JP2011193179A - Radiowave receiver and radiowave clock - Google Patents

Radiowave receiver and radiowave clock Download PDF

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Kaoru Someya
薫 染谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiowave receiver including a small offset voltage-removing circuit with a simple configuration in the radiowave receiver for performing signal amplification processing of a plurality of stages. <P>SOLUTION: The radiowave receiver for demodulating a received signal includes: a plurality of IF amplifiers 101 arranged in series; a phase delay circuit 112 for generating a delay signal obtained by performing prescribed phase delay of a received input signal at least at one place between the stages of the plurality of IF amplifiers 101; and an offset-removing circuit 102 having a subtractor 42 for outputting a difference between the delay signal and the input signal. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、受信電波信号の増幅部を備えた電波受信装置、及び、この電波受信装置を備えた電波時計に関する。   The present invention relates to a radio wave receiving apparatus including an amplifying unit for a received radio wave signal, and a radio timepiece including the radio wave receiving apparatus.

以前より、高い信号増幅率を得ることが可能な電波受信装置が開発されている。この電波受信装置では、受信した搬送波周波数の入力信号を搬送波周波数より低い周波数へと変換した後に、この低い周波数へと変換された信号を複数の信号増幅器を用いて増幅している。   Radio wave receivers capable of obtaining a high signal amplification factor have been developed. In this radio wave receiving apparatus, after the received carrier frequency input signal is converted to a frequency lower than the carrier frequency, the signal converted to the lower frequency is amplified using a plurality of signal amplifiers.

しかしながら、信号増幅器により入力信号を増幅する際には、オフセット電圧が発生することが知られている。従って、複数段に亘る信号増幅処理においては、2段目以降の増幅の際に前段までの増幅で発生したオフセット電圧も増幅されることになる。そして、この増幅されたオフセット電圧によって信号波形の一部または全体が電波受信装置の動作電圧範囲を外れることにより、信号が歪んだり、或いは、全く信号が読み取れなくなってしまったりするという問題があった。   However, it is known that an offset voltage is generated when an input signal is amplified by a signal amplifier. Therefore, in the signal amplification processing over a plurality of stages, the offset voltage generated by the amplification up to the previous stage is also amplified during the amplification after the second stage. The amplified offset voltage causes a part or the whole of the signal waveform to be out of the operating voltage range of the radio wave receiver, resulting in a problem that the signal is distorted or cannot be read at all. .

このような問題に対し、それぞれの信号増幅器の間にコンデンサを配置してオフセット電圧を除去する技術が知られている。しかし、中間周波数以下の低い周波数信号から直流オフセット電圧を除去するには、容量の大きいコンデンサが必要となる。このようなサイズの大きなコンデンサを小型のLSIチップ上に配置するのは困難であった。そこで、従来、増幅された信号を所定の時間積分し、この積分値の平均からオフセット電圧を算出して信号増幅前の回路部分に帰還させ、入力電圧から減算することにより、オフセット電圧を除去するという技術が開示されている(例えば、特許文献1、特許文献2)。   In order to solve such a problem, a technique for removing an offset voltage by arranging a capacitor between the respective signal amplifiers is known. However, in order to remove the DC offset voltage from the low frequency signal below the intermediate frequency, a capacitor having a large capacity is required. It has been difficult to arrange such a large capacitor on a small LSI chip. Therefore, conventionally, the amplified signal is integrated for a predetermined time, the offset voltage is calculated from the average of the integrated values, fed back to the circuit portion before signal amplification, and subtracted from the input voltage to remove the offset voltage. Have been disclosed (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

特開2002−111764号公報JP 2002-111864 A 国際公開2007/020845号International Publication No. 2007/020845

しかしながら、受信回路に帰還回路を追加してオフセット電圧を除去する場合には、オフセット電圧を正確に求めるための積分回路の規模が大きくなり、また、帰還処理により回路の安定性を損ないやすいという問題があった。また、オフセット電圧を求める際に所定の積分時間を要することにより、受信回路の応答性能を低下させるという課題があった。   However, when a feedback circuit is added to the receiving circuit to remove the offset voltage, the scale of the integrating circuit for accurately obtaining the offset voltage is increased, and the stability of the circuit is likely to be impaired by the feedback processing. was there. In addition, there is a problem in that the response performance of the receiving circuit is deteriorated by requiring a predetermined integration time when obtaining the offset voltage.

この発明の目的は、複数段の信号増幅処理を行う電波受信装置において、簡易な構成で小型のオフセット電圧除去手段を備えた電波受信装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a radio wave receiving apparatus that performs a plurality of stages of signal amplification processing and includes a small offset voltage removing unit with a simple configuration.

本発明は、上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、
受信信号を復調する電波受信装置において、
直列に配置された複数個の信号増幅手段を備え、
前記複数個の信号増幅手段の段間のうち少なくとも一箇所には、
受信された入力信号を所定の位相遅延させた遅延信号を生成する遅延信号生成手段と、該遅延信号と前記入力信号との差分を出力する信号合成手段と、
を備えていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention described in claim 1
In the radio wave receiver that demodulates the received signal,
Comprising a plurality of signal amplifying means arranged in series;
At least one of the stages of the plurality of signal amplification means is
A delay signal generating means for generating a delayed signal obtained by delaying a received input signal by a predetermined phase; a signal combining means for outputting a difference between the delayed signal and the input signal;
It is characterized by having.

