信号および選択可能な周波数制御信号を受信し、(ii) 基準計時信号および選択可能な周波数制御信号からローカル・キャリア信号を生成するよう構成される周波数シンセサイザと、(i) ローカル・キャリア信号と少なくとも1つの変調時間コード信号を受信し、(ii) ローカル・キャリア信号と少なくとも1つの変調時間コード信号から時間コード信号を生成するよう構成される無線受信機とを含むことができる無線制御計時装置用の回路に関する。

さらなる態様において、発明は、基準計時信号を第1の比率で乗じおよび／あるいは除することによりリアルタイム信号を生成するステップと、基準計時信号を第2の比率で乗じおよび／あるいは除することによりローカル・キャリア信号を生成するステップと、ローカル・キャリア信号および少なくとも1つの変調時間コード信号から時間コード信号を生成するステップと、時間コード信号を復号化して時間設定および／あるいは修正信号を生成するステップとを含むことができる、無線制御計時装置を同期化する方法に関する。

本発明は単一の基準計時ソースを用いて無線制御時計で少なくとも1つの無線信号を受信する経済的な方法を有利に提供する。さらに本発明は、複数の周波数で時間コード信号を受信できる無線制御時計の新規な実施を提供する。本発明のこれらおよび他の利点は以下の好ましい実施形態の詳細な説明で用意に明らかになるであろう。

ここで発明の好ましい実施形態について詳細に記述し、それらの例について添付図面に図示する。発明の好ましい実施形態を説明するが、これは発明をこれらの実施形態に限定されない。本発明の態様を不必要に分かりにくくしないよう周知の方法、手順、コンポーネント、および回路は詳細に説明していない。

便宜上かつ平易さの観点から、「データ」および「信号」（単数および複数）の用語は互換的に使用でき、「に接続」、「と結合」、「に結合」、および「と通信」の用語（これらの用語は用語の使用の前後関係が明らかに別途示さない限り接続、結合、および／あるいは通信要素間の直接および／あるいは間接的関係も示し得る）も同様であるが、これらの用語は一般的に技術上認められた意味が与えられている。さらに便宜上かつ平易さの観点から、「演算」、「計算」、「判定」、「処理」、「操作」、「変換」、「作動」、「表示」、および「設定」（その他）は互換的に使用でき、一般的に物理的（例えば電子的）な量で表されるデータを操作し変換するコンピュータ、データ処理システム、論理回路、または類似の処理デバイス（例えば電気的、光学的、または量子的演算または処理デバイス）の作用およびプロセスを指す。

本発明は単一のクロック・ソースを有する無線制御計時装置で少なくとも1つの無線信号を受信する装置、回路、および方法に関する。発明の一態様において、無線制御計時装置は、(i) 基準計時信号に由来するローカル・キャリア信号および少なくとも1つの変調時間コード信号を受信し、(ii) ローカル・キャリア信号および少なくとも1つの変調時間コード信号から時間コード信号を生成するよう構成される無線受信機と、(i) 時間コード信号を受信し、(ii) それから時間設定および／あるいは修正信号を生成するよう構成されるデコーダと、(i) 基準計時信号に由来するリアルタイム信号および (ii) 時間設定および／あるいは修正信号を受信するよう構成される計時機構とを含む。

発明の別の態様は、基準計時信号ソースと、(i) 基準計時信号および選択可能な周波数制御信号を受信し、(ii) 基準計時信号および選択可能な周波数制御信号からローカル・キャリア信号を生成するよう構成される周波数シンセサイザと、(i) ローカル・キャリア信号と少なくとも1つの変調時間コード信号を受信し、(ii) ローカル・キャリア信号と少なくとも1つの変調時間コード信号から時間コード信号を生成するよう構成される無線受信機と、(i) 時間コード信号を受信し、(ii) そこから時間設定および／あるいは修正信号を生成するよう構成されるデコーダとを含むことができる無線制御計時装置用の回路に関する。

発明のさらに別の態様は、(i) 基準計時信号および選択可能な周波数制御信号を受信し、(ii) 基準計時信号および選択可能な周波数制御信号からローカル・キャリア信号を生成するよう構成される周波数シンセサイザと、(i) ローカル・キャリア信号と少なくとも1つの変調時間コード信号を受信し、(ii) ローカル・キャリア信号と少なくとも1つの変調時間コード信号から時間コード信号を生成するよう構成される無線受信機とを含むことができる無線制御計時装置用の回路に関する。

