JP2011242322A - 電波時計 - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズなどの外乱がある環境で正確に内部時刻を修正する。
【解決手段】電波時計１００は内部時刻を計時する時刻計測部３２０と、受信信号を復調して復調信号Ｖｘを生成する包絡線検波回路２５０と、復調信号Ｖｘを閾値電圧と比較してタイムコード出力信号ＴＣＯを出力する二値化回路２７０と、タイムコード出力信号ＴＣＯの周期を検知する周期判定部３４０と、タイムコード出力信号ＴＣＯの周期が所定の周期に近づくように閾値電圧を設定する制御部３３０と、タイムコード出力信号ＴＣＯのデューティ比に基づいてタイムコードＴＣを判定するコード判定処理部３５０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電波時計に関する。

近年、電波時計が普及しつつある。電波時計は、送信局から送られる長波標準電波に含まれる外部時刻に基づいて内部時刻を自動的に修正して表示する。
電波時計の受信回路は、アンテナと同調キャパシタとを標準電波に同調させて標準電波を選択受信し、当該受信信号をプリアンプで増幅する。そして、可変ゲインアンプにより、増幅された受信信号を一定レベルの振幅となるように増幅し、バンドパスフィルターにより、受信信号から必要帯域外成分を除去する。この後、包絡線検波回路により、受信信号の包絡線検波が行われ、二値化回路により、受信信号と閾値との比較が行われ、二値化信号が生成される。
ところで、二値化信号のデューティ比の平均値は、ＪＪＹやＤＣＦ７７といった送信局ごとのタイムコードの種類に応じたものとなる。そこで、特許文献１には、二値化信号のパルスデューティを算出し、算出された受信パルスデューティがタイムコードの種類に応じて定められた基準範囲値内に含まれるか否かを判断し、受信パルスデューティ比が基準範囲内でないと判断された場合に、受信信号に対する閾値の相対的なレベルを変更する技術が開示されている。

特開２００９−１９９２１号公報

しかしながら、従来の技術では、二値化信号のデューティ比の平均値を求めるためには、長い時間を要するといった問題がある。また、二値化信号の１ビット毎（１秒毎）のハイレベル、ローレベルの割合によって、コードを判定している。このため、ノイズが入っても受信パルスデューティ比には大きな影響を与えないので、コード判定を行った場合は誤判定となるといった問題点があった。
さらに、受信信号の振幅中心から高電位側に閾値を変更すると、二値化信号のハイレベルの期間が長くなり、ローレベルの期間が短くなる一方、受信信号の振幅中心から低電位側に閾値を変更すると、二値化信号のハイレベルの期間が短くなり、ローレベルの期間が長くなる。このため、閾値を変更すると、二値化信号のデューティ比は、本来のデューティ比からずれてしまう。一般に、コードの判定は、ハイレベルの期間またはローレベルの期間を所定時間と比較することによって実行され、所定時間は本来のデューティ比によって決定される。したがって、二値化信号のデューティ比が本来のデューティ比からずれると、コード判定の時間的なマージンが減少するといった問題があった。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、ノイズによる誤判別を抑制しつつ、適切な閾値を短時間で設定することを解決課題の一つとする。また、本発明は、閾値の変更に伴ってコード判定における時間的なマージンの減少を抑制することを解決課題の一つとする。

この課題を解決するために、本発明に係る電波時計は、内部時刻を計時する時刻計測部と、標準電波を受信して復調した復調信号を生成する受信復調部と、前記復調信号を閾値と比較して二値化した二値化信号を出力する二値化部と、前記二値化信号の周期を検知する周期判定部と、前記二値化信号の周期が所定の周期に近づくように前記閾値を調整する閾値調整部と、前記二値化信号に基づいてタイムコードを判定するコード判定部と、前記タイムコードに基づいて前記内部時刻を修正する時刻修正部とを備える。

標準電波には現在時刻を示す信号が重畳されており、当該信号の周期は一定であり、そのデューティ比によってタイムコードが表されている。本発明によれば、二値化信号の周期が当該信号の周期に近づくように調整されるので、復調信号にパルス状のノイズが混入しても、閾値を調整することによって、ノイズによる二値化信号の誤判別を抑制することができる。また、信号の周期はそこに重畳されるコードにかかわらず一定であるから、二値化信号のデューティ比の平均値を算出するのに必要な時間と比較して短い時間で二値化信号の周期を正確に検知することができる。なお、「二値化信号に基づいて」とは、二値化信号のデューティ比の大きさによってタイムコードを判定することの他、ハイレベルのパルス幅、あるいはローレベルのパルス幅によってタイムコードを判定する場合を含む。

ここで、前記閾値調整部は、前記閾値として、複数の基準値のうちいずれか一つを設定可能であり、前記複数の基準値の各々について、前記二値化信号の周期を取得し、取得した周期のうち、所定の周期に最も近い基準値を前記閾値として選択することが好ましい。この場合には、予め用意された複数の基準値を適用して、二値化信号の周期を検証するから、最適の基準値を閾値として設定することができる。