請求項2に記載の発明は、請求項1記載の電波受信装置において、
前記遅延信号生成手段は、
前記入力信号を所定の時間保持した後に出力するデータ保持手段
を備えていることを特徴としている。
The invention described in claim 2 is the radio wave receiver according to claim 1,
The delayed signal generating means includes
Data holding means is provided for outputting the input signal after holding the input signal for a predetermined time.

請求項3に記載の発明は、請求項2記載の電波受信装置において、
前記入力信号は、該入力信号の周波数以上の周波数で離散的に前記遅延信号生成手段、及び、前記信号合成手段へ入力される
ことを特徴としている。
The invention according to claim 3 is the radio wave receiving apparatus according to claim 2,
The input signal is discretely input to the delay signal generation unit and the signal synthesis unit at a frequency equal to or higher than the frequency of the input signal.

請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の何れか一項に記載の電波受信装置において、
前記遅延信号生成手段は、
前記入力信号のアナログ電圧データを所定のサンプリング周波数でデジタル変換するアナログデジタル変換手段と、
デジタル信号をアナログ電圧データに変換するデジタルアナログ変換手段と
を備え、
前記データ保持手段は、
デジタル変換された前記入力信号を所定の時間保持した後に、前記デジタルアナログ変換手段へ出力する
ことを特徴としている。
The invention according to claim 4 is the radio wave receiving apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The delayed signal generating means includes
Analog-to-digital conversion means for digitally converting the analog voltage data of the input signal at a predetermined sampling frequency;
Digital-analog conversion means for converting a digital signal into analog voltage data,
The data holding means is
The digital-converted input signal is held for a predetermined time and then output to the digital-analog conversion means.

請求項5に記載の発明は、請求項1〜4の何れか一項に記載の電波受信装置において、
前記信号合成手段の出力信号が入力され、前記入力信号と同一周波数の信号を選択的に出力する帯域フィルタを備える
ことを特徴としている。
The invention according to claim 5 is the radio wave receiver according to any one of claims 1 to 4,
The output signal of the said signal synthetic | combination means is input, The band filter which selectively outputs the signal of the same frequency as the said input signal is provided.

請求項6に記載の発明は、請求項1〜5の何れか一項に記載の電波受信装置において、
前記受信信号を所定の中間周波数の信号に変換する周波数変換手段を備え、
前記入力信号は、当該変換された中間周波数信号である
ことを特徴としている。
The invention according to claim 6 is the radio wave receiver according to any one of claims 1 to 5,
Frequency conversion means for converting the received signal into a signal of a predetermined intermediate frequency;
The input signal is the converted intermediate frequency signal.

請求項7に記載の発明は、請求項1〜6のいずれか一項に記載の電波受信装置を備え、
前記電波受信装置により標準電波を受信する電波時計である。
Invention of Claim 7 is equipped with the electromagnetic wave receiver as described in any one of Claims 1-6,
A radio timepiece that receives standard radio waves from the radio wave receiver.

本発明に従うと、複数段の信号増幅処理を行う電波受信装置において、小型で簡易な構成によりオフセット電圧の除去を行うことができるという効果がある。   According to the present invention, there is an effect that the offset voltage can be removed with a small and simple configuration in the radio wave receiving apparatus that performs signal amplification processing in a plurality of stages.

本発明の実施形態の電波時計の内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of the radio timepiece of embodiment of this invention. 電波時計の電波受信処理部に含まれる中間周波数増幅部およびオフセット除去回路の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the intermediate | middle frequency amplification part and offset removal circuit which are contained in the radio wave reception process part of a radio timepiece. 電波時計の電波受信処理部に含まれる中間周波数増幅部およびオフセット除去回路の各部での信号波形を示す図である。It is a figure which shows the signal waveform in each part of the intermediate | middle frequency amplification part and offset removal circuit contained in the radio wave reception process part of a radio timepiece.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態の電波受信装置を備えた電波時計の内部構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing an internal configuration of a radio timepiece including a radio wave receiver according to an embodiment of the present invention.

この実施形態における電波時計1は、標準電波を受信して現在時刻を修正する機能を有する時計である。標準電波は、例えば、日本ではJJYと呼ばれる40kHzおよび60kHzの振幅変調波である。この標準電波では、1秒に1個の符号が毎分所定のフォーマットに従い60個配列されて送信されている。JJYには3種類の送信符号があり、これらの符号は、所定の振幅で出力されるハイレベル期間と、ハイレベル期間の振幅の10%の振幅であるローレベル期間との継続時間の比をそれぞれ異ならせた矩形波である。そして、これら3種類の符号の配列(タイムコード)を解読することで、時刻や日付のデータを取得することができる。   The radio timepiece 1 in this embodiment is a timepiece having a function of receiving a standard radio wave and correcting the current time. The standard radio wave is, for example, a 40 kHz and 60 kHz amplitude modulated wave called JJY in Japan. In this standard radio wave, 60 codes are arranged and transmitted per second according to a predetermined format per second. JJY has three types of transmission codes. These codes indicate the ratio of the duration of a high level period output at a predetermined amplitude and a low level period that is 10% of the amplitude of the high level period. Each is a different rectangular wave. Then, by decoding these three types of code arrays (time codes), time and date data can be acquired.

この電波時計1は、図1に示すように、標準電波を受信してタイムコード信号を出力する電波受信処理部10と、所定の周波数のパルス信号(クロック信号)を生成する発振回路11と、発振回路11から入力するパルス信号に基づいて時刻を計数する計時回路12と、電波時計1の全体的な制御処理を行うCPU13と、CPU13からの制御信号に基づいて時刻などの情報を表示する表示部14などを備えている。   As shown in FIG. 1, the radio timepiece 1 includes a radio wave reception processing unit 10 that receives a standard radio wave and outputs a time code signal, an oscillation circuit 11 that generates a pulse signal (clock signal) of a predetermined frequency, A clock circuit 12 that counts time based on a pulse signal input from the oscillation circuit 11, a CPU 13 that performs overall control processing of the radio timepiece 1, and a display that displays information such as time based on a control signal from the CPU 13. Part 14 and the like.