本発明の別の態様は、基準計時信号を第1の比率で乗じおよび／あるいは除することによりリアルタイム信号を生成するステップと、基準計時信号を第2の比率で乗じおよび／あるいは除することによりローカル・キャリア信号を生成するステップと、ローカル・キャリア信号および少なくとも1つの変調時間コード信号から時間コード信号を生成するステップと、時間コード信号を復号化して時間設定および／あるいは修正信号を生成するステップとを含むことができる、無線制御計時装置を同期化する方法に関する。

以下、各種の態様について、より詳細に説明する。

無線制御計時装置
一実施形態態様において、典型的な無線制御計時装置は、(i) 基準計時信号に由来するローカル・キャリア信号および少なくとも1つの変調時間コード信号を受信し、(ii) ローカル・キャリア信号および少なくとも1つの変調時間コード信号から時間コード信号を生成するよう構成される無線受信機と、(i) 時間コード信号を受信し、(ii) それから時間設定および／あるいは修正信号を生成するよう構成されるデコーダと、 (i) 基準計時信号に由来するリアルタイム信号および (ii) 時間設定および／あるいは修正信号を受信するよう構成される計時機構とを含む。

図3を参照して説明する。基準計時信号ソース210が基準計時信号213、214を生成する。本実施例では、基準計時信号213および基準計時信号214は通常同じ信号である。しかし基準計時信号のいずれかまたは双方とも他方に対し調節、変更、または別途異なった処理することができる。例えば、遅延し、反転し、除し、および／あるいは乗じることもできる。リアルタイム信号221が基準計時信号213から生成される。ローカル・キャリア信号285が基準計時信号214から生成される。無線受信機／時間コード・デコーダ260は変調時間コード信号244およびローカル・キャリア信号285を受信し、時間設定および／あるいは修正信号267を生成する。計時機構230は、時間設定および／あるいは修正信号267およびリアルタイム信号221を受信する。リアルタイム信号221および時間設定および／あるいは修正信号267は計時機構230内の論理で同期化される。このような同期化はデジタルまたはアナログ方法を用いて計時機構230外でなされても良い。

一実施例において、無線制御計時装置は基準計時信号213を受信しリアルタイム信号221を生成するリアルタイム信号ジェネレータ220を含む。リアルタイム信号ジェネレータ220は少なくとも１つの倍率器および／あるいは分周器を含む。

別の実施例において、無線制御計時装置は基準計時信号214を受信しローカル・キャリア信号285を生成する周波数シンセサイザ280を含む。周波数シンセサイザ280は整数または分数-N（または「フラクタル-N」と呼ばれることもある）の位相ロック・ループおよび少なくとも1つの分周器を含む。このような位相ロック・ループおよび周波数分周器を有してなる周波数シンセサイザは従来から存在し、その設計、実施、および動作は当業者にとって周知のものである。整数の位相ロック・ループおよび周波数分周器を有してなる周波数シンセサイザの例を図4に示す。

図4を参照すると、基準計時信号314が第1の周波数分周器により分周される。位相および／あるいは周波数検出器382が周波数分周器381からの分周された基準計時信号およびフィードバック信号389を受信する。位相および／あるいは周波数検出器382はループ・フィルタ383に接続される。ループ・フィルタ383は電圧制御発振器384に接続される。例えば、位相および／あるいは周波数検出器382は2つの入力信号間の位相差に応答する従来のタイプI位相検出器を有している。最も簡単な形において、タイプI位相検出器はデジタル・イクスクルーシブ・オア・ゲートとして機能する。あるいは、位相および／あるいは周波数検出器382は2つの入力信号の遷移エッジ（すなわち入力信号の立ち上がりまたは立下り）間の時間差に応答する従来のタイプII位相検出器を有することもある。電圧制御発振器384は周波数分周器387に接続され、ローカル・キャリア信号285を生成する。さらに、電圧制御発振器384は位相ロック・ループのフィードバック信号389を生成する周波数分周器388に接続される。周波数分周器388が出力したフィードバック信号389は、位相および／あるいは周波数検出器382が受信する。