また、前記閾値調整部は、前記複数の基準値の各々について取得した前記二値化信号の周期が所定範囲外である場合、電波の受信を終了するように前記受信復調部を制御することが好ましい。この場合は、受信を継続しても正常に外部時刻を取得できる見込みがない。そこで、受信を終了させて消費電力を低減したのである。

さらに、前記コード判定部は、調整された前記閾値に応じた判定基準を用いて前記タイムコードを生成することが好ましい。復調信号の振幅中心から閾値がずれると、二値化信号のハイレベル期間やローレベル期間、あるいはデューティ比は、本来の値からずれてしまう。しかしながら、この発明によれば、調整された閾値に応じた判定基準を用いてタイムコードを生成するから、コードを判定するための判定基準を閾値に応じて変更することができる。より具体的には、コード判定の時間的なマージンが増加するように、調整された閾値に応じて判定基準を変更することが好ましい。

次に、本発明に係る他の電波時計は、内部時刻を計時する時刻計測部と、標準電波を受信して増幅する受信増幅部と、前記受信増幅部の出力信号を復調して復調信号を生成する復調部と、前記復調信号を閾値と比較して二値化した二値化信号を出力する二値化部と、 前記二値化信号の周期を検知する周期判定部と、前記二値化信号の周期が所定の周期に近づくように前記受信増幅部の増幅率を調整する増幅率調整部と、 前記二値化信号に基づいてタイムコードを判定するコード判定部と、前記タイムコードに基づいて前記内部時刻を修正する時刻修正部と、を備える。

本発明によれば、二値化信号の周期が当該信号の周期に近づくように受信増幅部の増幅率が調整されるので、復調信号にパルス状のノイズが混入しても、閾値を調整することによって、ノイズによる二値化信号の誤判別を抑制することができる。また、信号の周期はそこに重畳されるコードにかかわらず一定であるから、二値化信号のデューティ比の平均値を算出するのに必要な時間と比較して短い時間で二値化信号の周期を正確に検知することができる。

ここで、前記増幅率調整部は、複数の増幅率のうちいずれか一つを設定可能であり、前記複数の増幅率の各々について、前記二値化信号の周期を取得し、取得した周期のうち最も所定の周期に近い増幅率を選択することが好ましい。この場合には、予め用意された複数の増幅率を適用して、二値化信号の周期を検証するから、最適の増幅率を設定することができる。

また、前記増幅率調整部は、前記複数の増幅率の各々について取得した前記二値化信号の周期が所定範囲外である場合、電波の受信を終了するように前記受信増幅部を制御することが好ましい。この場合は、受信を継続しても正常に外部時刻を取得できる見込みがない。そこで、受信を終了させて消費電力を低減したのである。

前記コード判定部は、調整された前記増幅率に応じた判定基準を用いて前記タイムコードを生成することが好ましい。増幅率が大きくなると、復調信号の立ち上がり時間及び立ち下がり時間が短くなる。このため、閾値が復調信号の振幅中心にない場合には、二値化信号のハイレベル期間やローレベル期間、あるいはデューティ比は、本来の値からずれてしまう。しかしながら、この発明によれば、調整された増幅率に応じた判定基準を用いてタイムコードを生成するから、コードを判定するための判定基準を増幅率に応じて変更することができる。より具体的には、コード判定の時間的なマージンが増加するように、調整された増幅率に応じて判定基準を変更することが好ましい。

本発明の第１実施形態の電波時計１００の構成を示すブロック図である。 閾値電圧切替回路２８０及び二値化回路２７０の構成を示すブロック図である。 復調信号とタイムコード出力信号の関係を示すタイミングチャートである。 各国の標準電波におけるタイムコード出力信号の波形と割り当てられるコードとの関係を示す説明図である。 コード判別デーブルの記憶内容を示す説明図である。 コード範囲と閾値電圧との関係を示す説明図である。 閾値電圧の相違によるタイムコード出力信号の相違を示す説明図である。 電波時計１００の受信動作を示すフローチャートである。 第１実施形態のコード判定処理の処理内容を示すフローチャートである。 受信成功の具体例を示す説明図である。 第２実施形態に係る電波時計１００Ａの構成を示すブロック図である。 ＡＧＣ電圧とゲインとの関係を示すグラフである。 ＡＧＣ電圧と入力レベルとの関係を示すグラフである。 電波時計１００Ａの受信動作を示すフローチャートである。 第２実施形態のコード判定処理の処理内容を示すフローチャートである。 コード範囲とＡＧＣ電圧との関係を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
＜１．第１実施形態＞
図１に第１実施形態の電波時計１００の構成を示す。電波時計１００は、時刻情報が重畳された長波標準電波を受信するアンテナ１０と、アンテナ１０で受信した長波標準電波を処理してタイムコード出力信号ＴＣＯを出力する受信回路部２０と、装置全体を制御する制御回路部３０と、時刻を表示する表示部４０と、利用者が各種の操作を行ない、操作に応じた操作信号を出力する操作部５０とを備える。この例の表示部４０は、時針、分針、秒針等の指針およびその指針を駆動するモータ等で構成される。操作部５０は例えばリューズや設定ボタンなどにより構成され、利用者により操作されることで制御回路部３０に所定の操作信号を出力する。なお、電波時計１００は、さらに、各回路を駆動する電源としての二次電池と、光電変換により発電するソーラーパネルとを備えてもよい。