表示部14は、例えば、LCD(液晶ディスプレイ)である。或いは、指針式時計の場合には、例えば、複数の指針と、指針をそれぞれ所定の角度ずつ回転させるステップモータと、ステップモータを駆動するパルスを出力する駆動回路などにより構成される。   The display unit 14 is, for example, an LCD (liquid crystal display). Alternatively, in the case of a pointer type timepiece, for example, a plurality of hands, a step motor that rotates the hands by a predetermined angle, and a drive circuit that outputs a pulse for driving the step motor are included.

電波受信処理部10は、標準電波を受信するアンテナ22と、受信した信号を増幅するRFアンプ23と、この受信信号を所定の中間周波数帯の信号に変換する混合器25と、混合器25へ周波数変換用の信号を発振して出力する局部発振器24と、混合器25から出力された信号のうち、所定の中間周波数帯の信号のみを取り出すBPF(バンドパスフィルタ)26と、BPF26から出力された信号を増幅する中間周波数増幅部101と、中間周波数増幅部101における信号増幅処理の中途に配置され、この中間周波数増幅部101で発生したオフセット電圧を除去するオフセット除去回路102(オフセット電圧除去手段)と、増幅された中間周波数の信号からタイムコード信号を復調する検波器28と、復調された信号を基準電圧と比較することにより、この信号レベルを判定する比較器29などを備えている。   The radio wave reception processing unit 10 includes an antenna 22 that receives a standard radio wave, an RF amplifier 23 that amplifies the received signal, a mixer 25 that converts the received signal into a signal in a predetermined intermediate frequency band, and a mixer 25. A local oscillator 24 that oscillates and outputs a signal for frequency conversion, a BPF (band pass filter) 26 that extracts only a signal in a predetermined intermediate frequency band from the signals output from the mixer 25, and a BPF 26 An intermediate frequency amplification unit 101 that amplifies the received signal, and an offset removal circuit 102 (offset voltage removal means) that is disposed in the middle of the signal amplification processing in the intermediate frequency amplification unit 101 and removes the offset voltage generated in the intermediate frequency amplification unit 101 ), A detector 28 for demodulating the time code signal from the amplified intermediate frequency signal, and the demodulated signal as a reference voltage By comparison, a like determining comparator 29 the signal level.

アンテナ22は、例えば、フェライトコアに巻き線を設けて構成されるバーアンテナである。このアンテナ22と適宜な容量のコンデンサ(図示略)とを組み合わせることで、受信対象とする標準電波の周波数帯の電波を受信することができる。また、複数の異なる周波数帯の標準電波局の中から1つの標準電波を選択して受信する場合には、組み合わせるコンデンサの容量を変化させて同調周波数を移動させることが可能な構成とすることもできる。   The antenna 22 is, for example, a bar antenna configured by providing a winding around a ferrite core. By combining this antenna 22 and a capacitor (not shown) with an appropriate capacity, it is possible to receive radio waves in the standard frequency band to be received. In addition, when selecting and receiving one standard radio wave from a plurality of standard radio stations in different frequency bands, the tuning frequency may be changed by changing the capacitance of the combined capacitor. it can.

局部発振器24は、40kHzの標準電波を受信する場合に、例えば、39.9kHzの信号を発振して混合器25へ出力する。そして、入力電波信号は、混合器25において100Hzの中間周波数信号に変換される。この局部発振器24は、例えば、VCO(電圧制御発振器)を用いたものであり、複数の異なる周波数帯の標準電波局の中から1つの標準電波を選択して受信する場合には、発振周波数を変化させて、同一周波数の中間周波数信号を出力することができるように構成することが可能である。   When receiving the standard radio wave of 40 kHz, the local oscillator 24 oscillates, for example, a 39.9 kHz signal and outputs it to the mixer 25. The input radio wave signal is converted into an intermediate frequency signal of 100 Hz in the mixer 25. The local oscillator 24 uses, for example, a VCO (Voltage Controlled Oscillator). When a single standard radio wave is selected from a plurality of standard radio stations in different frequency bands and received, the oscillation frequency is set. It is possible to change so that an intermediate frequency signal having the same frequency can be output.

BPF26は、混合器25から出力された信号のうち、所定の中間周波数帯の信号のみを通過させて中間周波数増幅部101へと出力する。このBPF26では、イメージ周波数の信号、局部発振器24から漏出したオフセット電圧や、他の周波数のノイズなどが取り除かれる。   The BPF 26 passes only a signal in a predetermined intermediate frequency band out of the signals output from the mixer 25 and outputs the signal to the intermediate frequency amplification unit 101. The BPF 26 removes an image frequency signal, an offset voltage leaked from the local oscillator 24, noise at other frequencies, and the like.