周波数分周器381, 387, 388内の分周比率は選択可能な周波数制御信号370の状態によって制御される。選択可能な周波数制御信号370はnビットのデジタル・マルチビット信号であり、ここで2ⁿは周波数シンセサイザの構成可能な状態の数（例えば形成され得るローカル・キャリア周波数の数）である。周波数シンセサイザの構成可能な状態の数は、無線制御計時装置が受信するように構成される放送時間コード信号周波数の数に直接関係することができる。選択可能な周波数制御信号370は制御信号論理371で復号化され、各々周波数分周器381, 387, 388の分周率を決定する制御信号P 372, Q 373, およびR 374を形成する。各制御信号P, Q, またはR もデジタル・マルチビット信号であって良い。例えば、周波数分周器381が8つの構成可能な状態を必要とする場合、Pは3ビット信号である。シンセサイザはこのようにプログラマブルで、1つ以上の同じまたは異なった周波数のローカル・キャリア信号を生成する。さらに、1つのローカル・キャリア信号285が複数の周波数を有する。

一実施例において再度図3を参照すると、選択可能な周波数制御信号270の各状態は受信した特定の放送無線時間信号に対応する。例えばWWVB （60kHz で放送）は選択可能な周波数制御信号の状態1に対応し、DCF77（77.5kHz で放送）は選択可能な周波数制御信号の状態2に対応し、JJY（40kHz で放送）は選択可能な周波数制御信号の状態3に対応し、JJY（60kHz で放送）は選択可能な周波数制御信号の状態1または状態2に対応し、MSF（60kHz で放送）は選択可能な周波数制御信号の状態1または状態5に対応する。

別の実施例において、選択可能な周波数制御信号270の各状態は周波数走査のために差分値に対応する。例えば「17.5kHz 以上(up 17.5kHz)」は選択可能な周波数制御信号の状態1に対応し、「17.5kHz未満 (down 17.5kHz)」は選択可能な周波数制御信号の状態2に対応する。「20kHz未満」は選択可能な周波数制御信号の状態3に対応し、「20kHz以上」は選択可能な周波数制御信号の状態4に対応する。選択可能な周波数信号270 は外部スイッチまたはボタンなど簡単なユーザ・インタフェース装置により設定することもできる。あるいは、選択可能な周波数信号270 は無線制御計時装置内で設定しても良い。一実施において、選択可能な周波数信号270 は無線受信機／時間コード・デコーダ260で生成する。例えば、無線受信機／時間コード・デコーダ260が、有効な放送時間コード信号241の存在を判定する論理回路を含む。無線受信機／時間コード・デコーダ260はさらに有効な放送時間コード信号241が存在するまで選択可能な周波数信号270 の各状態を順に選択するように設定された論理回路を含む。

さらに、図4に示すような周波数分周器381, 387, 388 の構成は基準計時信号314 およびローカル・キャリア信号314 双方が生成される周波数に依存する。例えば、60kHzで放送される米国のWWVBにおける放送無線時間信号を受信する無線制御計時装置を考える。無線制御計時装置が直接変換受信機を有する場合、60kHz の周波数を有するローカル・キャリア信号285が生成されるはずである。さらに同じ無線制御計時装置で基準時間信号314が32768Hzの周波数を有するものを考える。実施において、周波数分周器381は比率が1024になるように、周波数分周器387は比率が3となるように、および周波数分周器388は比率が5625となるように構成する。このように位相および／あるいは周波数検出器382は基準計時信号314（周波数32768Hz）を1024で割った結果と電圧制御発振器出力信号386（周波数180kHz）を5625で割った結果を比較する。位相および／あるいは周波数検出器382は3kHz未満の周波数で作動できる必要がある。例えば上記の例において比較周波数は32Hzである。しかし周波数シンセサイザが分数-Nの位相ロック・ループを有してなる場合、比較周波数は基準計時信号314に等しくても良い。従って周波数分周器381は省略することができる。