次に、受信回路部２０は、同調回路２１０と、第１増幅回路２２０と、バンドパスフィルター２３０と、第２増幅回路２４０と、包絡線検波回路２５０と、ＡＧＣ（Auto Gain Control）回路２６０と、二値化回路２７０と、閾値電圧切替回路２８０と、デコード回路２９０を備える。ここで、アンテナ１０、同調回路２１０、第１増幅回路２２０、バンドパスフィルター２３０、第２増幅回路２４０、包絡線検波回路２５０、及びＡＧＣ回路２６０は、標準電波を受信して復調した復調信号Ｖｘを生成する受信復調部として機能する。

同調回路２１０は、コンデンサを備えて構成され、当該同調回路２１０とアンテナ１０とにより並列共振回路が構成される。この同調回路２１０は、特定の周波数の電波をアンテナ１０で受信させる。この同調回路２１０により、アンテナ１０で受信された標準電波が電圧信号に変換され、第１増幅回路２２０に出力される。なお、本実施形態の受信回路部２０では、日本の標準電波「ＪＪＹ」の他、アメリカ合衆国の標準電波「ＷＷＶＢ」、ドイツの標準電波「ＤＣＦ７７」、イギリスの標準電波「ＭＳＦ」などの各地域における標準電波を受信可能に構成されている。なお、受信周波数を指定する選局データはデコード回路２９０から供給される。

第１増幅回路２２０は、後述するＡＧＣ回路２６０から入力する信号に応じてゲインを調整し、同調回路２１０から入力する受信信号を一定の振幅としてバンドパスフィルター２３０に供給する。すなわち、第１増幅回路２２０は、ＡＧＣ回路２６０から入力する信号に応じて、振幅が大きい場合にはゲインを低くし、振幅が小さい場合にはゲインを高くして、受信信号を一定の振幅となるように増幅する。

バンドパスフィルター２３０は、所望の周波数帯の信号を抽出するフィルターである。これにより、第１増幅回路２２０から供給される受信信号の搬送波成分以外が除去される。 第２増幅回路２４０は、バンドパスフィルター２３０から入力する受信信号を、固定のゲインでさらに増幅する。

包絡線検波回路２５０は、図示しない整流器と、図示しないローパスフィルタ（Low-Pass
Filter，ＬＰＦ）とを備えて構成され、第２増幅回路２４０から入力した受信信号を整流およびろ波し、ろ波して得られた復調信号Ｖｘを、ＡＧＣ回路２６０および二値化回路２７０に出力する。ＡＧＣ回路２６０は、復調信号Ｖｘに基づいて、第１増幅回路２２０にて受信信号を増幅する際のゲインを決定する信号を出力する。

二値化回路２７０は、図２に示すように、コンパレーター２７１で構成され、その正入力端子には、復調信号Ｖｘが供給され、負入力端子には閾値電圧Ｖrefが供給される。そして二値化回路２７０は、復調信号Ｖｘを閾値電圧Ｖrefと比較して、復調信号Ｖｘが閾値電圧Ｖrefを上回るとハイレベルとなり、復調信号Ｖｘが閾値電圧Ｖref以下になるとローレベルとなるタイムコード出力信号ＴＣＯを再生する。

閾値電圧切替回路２８０は、定電圧源２８１から出力された電源電圧ＶＤＤから基準電圧Ｖref1、Ｖref2、Ｖref3を生成し、そのうちを一つを選択し、これを閾値電圧Ｖrefとして二値化回路２７０に出力する。
閾値電圧切替回路２８０は、定電圧源２８１と、当該定電圧源２８１およびグランドＧＮＤの間に配置される３つの抵抗Ｒ３〜Ｒ１と、これら３つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３と、抵抗Ｒ１とグランドＧＮＤとの間に配置される定電流源２８２とを備えて構成されている。

このうち、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、アナログスイッチで構成され、スイッチＳＷ３は、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ２の接続点とコンパレーター２７１との間、スイッチＳＷ２は、抵抗Ｒ２及び抵抗Ｒ１の接続点とコンパレーター２７１との間、スイッチＳＷ１は、抵抗Ｒ１及び定電流源２８２の接続点とコンパレーター２７１との間に、それぞれ配置されている。これら各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の各々には、選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬ３が供給され、オン・オフが切り替わるようになっている。そして、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３は、排他的のオン状態となる。このため、あるスイッチがオン状態になると他のスイッチはオフ状態となる。よって、基準電圧Ｖref1〜Ｖref3の一つが閾値電圧Ｖrefとしてコンパレーター２７１に供給される。