中間周波数増幅部101は、特に限られないが、3個のIFアンプA1、A2、A3(信号増幅手段)により構成されている。本実施形態では、中間周波数信号は、IFアンプA1、A2で二段階増幅された後にオフセット除去回路102へ入力されて、IFアンプA1、A2で発生し、また、増幅されたオフセット電圧が取り除かれる。そして、オフセット電圧が除去されたこの中間周波数信号は、三段目のIFアンプA3で更に増幅される。   The intermediate frequency amplifying unit 101 is configured with three IF amplifiers A1, A2, and A3 (signal amplifying means), although not particularly limited thereto. In the present embodiment, the intermediate frequency signal is amplified in two stages by the IF amplifiers A1 and A2, and then input to the offset removal circuit 102, which is generated by the IF amplifiers A1 and A2, and the amplified offset voltage is removed. . The intermediate frequency signal from which the offset voltage has been removed is further amplified by the third-stage IF amplifier A3.

図2は、オフセット除去回路102の回路構成を示す図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating a circuit configuration of the offset removal circuit 102.

オフセット除去回路102は、IFアンプA2とIFアンプA3との間に設けられている。このオフセット除去回路102は、IFアンプA2の出力信号を所定の間隔でパルス状にノード47へ出力させるスイッチ41と、ノード47からの入力信号を所定の位相遅延させる位相遅延回路112(遅延信号生成手段)と、ノード47の入力信号と位相遅延回路112の出力信号との差分を算出して出力する減算器42(信号合成手段)と、減算器42の出力信号から中間周波数以下の周波数のみを通過させるLPF(ローパスフィルタ)43などを備えている。   The offset removal circuit 102 is provided between the IF amplifier A2 and the IF amplifier A3. The offset removal circuit 102 includes a switch 41 that outputs the output signal of the IF amplifier A2 to the node 47 in a pulsed manner at a predetermined interval, and a phase delay circuit 112 (delayed signal generation) that delays the input signal from the node 47 by a predetermined phase. Means), a subtractor 42 (signal synthesis means) that calculates and outputs a difference between the input signal of the node 47 and the output signal of the phase delay circuit 112, and outputs only a frequency equal to or lower than the intermediate frequency from the output signal of the subtractor 42. An LPF (low-pass filter) 43 to be passed is provided.

位相遅延回路112は、例えば、入力した中間周波数信号の電圧値を所定のサンプリング周波数で量子化してデジタル変換するADC46(アナログデジタル変換器)と、変換されたデジタルデータを保持するシフトレジスタ45(データ保持手段)と、シフトレジスタ45のデジタル出力データを再びアナログ変換するDAC44(デジタルアナログ変換器)などを備えている。   The phase delay circuit 112, for example, an ADC 46 (analog / digital converter) that quantizes the voltage value of the input intermediate frequency signal at a predetermined sampling frequency and converts the digital value, and a shift register 45 (data) that holds the converted digital data. Holding means) and a DAC 44 (digital / analog converter) that converts the digital output data of the shift register 45 into analog again.

減算器42は、例えば、オペアンプを利用した減算回路であり、ノード47からの入力信号を非反転端子(プラス端子)側に入力させるとともに、位相遅延回路112の出力信号を反転端子(マイナス端子)側に入力させる。   The subtractor 42 is, for example, a subtraction circuit using an operational amplifier. The subtractor 42 inputs the input signal from the node 47 to the non-inverting terminal (plus terminal) side, and outputs the output signal of the phase delay circuit 112 to the inverting terminal (minus terminal). To the side.

LPF43は、スイッチ41の切り替えによる信号が重畳された信号から中間周波数信号を選択的に抜き出して復元する帯域フィルタである。従って、低周波数帯域も除外可能なBPFを用いることとしてもよい。   The LPF 43 is a bandpass filter that selectively extracts and restores an intermediate frequency signal from a signal on which a signal generated by switching the switch 41 is superimposed. Therefore, it is good also as using BPF which can also exclude a low frequency band.

図1および図2に示された上記の電子時計1の構成要素は、アンテナ22および表示部14を除いて電子時計1の内部に格納される一枚のLSI基板上に配置可能である。或いは、発振回路11、計時回路12やCPU13を時計用のLSI基板上に形成し、また、アンテナ22を除く電波受信処理部10を異なる一枚のLSI基板上に形成することとしてもよい。   The components of the electronic timepiece 1 shown in FIGS. 1 and 2 can be arranged on a single LSI substrate stored inside the electronic timepiece 1 except for the antenna 22 and the display unit 14. Alternatively, the oscillation circuit 11, the clock circuit 12, and the CPU 13 may be formed on a watch LSI substrate, and the radio wave reception processing unit 10 excluding the antenna 22 may be formed on a different LSI substrate.

次に、オフセット電圧の除去方法、および、オフセット除去回路102における信号の流れについて説明する。   Next, the offset voltage removal method and the signal flow in the offset removal circuit 102 will be described.

標準電波は、ハイレベル信号またはローレベル信号のいずれかが、それぞれ継続時間200ms〜800msの範囲で交互に送信される振幅変調波であり、従って、IFアンプA1、A2によって増幅された100Hzの中間周波数信号V1では、数式(1)で表されるように、ほぼ同一の振幅Aおよび同一の周波数ω/(2π)の正弦波がオフセット電圧V0を伴って繰り返し出現する。
V1(t)=Asin(ωt)+V0 ・・・(1)
The standard radio wave is an amplitude-modulated wave in which either a high-level signal or a low-level signal is alternately transmitted in the range of a duration of 200 ms to 800 ms. Therefore, the standard radio wave is intermediate between 100 Hz amplified by the IF amplifiers A1 and A2. In the frequency signal V1, a sine wave having substantially the same amplitude A and the same frequency ω / (2π) repeatedly appears with the offset voltage V0, as represented by the equation (1).
V1 (t) = Asin (ωt) + V0 (1)