さらに別の実施において、図3に示される無線制御計時装置は少なくとも1つの放送時間コード信号241を受信および／あるいは増幅するために少なくとも1つのアンテナ242および／あるいは1つのRF増幅器243を含むことができる。放送時間コード信号は一般的に低周波数帯域（30kHzから300kHzの間）であるが、通常放送時間コード信号は以下の周波数を有する。40kHz （日本からの送信）、50kHz （東部ロシアにおける送信）、60kHz （米国および日本双方からの送信）、68.5kHz （中国からの送信）、75kHz （スイスからの送信）、および77.5kHz （ドイツからの送信）。実施において、低周波数放送時間コード信号241はアンテナ242で受信されRF増幅器243により増幅される。 RF増幅器243の出力は変調時間コード信号244である。

無線受信機／時間コード・デコーダ260は別個の機能要素からなる。図5に示すように、無線受信機461に、ローカル・キャリア信号285および変調時間コード信号244が入力する。無線受信機461は、ミキサ463および信号調節器464を有する。無線受信機461は時間コード信号466を出力し、時間コード・デコーダ462が時間コード信号466を受信する。時間コード信号466は少なくとも現在の時間を含むが、時間コード信号466はさらに日付、夏時間およびうるう年のインジケータ、パリティ情報、および／あるいは他の情報を含んでもよい。一実施において、時間コード・デコーダ462はマイクロプロセッサ内に含まれる。別の実施において、時間コード・デコーダ462はロジック・アレー要素（プログラマブル・ロジック・デバイスまたはフィールド・プログラマブル・ゲート・アレーなど）または特定用途向け集積回路内に含まれる。時間コード・デコーダ462は時間設定および／あるいは修正信号267を生成する。前述又は図3に示すように、時間設定および／あるいは修正信号267およびリアルタイム信号221は計時機構230に入力し、計時機構230内に入力し内で同期化する。

無線制御計時装置用の回路
別の実施形態において、無線制御計時装置用の回路は、基準計時信号ソースと、(i) 基準計時信号および選択可能な周波数制御信号を受信し、(ii) 基準計時信号および選択可能な周波数制御信号からローカル・キャリア信号を生成するよう構成される周波数シンセサイザと、(i) ローカル・キャリア信号と少なくとも1つの変調時間コード信号を受信し、(ii) ローカル・キャリア信号と少なくとも1つの変調時間コード信号から時間コード信号を生成するよう構成される無線受信機と、(i) 時間コード信号を受信し、(ii) そこから時間設定および／あるいは修正信号を生成するよう構成されるデコーダとを含む。

図3を参照すると、基準計時信号ソース210が、基準計時信号213, 214を生成する。基準計時信号ソース210 は、水晶振動子211および発振器回路212を含む。水晶振動子211は、さらに約2^X Hz の共鳴周波数をし、ここでXは10から20の整数である。例えば14 ≦ X ≦ 18である。水晶振動子は約 32768Hzの周波数を有する。すなわち X は15に等しい。基準計時信号213および基準計時信号214は上述のように同じでも異なっていても良い。周波数シンセサイザ280は基準計時信号214および選択可能な周波数制御信号270を受信しローカル・キャリア信号285を生成する。無線受信機／時間コード・デコーダ260はローカル・キャリア信号285 および変調時間コード信号244を受信し時間設定および／あるいは修正信号を生成する。無線受信機／時間コード・デコーダ260は上述のように、また図5に示すように、無線受信機461および時間コード・デコーダ462といった別個の要素を含むことができる。

さらに、図3に示されるように、無線制御計時装置は少なくとも1つの放送時間コード信号241を受信および／あるいは増幅するために少なくとも1つのアンテナ242および／あるいは少なくとも1つのRF 増幅器243を含む。放送時間コード信号は一般的に低周波数帯域（30kHzから300kHzの間）であるが、通常放送時間コード信号は以下の周波数を有する。40kHz （日本からの送信）、50kHz （東部ロシアからの送信）、60kHz （米国および日本双方からの送信）、68.5kHz （中国からの送信）、75kHz （スイスからの送信）、および77.5kHz （ドイツからの送信）。実施において、低周波数放送時間コード信号241は上述のようにアンテナ242で受信されRF増幅器243により増幅される。