説明を図１に戻す。デコード回路２９０は、後述する制御回路部３０と、シリアル通信線を介して接続されている。そして、このデコード回路２９０は、制御回路部３０から入力する制御信号をデコードし、当該制御信号に含まれるコードに基づいて、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３のオン／オフ状態を設定する選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬ３に出力する。

制御回路部３０は、前述のように、受信回路部２０の動作を制御するものであり、時計クロック信号を生成する発振・分周回路３１０と、時計クロック信号をカウントして内部時刻情報を生成する時刻計測部３２０と、制御回路部３０の全体を制御する制御部３３０と、周期判定部３４０と、コード判定処理部３５０とを備える。

周期判定部３４０は、タイムコード出力信号ＴＣＯの周期を判定する。具体的には、所定時間内におけるタイムコード出力信号ＴＣＯの立ち上がりエッジまたは立ち下がりエッジを計数する。本来、タイムコード出力信号ＴＣＯは１秒周期の信号である。しかしながら、受信信号にノイズなどが混入すると、復調信号Ｖｘがパルス状に変化し、二値化回路２７０の閾値を超えてしまうことがある。そのような場合は、タイムコード出力信号ＴＣＯの周期が１秒とならない。そこで、周期判定部３４０では、タイムコード出力信号ＴＣＯの周期を判定し、判定結果を制御部３３０に供給する。制御部３３０はタイムコード出力信号ＴＣＯの周期が１秒に近づくように選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬ３を生成し、これらを含むシリアルデータＳを受信回路部２０に伝送する。受信回路部２０のデコード回路２９０は、シリアルデータＳをデコードして選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬ３を閾値電圧切替回路２８０に供給する。これにより、閾値電圧切替回路２８０は、タイムコード出力信号ＴＣＯの周期が１秒に近づくように、最適な閾値電圧Ｖrefを設定する。すなわち、周期判定部３４０、制御部３３０、デコード回路２９０、及び閾値電圧切替回路２８０は、タイムコード出力信号ＴＣＯ（二値化信号）の周期が標準電波に重畳された信号の周期（１秒）に近づくように閾値を調整する閾値調整部として機能する。

例えば、図３（Ａ）に示すように、ノイズが重畳していない復調信号Ｖｘに対して基準電圧Ｖref2を閾値電圧Ｖrefとして適用すると、デューティ比（Ｔ１２／Ｔ１）が５０％のタイムコード出力信号ＴＣＯが得られる。この場合、基準電圧Ｖref2は、タイムコード出力信号ＴＣＯの振幅中心の電圧である。

次に、同図（Ｂ）に示すように上向きのノイズＮ１，Ｎ２が重畳する復調信号Ｖｘを想定する。この場合、閾値電圧Ｖrefとして基準電圧Ｖref2を適用するとタイムコード出力信号ＴＣＯ’が得られる。このタイムコード出力信号ＴＣＯ’には、ノイズＮ１，Ｎ２に同期してパルスが発生するので、タイムコード出力信号ＴＣＯ’の周期が１秒とならない。そこで、二値化回路２７０は、基準電圧Ｖref2を閾値電圧Ｖrefとして用い、正常なタイムコード出力信号ＴＣＯを生成している。

次に、同図（Ｃ）に示すように下向きのノイズＮ３，Ｎ４が重畳する復調信号Ｖｘを想定する。この場合、閾値電圧Ｖrefとして基準電圧Ｖref2を適用するとタイムコード出力信号ＴＣＯ’が得られる。このタイムコード出力信号ＴＣＯ’には、ノイズＮ３，Ｎ４に同期してパルスが発生するので、タイムコード出力信号ＴＣＯ’の周期が１秒とならない。そこで、二値化回路２７０は、基準電圧Ｖref1を閾値電圧Ｖrefとして用い、正常なタイムコード出力信号ＴＣＯを生成している。

次に、コード判定処理部３５０は、タイムコード出力信号ＴＣＯの波形を認識し、所定の周期に対する（例えば１秒）に対するハイレベルのパルス幅又はローレべルのパルス幅を計測する。そして、このパルス幅の違いにより、タイムコード出力信号ＴＣＯから日付情報および時刻情報等を有するタイムコードＴＣを抽出する。タイムコードＴＣはデューティ比の相違によって特定されるが、タイムコードＴＣの１周期は固定であるから、タイムコード出力信号ＴＣＯのハイレベルのパルス幅又はローレべルのパルス幅によってタイムコードＴＣを抽出する。なお、タイムコード出力信号ＴＣＯのデューティ比を算出し、その相違によりタイムコードＴＣを特定してもよい。

例えば、日本国内において用いられる標準電波（ＪＪＹ）では、図４（Ａ）に示すように、１周期（１秒）に対して、ハイレベル信号のパルス幅が０．５秒である場合（つまり、デューティ比が５０％である場合）「１」、ハイレベル信号のパルス幅が０．８秒である場合（つまり、デューティ比が８０％である場合）「０」、ハイレベル信号のパルス幅が０．２秒である場合（つまり、デューティ比が２０％である場合）「Ｐ」となる。
そして、コード判定処理部３５０は、これら認識した「１」、「０」、および「Ｐ」の並びによりタイムコードＴＣを認識する。