ここで、数式(1)の信号を所定の位相φ遅らせた遅延信号V2(数式(2))を生成する。
V2(t)=Asin(ωt+φ)+V0 ・・・(2)
そして、数式(1)の信号から数式(2)の信号を減算すると、
Vr(t)=V1(t)−V2(t)
=A√(2(1−cosφ))sin(ωt+θ) ・・・(3)
ただし、
θ=atan(−(1−cosφ)/sinφ) ・・・(4)
となり、数式(3)および数式(4)で表される合成信号Vrが得られる。即ち、この出力信号Vrは、元の信号V1よりも位相θだけ遅延し、振幅が√(2(1−cosφ))倍に増幅され、且つ、オフセット電圧V0が取り除かれた信号となる。
Here, a delay signal V2 (formula (2)) obtained by delaying the signal of formula (1) by a predetermined phase φ is generated.
V2 (t) = Asin (ωt + φ) + V0 (2)
Then, subtracting the signal of formula (2) from the signal of formula (1),
Vr (t) = V1 (t) −V2 (t)
= A√ (2 (1-cosφ)) sin (ωt + θ) (3)
However,
θ = atan (− (1−cos φ) / sin φ) (4)
Thus, a combined signal Vr expressed by the mathematical formulas (3) and (4) is obtained. That is, the output signal Vr is delayed from the original signal V1 by the phase θ, the amplitude is amplified by √ (2 (1-cosφ)) times, and the offset voltage V0 is removed.

従って、遅延信号Vrの位相遅延φを、例えば、60度に設定すると、振幅の増幅率は1となり、また、入力された中間周波数信号V1に対する合成信号Vrの位相遅延θは−30度となる。そして、オフセット電圧V0は、合成信号から除去されている。   Therefore, when the phase delay φ of the delay signal Vr is set to 60 degrees, for example, the amplification factor of the amplitude is 1, and the phase delay θ of the synthesized signal Vr with respect to the input intermediate frequency signal V1 is −30 degrees. . The offset voltage V0 is removed from the combined signal.

図3は、中間周波数増幅部101およびオフセット除去回路102の各部での信号波形を示した図である。   FIG. 3 is a diagram showing signal waveforms in each part of the intermediate frequency amplifying unit 101 and the offset removing circuit 102.

先ず、IFアンプA1への入力信号は、図3(a)に示すように、混合器25およびBPF26によって中間周波数の信号(例えば、100Hz)に変換されたほぼ一定の振幅の正弦波である。   First, as shown in FIG. 3A, the input signal to the IF amplifier A1 is a sine wave having a substantially constant amplitude converted into a signal having an intermediate frequency (for example, 100 Hz) by the mixer 25 and the BPF 26.

次に、この入力信号がIFアンプA1、A2を通過すると、IFアンプA2から出力される増幅信号には、図3(b)に示すように、破線で表されているオフセット電圧V0が加算される。このオフセット電圧V0は、IFアンプA1で発生したオフセット電圧にIFアンプA2の増幅率を乗じたものとIFアンプA2で発生するオフセット電圧との和の値となる。ここで、図3では、IFアンプA1、A2、A3の信号増幅率をいずれも1として表示している。   Next, when this input signal passes through the IF amplifiers A1 and A2, an offset voltage V0 represented by a broken line is added to the amplified signal output from the IF amplifier A2 as shown in FIG. The This offset voltage V0 is the sum of the offset voltage generated by IF amplifier A1 multiplied by the amplification factor of IF amplifier A2 and the offset voltage generated by IF amplifier A2. Here, in FIG. 3, the signal amplification factors of the IF amplifiers A1, A2, and A3 are all shown as 1.

続いて、IFアンプA2の出力信号は、オフセット除去回路102に入力される。そして、この出力信号は、スイッチ41がオンの期間にのみノード47へ送られる。スイッチ41のオン、オフを切り替える動作は、発振回路11から入力するクロック信号に基づいて行われる。或いは、発振回路11からのクロック信号を分周して適宜な周波数信号を入力させることも可能である。このクロック信号の周波数は、中間周波数以上で、且つ、後のLPF43による中間周波数信号の分離処理が容易な値に設定される。ここでは、例えば、中間周波数の5倍、即ち、500Hzである(図3(g))。   Subsequently, the output signal of the IF amplifier A 2 is input to the offset removal circuit 102. This output signal is sent to the node 47 only during the period when the switch 41 is on. The operation of switching the switch 41 on and off is performed based on a clock signal input from the oscillation circuit 11. Alternatively, an appropriate frequency signal can be input by dividing the clock signal from the oscillation circuit 11. The frequency of the clock signal is set to a value that is equal to or higher than the intermediate frequency and that can be easily separated by the LPF 43 later. Here, for example, it is 5 times the intermediate frequency, that is, 500 Hz (FIG. 3G).

スイッチ41は、クロック信号のローレベルからハイレベルへの立ち上がりに同期して
所定の時間オンされる。ノード47における信号電圧波形(図3(c))が示すように、例えば、スイッチ41をオンとする期間を中間周波数信号やクロック信号の周期と比して短く設定することにより、IFアンプA2の出力信号電圧は、パルス状に入力され、ノード47の信号電圧は、この入力期間以外には、スイッチ41がオフとなって電圧値が0となる。
The switch 41 is turned on for a predetermined time in synchronization with the rising of the clock signal from the low level to the high level. As shown by the signal voltage waveform at the node 47 (FIG. 3C), for example, by setting the period during which the switch 41 is turned on to be shorter than the period of the intermediate frequency signal or the clock signal, the IF amplifier A2 The output signal voltage is input in the form of a pulse, and the voltage of the signal voltage at the node 47 is 0 because the switch 41 is turned off except during this input period.