再度図5を参照すると、無線受信機461は直接変換型であっても良い。直接変換無線受信機の場合のようにベースバンド信号で変調された放送キャリア信号と、周波数が放送キャリア信号に等しいローカル・キャリア信号を混合すると、結果として生じる信号は変調ベースバンド信号である。したがって無線受信機461が直接変換型である場合、ローカル・キャリア信号285は望まれる放送時間コード信号241に等しい周波数を有することになる。例えば、直接変換無線受信機を含む無線制御計時装置用の回路はドイツの放送時間コード信号を受信するために周波数77.5kHzのローカル・キャリア信号を生成する。別の実施において、受信機の選択性を向上させるために、無線受信機461はスーパーヘテロダイン型でも良い。スーパーヘテロダイン無線受信機はベースバンド信号で変調された放送キャリア信号と、周波数が固定オフセットをプラスまたはマイナスして（すなわち中間周波数）放送キャリア信号に等しいローカル・キャリア信号を組み合わせる。一般的に中間周波数はローカル・キャリア信号周波数未満である。ミキサの出力は次にフィルタされ、望ましくない変調生成物が取り除かれる。その結果の信号は変調ベースバンド信号である。このように無線受信機461がスーパーヘテロダイン型である場合、ローカル・キャリア信号285は望ましい放送時間コード信号241に固定中間周波数をプラスしたものに等しい周波数を有することになる。例えば、中間周波数4.5kHzを有するスーパーヘテロダイン受信機を含む無線制御計時装置用の回路はドイツの放送時間コード信号を受信するために82kHzのローカル・キャリア周波数を生成する（77.5kHz ＋4.5kHz ）。

別の実施において、無線制御計時装置はリアルタイム信号ジェネレータを含む。再度図3を参照すると、リアルタイム信号ジェネレータ220は基準計時信号213を受信しリアルタイム信号221を生成する。リアルタイム信号ジェネレータ220は1つ以上倍率器および／あるいは分周器を含み、このようなリアルタイム信号ジェネレータの構成は当業者にとって周知である。基準計時信号ソース210が共鳴周波数32768Hz の水晶振動子211を有する場合、リアルタイム信号ジェネレータ220はバイナリ分周器を有してなり、またはそれで構成されることができる。通常、リアルタイム信号221は計時機構を駆動するために用いられ、毎秒１パルスの周波数を有する。

さらなる実施において、周波数シンセサイザ280は整数または分数-N型の位相ロック・ループおよび少なくとも1つの分周器を含むことができる。このような位相ロック・ループを有してなる周波数シンセサイザは従来からあり、その設計、実施、および操作は当業者にとって周知のものである。整数型位相ロック・ループを有してなる周波数シンセサイザの例が図4に示され、上記に考察されている。

無線制御計時装置用の回路の他の実施例
さらに別の実施形態において、無線制御計時装置用の回路は、(i) 基準計時信号および選択可能な周波数制御信号を受信し、(ii) 基準計時信号および選択可能な周波数制御信号からローカル・キャリア信号を生成するよう構成される周波数シンセサイザ、および(i) ローカル・キャリア信号と少なくとも1つの変調時間コード信号を受信し、(ii) ローカル・キャリア信号と少なくとも1つの変調時間コード信号から時間コード信号を生成するよう構成される無線受信機、を含むことができる。

図3を参照すると、周波数シンセサイザ280が基準計時信号214と選択可能な周波数制御信号270を受信し、ローカル・キャリア信号285を生成する。ローカル・キャリア信号285および変調時間コード信号244は無線受信機（図5に示される受信機461のような）で受信する。無線受信機はミキサ463 および信号調節器464を含み、時間コード信号466を生成する。一実施において、回路は時間コード信号を受信し時間設定および／あるいは修正信号267を生成する時間コード・デコーダ462を含む。

別の実施において、回路は少なくとも1つの放送時間コード信号を増幅するために少なくとも1つのRF増幅器を含むことができる。上述のように、また図5に示すように、放送時間コード信号241を増幅する目的でRF増幅器243をアンテナ241および無線受信機461に接続されることができる。RF 増幅器243 は変調時間コード信号244を出力する。

さらに別の実施において、回路は基準計時信号ソースを含むことができる。図3に示すように、基準計時信号ソース210は周波数シンセサイザ280とリアルタイム信号ジェネレータ220双方に接続され、それらに基準計時信号213, 214を提供することができる。さらなる実施において、基準計時信号ソース210は水晶振動子である。