なお、上記において、ＪＪＹにおけるタイムコードＴＣを例示したが、受信された標準電波が他の種類である場合、それぞれの電波に対応するデューティ比により、タイムコードＴＣが示される。例えば、図４（Ｂ）に示すように、アメリカ合衆国における標準電波（ＷＷＶＢ）では、デューティ比が５０％である場合「１」、デューティ比が２０％である場合「０」、デューティ比が８０％である場合「Ｐ」となる。また、図４（Ｃ）に示すようにドイツにおける標準電波（ＤＣＦ７７）では、デューティ比が２０％である場合「１」、デューティ比が１０％である場合「０」となり、図４（Ｄ）に示すようにイギリスにおける標準電波（ＭＳＦ）では、デューティ比が２０％である場合「１」、デューティ比が１０％である場合「０」、デューティ比が５０％である場合「Ｐ」となる。これらのデューティ比はタイムコード出力信号ＴＣＯのハイレベルのハルス幅又はローレレベルのパルス幅によって特定される。

このように、コード判定処理部３５０は、タイムコード出力信号ＴＣＯのハイレベルのハルス幅又はローレレベルのパルス幅（１周期のデューティ比）の相違に基づいて、「１」、「０」、「Ｐ」といったコードを判別する。このため、コード判定処理部３５０は、コードの判別の基準となる時間閾値を記憶したコード判別テーブルＴＢＬを備える。コード判別テーブルＴＢＬには、受信周波数ごとに時間閾値が基準電圧Ｖref1〜Ｖref3と対応づけられて記憶されている。

例えば、ＤＣＦ７７の受信周波数に対応するコード判別テーブルＴＢＬの記憶内容は、図５に示すものとなる。すなわち、「０」と「１」を識別する時間閾値Ｔref1、「０」と「Ｐ」を識別する時間閾値Ｔref2を記憶している。この結果、「１」、「０」、「Ｐ」は図６に示すように判別される。例えば、閾値電圧Ｖrefが基準電圧Ｖref3である場合、時間閾値Ｔref1は１３０ｍｓとなり、時間閾値Ｔref2は２８０ｍｓとなる。時間閾値Ｔref1として１３０ｍｓを適用することにより、ハイレベル期間Ｔｈが１３０ｍｓ未満であれば「０」、ハイレベル期間Ｔｈが１３０ｍｓ以上２８０ｍｓ未満であれば「１」、ハイレベル期間Ｔｈが２８０ｍｓ以上であれば「Ｐ」と判別する。

上述したように、閾値電圧Ｖrefには、Ｖref1＜Ｖref2＜Ｖref3の関係がある。そして、閾値電圧Ｖrefが大きくなると、図３（Ｂ）に示すようにタイムコード出力信号ＴＣＯのハイレベル期間は短くなる。閾値電圧Ｖrefに応じて時間閾値Ｔref1，Ｔref2を変更したのは、閾値電圧Ｖrefに応じてハイレベル期間が変化し、デューティ比が変化するからである。本実施形態では、閾値電圧Ｖrefに応じて時間閾値Ｔref1，Ｔref2を変更したので、「１」、「０」、「Ｐ」のコードをより正確に判別することができる。特に、標準電波（ＤＣＦ７７）のように「１」と「０」との判別に時間的なマージンが小さい場合には、誤判別を大きく低減することができる。

これにより、例えば、図７に示すように標準電波（ＪＪＹ）の受信において、基準電圧Ｖref2を閾値電圧Ｖrefとして用いた場合に、タイムコード出力信号ＴＣＯにノイズが重畳する受信信号であっても、基準電圧Ｖref3を用いて二値化してタイムコード出力信号ＴＣＯを生成することにより、ノイズを除去することができる。

図１に示す制御部３３０はコード判定処理部３５０で生成されたタイムコードＴＣに基づいて時刻計測部３２０の内部時刻を修正する。これによって、電波時計１００は標準電波を受信すると、内部時刻を修正して、正確な現在時刻を表示部４０に表示させることができる。

次に、図８は電波時計１００の標準電波の受信動作を示すフローチャートである。まず、制御部３３０は、現在時刻が所定時刻になるか、あるいは、利用者が操作部５０を操作して受信開始を指示すると、受信を開始するように受信回路部２０を制御する(ステップS１０)。具体的には、受信回路部２０を起動する。受信回路部２０は常時動作しているのではなく、標準電波を受信する場合にのみ動作する。これにより、消費電力を低減することができる。

次に、制御部３３０は、前回の受信において採用した閾値電圧Ｖrefを設定する(ステップＳ２０)。具体的には、図示せぬ記憶部から、前回の受信に用いた閾値電圧Ｖrefを指定する選択データを読み出し、選択データをシリアルデータＳに含ませて受信回路部２０に送信する。受信回路部２０のデコード回路２９０は、シリアルデータＳをデコードして、受信周波数を指定するデータを同調回路２１０に出力するともに、選択データに基づいて生成した選択信号ＳＥＬ１〜ＳＥＬ３を閾値電圧切替回路２８０に供給する。