ノード47の信号電圧は、減算器42および位相遅延回路112へ分岐して同時に入力される。位相遅延回路112へ入力する信号の電圧値は、ADC46によって所定のサンプリング周波数でデジタル値に変換され、変換されたデジタル値のビット数に対応したビット数を有するシフトレジスタ45に順番に入力される。そして、所定の期間後にシフトレジスタ45から出力されたデジタル信号は、DAC44によって再びアナログ信号に戻されて、位相遅延回路112から出力される。   The signal voltage at the node 47 is branched to the subtractor 42 and the phase delay circuit 112 and input simultaneously. The voltage value of the signal input to the phase delay circuit 112 is converted to a digital value by the ADC 46 at a predetermined sampling frequency, and sequentially input to the shift register 45 having the number of bits corresponding to the number of bits of the converted digital value. . The digital signal output from the shift register 45 after a predetermined period is returned to an analog signal by the DAC 44 and output from the phase delay circuit 112.

位相遅延回路112から出力される信号の位相の遅延量は、シフトレジスタの段数と、各シフトレジスタを動作させる周波数とにより適宜設定される。本実施形態では、例えば、3段のシフトレジスタが設けられ、クロック信号の立ち上がりに同期して最初のシフトレジスタに入力されたデータは、半周期ごとに次のシフトレジスタに送られて、クロック信号の1周期半後の立ち下がりに同期して3段目のシフトレジスタから出力される。そして、ADC46によってアナログ変換された電圧信号が、減算器42へ送られる。この結果、遅延信号は、図3(d)に示すように、図3(c)の増幅された入力信号から位相が3π/5遅れたものとなる。   The phase delay amount of the signal output from the phase delay circuit 112 is appropriately set according to the number of shift register stages and the frequency at which each shift register is operated. In the present embodiment, for example, a three-stage shift register is provided, and data input to the first shift register in synchronization with the rising edge of the clock signal is sent to the next shift register every half cycle, and the clock signal Is output from the third-stage shift register in synchronization with the fall after one and a half cycles. Then, the voltage signal analog-converted by the ADC 46 is sent to the subtractor 42. As a result, the delayed signal is delayed in phase by 3π / 5 from the amplified input signal of FIG. 3C, as shown in FIG.

減算器42では、直接入力したノード47の電圧値から、位相遅延回路112を経て入力した信号の電圧値が減算されてLPF43へと出力される。本実施形態では、減算器42への入力信号がパルス状であるので、減算器42からの出力信号は、図3(e)に示すように、図3(c)に示される点線と等しい破線e1上の離散信号と、図3(d)に示される点線を反転した破線e2上の離散信号とがそれぞれ現れた信号となる。   In the subtracter 42, the voltage value of the signal input via the phase delay circuit 112 is subtracted from the voltage value of the node 47 that is directly input, and is output to the LPF 43. In this embodiment, since the input signal to the subtractor 42 is pulsed, the output signal from the subtractor 42 is a broken line equal to the dotted line shown in FIG. 3C, as shown in FIG. The discrete signal on e1 and the discrete signal on the broken line e2 obtained by inverting the dotted line shown in FIG.

減算器42からLPF43へ出力された信号は、中間周波数以上の高周波数変動成分が取り除かれてからIFアンプA3に入力され、更に増幅されて中間周波数増幅部101から出力される。図3(e)に示されるように、破線e1の波形および破線e2の波形を合成した信号は、点線e3で示されるように、IFアンプA2の出力信号を3π/10進めた波形となる。一方、減算器42から出力された離散信号の位相は、LPF43で遅延して、本実施形態では、最終的にIFアンプA3から出力される信号は、図3(f)に示すように、中間周波数の信号が再現されるとともに、IFアンプA2の出力信号と近い位相となっている。   The signal output from the subtractor 42 to the LPF 43 is input to the IF amplifier A3 after high frequency fluctuation components equal to or higher than the intermediate frequency are removed, further amplified, and output from the intermediate frequency amplifier 101. As shown in FIG. 3E, a signal obtained by synthesizing the waveform of the broken line e1 and the waveform of the broken line e2 becomes a waveform obtained by advancing the output signal of the IF amplifier A2 by 3π / 10, as indicated by a dotted line e3. On the other hand, the phase of the discrete signal output from the subtractor 42 is delayed by the LPF 43, and in this embodiment, the signal finally output from the IF amplifier A3 is intermediate as shown in FIG. The frequency signal is reproduced and the phase is close to that of the output signal of the IF amplifier A2.

このように、中間周波数信号は、3つのIFアンプA1、A2、A3により電波受信処理部10の動作電圧範囲内で大きく増幅されて、検波器28へと出力される。   In this way, the intermediate frequency signal is greatly amplified within the operating voltage range of the radio wave reception processing unit 10 by the three IF amplifiers A1, A2, and A3, and is output to the detector 28.

以上のように、本発明の実施形態の電波時計1に備えられた電波受信装置によれば、位相遅延回路112によって入力信号を所定の位相遅延させた信号を生成して、減算器42を用いてこの遅延信号を元の入力信号から減算させているので、中間周波数増幅部101において複数のIFアンプA1〜A3を用いる構成としても、増幅されたオフセット電圧によって信号が歪められることがなく高い信号増幅率を得ることができる。   As described above, according to the radio wave receiver provided in the radio timepiece 1 of the embodiment of the present invention, a signal obtained by delaying the input signal by a predetermined phase is generated by the phase delay circuit 112 and the subtractor 42 is used. Since the delayed signal is subtracted from the original input signal, even if the intermediate frequency amplifier 101 uses a plurality of IF amplifiers A1 to A3, the signal is not distorted by the amplified offset voltage and is a high signal. An amplification factor can be obtained.