無線制御計時装置を同期化する方法
無線制御計時装置を同期化する方法は、基準計時信号を第1の比率で乗じおよび／あるいは除することによりリアルタイム信号を生成するステップと、基準計時信号を第2の比率で乗じおよび／あるいは除することによりローカル・キャリア信号を生成するステップと、ローカル・キャリア信号および少なくとも1つの変調時間コード信号から時間コード信号を生成するステップと、時間コード信号を復号化して時間設定および／あるいは修正信号を生成するステップを含むことができる。通常、時間コード信号は少なくとも現在の時間を含む。さらに、時間コード信号はさらに、日付、夏時間およびうるう年インジケータ、パリティ情報、および／あるいは他の情報を含むこともできる。

一実施において、時間コード信号を生成する方法は、変調時間コード信号を受信するステップと、ローカル・キャリアで変調時間コード信号を復号化するステップとを含む。別の実施において、方法はさらに無線制御計時装置を放送時間コード信号と同期化するために時間設定および／あるいは修正信号に従ってリアルタイム信号を調節するステップを含む。

さらに別の実施において、方法はさらにリアルタイム信号の描示を表示することを含む。描示は従来のアナログ形態（動く時刻針）または液晶ディスプレー（LCD）などのデジタル表示要素により表示できる。

生成されたローカル・キャリア信号の周波数は選択可能な周波数制御信号の状態に対応することができる。選択可能な周波数制御信号の状態は外部スイッチまたはボタンなどの簡単なユーザ・インタフェースによって選択することができる。あるいは、選択可能な周波数制御信号は論理要素により無線制御計時装置内で論理要素により構成することもできる。選択可能な周波数制御信号を論理要素内で構成する1つの方法は、第1の望ましい放送無線局に対応する選択可能な周波数制御信号の第1状態を選択するステップと、有効な時間コード信号が受信されたか判定するステップと、有効な時間コード信号が受信されなかった場合第2の望ましい放送無線局に対応する選択可能な周波数制御信号の第2状態を選択するステップと、同様に有効な時間コード信号が受信されたか判定するステップを含むことができる。手順は順に繰り返し、受信される各放送無線局に対応する選択可能な周波数制御信号の各状態を選択できる。

このように、本発明は無線制御時計が単一の水晶振動子を用いて複数の周波数のいずれかにおいて無線信号を受信できるような装置、回路、および方法を提供する。

本発明の具体的な実施形態に対する前記の説明は例示および説明の目的で提示されている。これらは発明を開示された通りの形態に限定することを意図しておらず、上記の発明の主旨に基づき変更および変形が可能である。実施形態は発明の原理を最も良く説明し、それにより発明および各種修正を含む各種実施形態を他の当業者が検討される特定の用途に適するように最も良く利用できるために選ばれ説明されている。発明の範囲は本明細書に添付されるクレームおよびそれと同等のものにより定義されることが意図される。

1つの水晶振動子を用いて変調時間コード信号を復調する従来の単チャンネル無線制御時計を示す図。図1の1つの水晶振動子の代わりに複数の水晶振動子を用いて変調時間コード信号を復調する従来の多チャンネル無線制御時計の一部を示す図。本発明の多チャンネル無線制御時計を示す図。本発明による周波数シンセサイザの実施を示す図。本発明による無線受信機／時間コード・デコーダの実施を示す図。

符号の説明

12 水晶発振器
20 周波数分周器
30 計時機構
43 RF増幅器
60 無線受信機／時間コード・デコーダ
143 RF増幅器
160 無線受信機／時間コード・デコーダ
170 選択可能な周波数制御信号
212 水晶発振器
220 リアルタイム信号ジェネレータ
221 リアルタイム信号
230 計時機構
270 選択可能な周波数制御信号
280 周波数シンセサイザ
285 ローカル・キャリア信号
243 RF増幅器
260 無線受信機／時間コード・デコーダ
267 時間設定および／あるいは修正信号
314 基準計時信号
381 周波数分周器
382 位相および／あるいは周波数検出器
383 ループ・フィルタ
384 電圧制御発振器
387 周波数分周器
285 ローカル・キャリア信号
388 周波数分周器
370 選択可能な周波数制御信号
371 制御信号論理
285 ローカル・キャリア信号
243 RF増幅器
463 ミキサ
464 信号調節器
462 時間コード・デコーダ
267 時間設定および／あるいは修正信号