次に、制御部３３０は１０秒間、測定を行う(ステップＳ３０)。この後、制御部３３０は、閾値電圧Ｖrefとカウント値とを対応づけて記憶部に記憶する(ステップＳ４０)。カウント値は周期判定部３４０においてタイムコード出力信号ＴＣＯの立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジの一方を１０秒間カウントすることにより得られる。

次に、制御部３３０は、全ての閾値電圧Ｖrefについて、測定が完了したか否かを判定する(ステップＳ５０)。この例では、閾値電圧Ｖrefとして３つの基準電圧Ｖref1〜Ｖref3を設定できるので、これらの基準電圧Ｖref1〜Ｖref3の全てについて閾値電圧Ｖrefとして設定したか否かを判定する。判定条件が否定された場合には、ステップＳ６０に進み、閾値電圧Ｖrefを未測定のものに変更し、処理をステップＳ３０に戻す。

そして、全ての閾値電圧Ｖrefについて測定が完了すると、制御部３３０は、カウント値が規格内であるか否かを判定する(ステップＳ７０)。この例では、カウント値が８以上１２以下の場合に規格内であるとする。カウント値は３つの基準電圧Ｖref1〜Ｖref3の各々について得られるが、いずれか一つでも規格内であれば判定条件が充足される。全てのカウント値が規格内でない場合には、制御部３３０は受信を終了させる(ステップＳ８０)。

一方、規格内のカウント値が有る場合には、ステップＳ７０の判定条件が充足され、制御部３３０は、最良値を設定するとともに記憶する(ステップＳ９０)。最良値とはカウント値が理想値である「１０」に最も近いものの意味である。仮に、最良値が２つ以上有る場合には、最も低い基準電圧を最良値に対応する閾値電圧Ｖrefとする。例えば、基準電圧Ｖref1のカウント値が「９」、基準電圧Ｖref2のカウント値が「１０」、基準電圧Ｖref3のカウント値が「１０」であるとする。この場合、基準電圧Ｖref2と基準電圧Ｖref3とでカウント値が「１０」で一致する。基準電圧Ｖref2は基準電圧Ｖref3より低いので、基準電圧Ｖref2を採用する。

次に、コード判定処理部３５０は、コード判定処理を実行する(ステップＳ１００)。図９にコード判定処理の処理内容を示す。まず、ステップＳ９０で設定した閾値電圧Ｖrefが基準電圧Ｖref1であるか否かを判定する(ステップＳ２００)。基準電圧Ｖref1である場合には、図６に示す第１コード範囲を選択する(ステップＳ２１０)。

閾値電圧Ｖrefが基準電圧Ｖref1でない場合には、閾値電圧Ｖrefが基準電圧Ｖref2であるか否かを判定する(ステップＳ２２０)。基準電圧Ｖref2である場合には、図６に示す第２コード範囲を選択する(ステップＳ２３０)。一方、閾値電圧Ｖrefが基準電圧Ｖref2でない場合には、図６に示す第３コード範囲を選択する(ステップＳ２４０)。

次に、選択されたコード範囲に基づいてタイムコード出力信号ＴＣＯのコードを判定し、「０」，「１」，「Ｐ」の並びを判定し、タイムコードＴＣを抽出する(ステップＳ２５０)。すなわち、閾値電圧Ｖrefに応じてタイムコードＴＣの判定基準を変更する。これにより、コード判定の精度を向上させることができる。

説明を図８に戻す。次に、制御部３３０は、６０ビット分のタイムコードＴＣを取得する(ステップＳ１１０)。この後、制御部３３０は受信に成功したか否かを判定する(ステップＳ１２０)。この判定条件には、各種の条件を採用することができるが、例えば、以下の条件のいずれか一方を充足することを受信成功の判定条件としてもよい。第1の条件は、内部時刻と取得したタイムコードＴＣの外部時刻とが一致することである。一致回数は１回で良い。第２の条件は、取得したタイムコードＴＣの外部時刻どうしが３回一致することである。ここで、３回一致は連続して一致する必要はない。例えば、図１０に示すように、外部時刻と内部時刻とが２回目、３回目、５回目に一致した場合に３回一致したことになる。
判定条件が否定されると、制御部３３０は処理をステップＳ８０に進め、受信を終了する。一方、判定条件が充足されると、制御部３３０は、受信を終了し（ステップＳ１３０)、内部時刻を修正して（スッテプＳ１４０）、処理を終了する。

標準電波には現在時刻を示すタイムコード信号が重畳されており、当該タイムコード信号の周期は図４に示すように一定である。そして、そのハイレベルのパルス幅又はローレベルのパルス幅（デューティ比）によってタイムコードが表されている。上述した実施形態によれば、二値化されたタイムコード出力信号ＴＣＯの周期が標準電波に重畳されたタイムコード信号の周期（１秒）に近づくように調整されるので、復調信号Ｖｘにパルス状のノイズが混入しても、閾値電圧Ｖrefを調整することによって、ノイズによるタイムコード出力信号ＴＣＯの誤判別を抑制することができる。