また、ほぼリアルタイムでオフセット電圧の影響を除去しているので、一時的な信号の歪みの影響を受けにくく、また、出力信号が大きく遅延しない構成とすることができる。   In addition, since the influence of the offset voltage is removed in almost real time, it is difficult to be affected by temporary signal distortion, and the output signal can be prevented from being greatly delayed.

また、帰還回路や積分回路を用いずに簡易な構成を用いて入力電圧値を保持することで所定の位相分遅延させ、オフセット電圧を除去することができるので、装置を小型化して一枚のLSIチップ上に配置可能となり、且つ、安定して増幅を行うことができる。   In addition, by holding the input voltage value using a simple configuration without using a feedback circuit or an integration circuit, the input voltage value can be delayed by a predetermined phase, and the offset voltage can be removed. It can be placed on an LSI chip and can be stably amplified.

また、スイッチ41を用いて必要な量の信号のみを断続的に出力しているので、遅延信号生成回路112の構成が簡易になり、また小型化することができる。   In addition, since only a necessary amount of signals are intermittently output using the switch 41, the configuration of the delay signal generation circuit 112 is simplified and the size can be reduced.

また、遅延回路への中間周波数信号の入力電圧をデジタル化することにより、データの処理を容易に行うことができる。   In addition, data can be easily processed by digitizing the input voltage of the intermediate frequency signal to the delay circuit.

また、遅延信号生成回路112でのみデータをデジタル化してシフトレジスタ45を用いて遅延することで、CPUなどによる演算処理を必要とせず、クロック信号の入力に基づいて容易に信号を遅延させることができる。   Further, by digitizing the data only in the delay signal generation circuit 112 and delaying it using the shift register 45, it is possible to easily delay the signal based on the input of the clock signal without requiring arithmetic processing by a CPU or the like. it can.

また、離散データを用いてオフセットの除去を行った後にLPF43により中間周波数帯の信号を復元しているので、信号の質を落とさずにオフセットの除去を行いながら信号の増幅を行うことができる。   In addition, since the intermediate frequency band signal is restored by the LPF 43 after the offset is removed using discrete data, the signal can be amplified while removing the offset without degrading the signal quality.

また、特に、局部発振器24および混合器25を用いて中間周波数への変換を行った後に、中間周波数信号に対して複数の増幅器およびオフセット除去回路を用いた増幅を行うので、雑音を増加させず、信号の質を落とさずに高い信号増幅率を得ることができる。   In particular, after the conversion to the intermediate frequency is performed using the local oscillator 24 and the mixer 25, the intermediate frequency signal is amplified using a plurality of amplifiers and an offset removal circuit, so that noise is not increased. A high signal amplification factor can be obtained without degrading the signal quality.

また、このオフセット除去回路102を備えた電波受信処理部10を電波時計1に用いることにより、標準電波受信装置においても低域周波数帯のオフセット除去回路を小型化しつつ、信号増幅率の高い増幅処理を行うことができる。   In addition, by using the radio wave reception processing unit 10 including the offset removal circuit 102 for the radio timepiece 1, the standard radio wave reception apparatus can reduce the offset removal circuit in the low frequency band and can perform amplification processing with a high signal amplification factor. It can be performed.

更に、電波時計で受信する標準電波のように所定周波数の信号が中間周波数に比して十分長い期間持続する信号の増幅の場合には、通常入力信号波形と遅延信号波形との間の波形の時間変化を考慮する必要がないので、確実に位相のみが異なる同信号の合成を行うことができる。   Furthermore, in the case of amplification of a signal in which a signal of a predetermined frequency lasts for a sufficiently long period of time compared to the intermediate frequency, such as a standard radio wave received by a radio clock, the waveform between the normal input signal waveform and the delayed signal waveform Since it is not necessary to consider the time change, it is possible to reliably synthesize the same signals that differ only in phase.

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、本実施形態では電波時計に搭載した標準電波受信装置を例に挙げたが、本発明の電波受信装置は、中間周波数信号の隣接する周期の波形が大きく変化しない電波を受信するその他の電波受信装置、例えば、ラジオ受信機にも用いることができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, in the present embodiment, a standard radio wave receiver mounted on a radio timepiece is taken as an example. However, the radio wave receiver of the present invention can receive other radio waves that receive radio waves whose waveforms of adjacent periods of an intermediate frequency signal do not change significantly. It can also be used in a receiving device, for example, a radio receiver.

また、上記実施の形態では、スイッチ41に送られるクロック信号の一周期につき一組のパルス状入力信号データを減算器42へと出力させたが、シフトレジスタ45の動作周波数を変更したりシフトレジスタ45を複数段設けたりすることによりサンプリング数を増加させることで、スイッチ41から所定の連続時間データを減算器42へ直接入力させたり、或いは、スイッチ41を用いずにオフセット電圧除去処理を行うこととすることも可能である。   In the above embodiment, a set of pulsed input signal data is output to the subtractor 42 per cycle of the clock signal sent to the switch 41. However, the operating frequency of the shift register 45 is changed or the shift register 45 By providing a plurality of stages 45 to increase the number of samplings, predetermined continuous time data is directly input from the switch 41 to the subtractor 42, or offset voltage removal processing is performed without using the switch 41. It is also possible.