Claims

基準計時信号から生成されたローカル・キャリア信号および少なくとも1つの変調時間コード信号を受信し、前記ローカル・キャリア信号および前記少なくとも1つの変調時間コード信号から時間コード信号を生成する無線受信機と、
前記時間コード信号を受信し、該時間コード信号から時間設定および／あるいは修正信号を生成するデコーダと、
前記基準計時信号から生成されたリアルタイム信号、および時間設定および／あるいは修正信号を受信する計時機構と、
を含む無線制御計時装置。
さらに、前記基準計時信号を受信し、該基準計時信号から前記リアルタイム信号を生成するリアルタイム信号ジェネレータを含む、請求項1に記載の無線制御計測装置。
前記リアルタイム信号ジェネレータは、さらに前記リアルタイム信号を生成する少なくとも1つの分周器を含む、請求項2に記載の無線制御計測装置。
さらに、前記基準計時信号を受信し、該基準計時信号から前記ローカル・キャリア信号を生成する周波数シンセサイザを含む、請求項1乃至３のいずれかに記載の無線制御計測装置。
前記周波数シンセサイザは、
位相ロック・ループと、
少なくとも1つの分周器と、
を含む、請求項4に記載の無線制御計測装置。
前記分周器は周波数制御信号により分周数が決定される、請求項5に記載の無線制御計測装置。
前記周波数シンセサイザは、
前記基準計時信号を受信し分周する第１の周波数分周器と、
前記第１の周波数分周器の出力を受信する位相検出及び周波数検出器と、
前記位相検出及び周波数検出器の出力を受信するフィルタと、
前記フィルタの出力を受信し、電圧制御発振器出力信号を出力する電圧制御発信器と、
前記電圧制御発振器出力信号を受信し、前記ローカル・キャリア信号を出力する第２の周波数分周器と、
電圧制御発振器出力信号を受信して分周して出力する第３の周波数分周器と、
を含み、
前記位相検出及び周波数検出器は、
前記前記第１の周波数分周器の出力と前記第３の周波数分周器の出力とを比較する、請求項4に記載の無線制御計測装置。
さらに、前記少なくとも1つの変調時間コード信号を受信および／あるいは増幅する少なくとも1つのアンテナおよび／あるいは少なくとも1つの増幅器を含む、請求項1乃至７のいずれかに記載の無線制御計測装置。
前記変調時間コード信号は約40kHz から約77.5kHzの周波数を有する、請求項1乃至８のいずれかに記載の無線制御計測装置。
前記時間コード信号は、少なくとも現在の時間を符号化している、請求項1乃至９のいずれかに記載の無線制御計測装置。
前記デコーダは、マイクロプロセッサ、ロジック・アレー要素、または特定用途向け集積回路内に含まれる、請求項1乃至１０のいずれかに記載の無線制御計測装置。
前記計時機構は、前記リアルタイム信号および前記時間設定および／あるいは修正信号を同期化する、請求項1乃至１１のいずれかに記載の無線制御計測装置。
基準計時信号および選択可能な周波数制御信号を受信し、前記基準計時信号および前記選択可能な周波数制御信号からローカル・キャリア信号を生成する周波数シンセサイザと、
前記ローカル・キャリア信号および少なくとも1つの変調時間コード信号を受信し、前記ローカル・キャリア信号および前記少なくとも1つの変調時間コード信号から時間コード信号を生成するよう構成される無線受信機と
を含む無線制御計時回路。
さらに基準計時信号ソースを含む、請求項１３に記載の無線制御計時回路回路。
さらに前記時間コード信号を受信し、該時間コード信号から時間設定および／あるいは修正信号を生成するデコーダを含む、請求項１３又は１４に記載の無線制御計時回路。
さらに前記少なくとも1つの変調時間コード信号を増幅する少なくとも1つの増幅器を含む、請求項１３に記載の無線制御計時回路。
前記変調時間コード信号は約40kHz から約100kHz の周波数を有する、請求項１３に記載の無線制御計時回路。