また、標準電波に重畳されたタイムコード信号の周期はそこに重畳されるコードにかかわらず一定であるから、タイムコード出力信号ＴＣＯのデューティ比の平均値を算出するのに必要な時間と比較して短い時間でタイムコード出力信号ＴＣＯの周期を正確に検知することができる。これにより受信動作の期間を短縮して電波時計１００の消費電力を削減することができる。

さらに、コード判定処理部３５０は、調整された閾値電圧Ｖrefに応じた判定基準を用いてタイムコードＴＣを生成する。復調信号Ｖｘの振幅中心から閾値電圧Ｖrefがずれると、タイムコード出力信号ＴＣＯのハイレベルのパルス幅又はローレベルのパルス幅（デューティ比）は、本来の値からずれてしまう点は、図３を参照して説明した通りである。しかしながら、本実施形態によれば、調整された閾値電圧Ｖrefに応じた判定基準を用いてタイムコードＴＣを生成するから、コードを判定するための判定基準を閾値電圧Ｖrefに応じて変更することができる。これにより、コード判定の時間的なマージンを増加させることができ、より正確にタイムコードＴＣを生成することが可能となる。

＜２．第２実施形態＞
図１１に第２実施形態に係る電波時計１００Ａの構成を示す。第２実施形態の電波時計１００Ａは、閾値電圧切替回路２８０を削除して二値化回路２７０は単一の閾値電圧Ｖrefで動作する点、ＡＧＣ回路２６０で設定する増幅率をタイムコード出力信号ＴＣＯの周期に基づいて制御部３３０が制御する点を除いて、図１に示す第１実施形態の電波時計１００と同様に構成されている。

第１増幅回路２２０は、ＡＧＣ回路２６０から入力される信号に応じてＡＧＣ電圧Ｖagcを切り替えてゲインを調整し、同調回路２１０から入力する受信信号を増幅させてバンドパスフィルター２３０に出力する。ここで、第１増幅回路２２０におけるＡＧＣ電圧Ｖagcと、ゲインとの関係は、図１２に示すようになる。すなわち、ＡＧＣ電圧Ｖagcが０．０〜０．２Ｖに設定している状態では、第１増幅回路２２０におけるゲインは８０ｄＢであり、ＡＧＣ電圧Ｖagcを０．２Ｖ以上に設定すると、ゲインはＡＧＣ電圧に略比例して低下し、ＡＧＣ電圧Ｖagcが１．０Ｖに設定されると、ゲインは約０．０ｄＢとなる。なお、第１増幅回路２２０に入力されるＡＧＣ電圧Ｖagcとしては、０．１〜０．９Ｖ程度の可変幅に設定されている。

ＡＧＣ回路２６０は、デコード回路２９０から入力される制御信号に基づいて設定されるＡＧＣ特性に対応したＡＧＣ電圧Ｖagcを第１増幅回路２２０に出力する。
具体的には、ＡＧＣ回路２６０は、図１３に示すように、制御信号に基づいてＡＧＣ１〜ＡＧＣ３のうちから１つのＡＧＣ特性を選択し、選択したＡＧＣ特性に対応するＡＧＣ電圧Ｖagcを第１増幅回路２２０に出力する。

例えば、ＡＧＣ１のＡＧＣ特性が選択されている場合、ＡＧＣ回路２６０は、第１増幅回路２２０に入力された受信信号の入力レベルが約５０ｄＢの場合、０．３７ＶのＡＧＣ電圧を第１増幅回路２２０に出力する。また、受信信号の入力レベルが大きくなり、例えば約６６ｄＢになると、ＡＧＣ回路２６０は、第１増幅回路２２０に０．８ＶのＡＧＣ電圧Ｖagcを入力する。ＡＧＣ回路２６０は、上記のように、第１増幅回路２２０に入力される受信信号の入力レベルに対応するＡＧＣ電圧Ｖagcを出力することで、受信信号の振幅をＡＧＣ特性に対応する一定値に保つように制御する。

上述したようにコード判定処理部３５０は、タイムコード出力信号ＴＣＯの波形を認識し、所定のパルス幅（例えば１Ｈｚ）に対するデューティ比を計測し、デューティ比の違いにより、タイムコード出力信号ＴＣＯから日付情報および時刻情報等を有するタイムコードＴＣを抽出する。この点は、第１実施形態と同様である。但し、第１実施形態のコード判別テーブルＴＢＬは、受信周波数ごとに時間閾値が基準電圧Ｖref1〜Ｖref3と対応づけられて記憶されているのに対し、第２実施形態のコード判別テーブルＴＢＬａには、受信周波数ごとに時間閾値がＡＧＣ特性ＡＧＣ１〜ＡＧＣ３と対応づけられて記憶されている。