また、上記実施の形態のオフセット除去回路102では、アナログ回路とデジタル回路の組み合わせにより追加の制御演算処理を行うことなくオフセット除去処理を行ったが、IFアンプA2の出力をデジタル信号に変換し、DSP(Digital Signal Processing)によりCPU(Central Processing Unit)やRAM(Random Access Memory)を用いて全てデジタル処理でオフセット除去を行うことも可能である。或いは、反対に、サンプルホールド回路に保持させた信号電圧の出力タイミングをラッチなどにより適宜に設定することで遅延させ、全てアナログ処理でオフセット除去を行うことも可能である。その他、スイッチの切り替え周波数やIFアンプの数など、実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。   Further, in the offset removal circuit 102 of the above embodiment, the offset removal processing is performed without performing additional control calculation processing by a combination of the analog circuit and the digital circuit, but the output of the IF amplifier A2 is converted into a digital signal, It is also possible to perform offset removal by digital processing using a CPU (Central Processing Unit) or a RAM (Random Access Memory) by DSP (Digital Signal Processing). Alternatively, on the contrary, it is also possible to delay by setting the output timing of the signal voltage held in the sample hold circuit appropriately by a latch or the like, and to perform offset removal by analog processing. In addition, the details shown in the embodiment, such as the switching frequency of the switch and the number of IF amplifiers, can be changed as appropriate without departing from the spirit of the invention.

1 電波時計
10 電波受信処理部
11 発振回路
12 計時回路
13 CPU
14 表示部
22 アンテナ
23 RFアンプ
24 局部発振器
25 混合器
26 BPF
28 検波器
29 比較器
41 スイッチ
42 減算器
43 LPF
44 DAC
45 シフトレジスタ
46 ADC
47 ノード
101 中間周波数増幅部
102 オフセット除去回路
112 位相遅延回路
A1、A2、A3 IFアンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Radio time signal 10 Radio wave reception process part 11 Oscillation circuit 12 Timing circuit 13 CPU
14 Display unit 22 Antenna 23 RF amplifier 24 Local oscillator 25 Mixer 26 BPF
28 Detector 29 Comparator 41 Switch 42 Subtractor 43 LPF
44 DAC
45 Shift register 46 ADC
47 node 101 intermediate frequency amplifier 102 offset removing circuit 112 phase delay circuit A1, A2, A3 IF amplifier

Claims (7)

受信信号を復調する電波受信装置において、
直列に配置された複数個の信号増幅手段を備え、
前記複数個の信号増幅手段の段間のうち少なくとも一箇所には、
受信された入力信号を所定の位相遅延させた遅延信号を生成する遅延信号生成手段と、該遅延信号と前記入力信号との差分を出力する信号合成手段と、
を備えることを特徴とする電波受信装置。
In the radio wave receiver that demodulates the received signal,
Comprising a plurality of signal amplifying means arranged in series;
At least one of the stages of the plurality of signal amplification means is
A delay signal generating means for generating a delayed signal obtained by delaying a received input signal by a predetermined phase; a signal combining means for outputting a difference between the delayed signal and the input signal;
A radio wave receiving apparatus comprising:
前記遅延信号生成手段は、
前記入力信号を所定の時間保持した後に出力するデータ保持手段を備える
ことを特徴とする請求項1記載の電波受信装置。
The delayed signal generating means includes
The radio wave receiver according to claim 1, further comprising a data holding unit that outputs the input signal after holding the input signal for a predetermined time.
前記入力信号は、該入力信号の周波数以上の周波数で離散的に前記遅延信号生成手段、及び、前記信号合成手段へ入力される
ことを特徴とする請求項2記載の電波受信装置。
The radio wave receiver according to claim 2, wherein the input signal is discretely input to the delay signal generation unit and the signal synthesis unit at a frequency equal to or higher than the frequency of the input signal.
前記遅延信号生成手段は、
前記入力信号のアナログ電圧データを所定のサンプリング周波数でデジタル変換するアナログデジタル変換手段と、
デジタル信号をアナログ電圧データに変換するデジタルアナログ変換手段と
を備え、
前記データ保持手段は、
デジタル変換された前記入力信号を所定の時間保持した後に、前記デジタルアナログ変換手段へ出力する
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の電波受信装置。
The delayed signal generating means includes
Analog-to-digital conversion means for digitally converting the analog voltage data of the input signal at a predetermined sampling frequency;
Digital-analog conversion means for converting a digital signal into analog voltage data,
The data holding means is
The radio wave receiving apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the digital-converted input signal is held for a predetermined time and then output to the digital-analog converting means.
前記信号合成手段の出力信号が入力され、前記入力信号と同一周波数の信号を選択的に出力する帯域フィルタを備える
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の電波受信装置。
The radio wave receiving apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising a bandpass filter that receives an output signal of the signal synthesizing unit and selectively outputs a signal having the same frequency as the input signal. .
前記受信信号を所定の中間周波数の信号に変換する周波数変換手段を備え、
前記入力信号は、当該変換された中間周波数信号である
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の電波受信装置。
Frequency conversion means for converting the received signal into a signal of a predetermined intermediate frequency;
The radio wave receiving device according to any one of claims 1 to 5, wherein the input signal is the converted intermediate frequency signal.
請求項1〜6のいずれか一項に記載の電波受信装置を備え、
前記電波受信装置により標準電波を受信する電波時計。
The radio wave receiving apparatus according to any one of claims 1 to 6,
A radio timepiece that receives standard radio waves from the radio wave receiver.
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