次に、電波時計１００Ａの受信動作を図１４に示すフローチャートを参照して説明する。まず、制御部３３０は、現在時刻が所定時刻になるか、あるいは、利用者が操作部５０を操作して受信開始を指示すると、受信を開始するように受信回路部２０を制御する(ステップS１１)。次に、制御部３３０は、前回の受信において採用したＡＧＣ電圧Ｖagcを設定する(ステップＳ２１)。具体的には、図示せぬ記憶部から、前回の受信に用いたＡＧＣ電圧Ｖagcを指定する選択データを読み出し、選択データをシリアルデータＳに含ませて受信回路部２０に送信する。受信回路部２０のデコード回路２９０は、シリアルデータＳをデコードして、受信周波数を指定するデータを同調回路２１０に出力するともに、選択データをＡＧＣ回路２６０に供給する。

次に、制御部３３０は１０秒間、測定を行う(ステップＳ３１)。この後、制御部３３０は、ＡＧＣ電圧Ｖagc（すなわち、ＡＧＣ特性ＡＧＣ１〜ＡＧＣ３の種別）とカウント値とを対応づけて記憶部に記憶する(ステップＳ４１)。カウント値は周期判定部３４０においてタイムコード出力信号ＴＣＯの立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジの一方を１０秒間カウントすることにより得られる。

次に、制御部３３０は、全てのＡＧＣ電圧Ｖagcについて、測定が完了したか否かを判定する(ステップＳ５１)。この例では、ＡＧＣ電圧Ｖagcとして３つのＡＧＣ特性ＡＧＣ１〜ＡＧＣ３を設定できるので、これらのＡＧＣ特性ＡＧＣ１〜ＡＧＣ３の全てについてＡＧＣ電圧Ｖagcとして設定したか否かを判定する。判定条件が否定された場合には、ステップＳ６１に進み、ＡＧＣ電圧Ｖagcを未測定のものに変更し、処理をステップＳ３１に戻す。

そして、全てのＡＧＣ電圧Ｖagcについて測定が完了すると、制御部３３０は、カウント値が規格内であるか否かを判定する(ステップＳ７１)。この例では、カウント値が８以上１２以下の場合に規格内であるとする。カウント値は３つのＡＧＣ特性ＡＧＣ１〜ＡＧＣ３の各々について得られるが、いずれか一つでも規格内であれば判定条件が充足される。全てのカウント値が規格内でない場合には、制御部３３０は受信を終了させる(ステップＳ８１)。

一方、規格内のカウント値が有る場合には、ステップＳ７１の判定条件が充足され、制御部３３０は、最良値を設定するとともに記憶する(ステップＳ９１)。最良値とはカウント値が理想値である「１０」に最も近いものの意味である。仮に、最良値が２つ以上有る場合には、最も増幅率の低いＡＧＣ特性を最良値に対応するＡＧＣ電圧Ｖagcとする。この例では、図１２、図１３に示すようにＡＧＣ特性ＡＧＣ３が最も増幅率が低く、ＡＧＣ３→ＡＧＣ２→ＡＧＣ１の順に増幅率が大きくなる。

次に、コード判定処理部３５０は、コード判定処理を実行する(ステップＳ１０１)。図１５にコード判定処理の処理内容を示す。まず、ステップＳ９１で設定したＡＧＣ電圧ＶagcがＡＧＣ特性ＡＧＣ１に基づくものであるか否かを判定する(ステップＳ２０１)。ＡＧＣ特性ＡＧＣ１である場合には、図１６に示す第１コード範囲を選択する(ステップＳ２１１)。ＡＧＣ電圧ＶagcがＡＧＣ特性ＡＧＣ１に基づくものでない場合には、ＡＧＣ電圧ＶagcがＡＧＣ特性ＡＧＣ２に基づくものであるか否かを判定する(ステップＳ２２２)。ＡＧＣ特性ＡＧＣ２に基づくものである場合には、図１６に示す第２コード範囲を選択する(ステップＳ２３１)。一方、ＡＧＣ電圧ＶagcがＡＧＣ特性ＡＧＣ２に基づくものでない場合には、図１６に示す第３コード範囲を選択する(ステップＳ２４１)。
次に、選択されたコード範囲に基づいてタイムコード出力信号ＴＣＯのコードを判定し、「０」，「１」，「Ｐ」の並びを判定し、タイムコードＴＣを抽出する(ステップＳ２５１)。
すなわち、ＡＧＣ電圧Ｖagcに応じてタイムコードＴＣの判定基準を変更する。これにより、コード判定の精度を向上させることができる。
図１４において、ステップＳ１１１〜Ｓ１４１の処理は、第１実施形態で説明したステップＳ１１０〜Ｓ１４０と同様であるので、説明を省略する。

上述した第２実施形態によれば、二値化されたタイムコード出力信号ＴＣＯの周期が標準電波に重畳されたタイムコード信号の周期（１秒）に近づくように第１増幅回路２２０の増幅率が調整されるので、復調信号Ｖｘにパルス状のノイズが混入しても、タイムコード出力信号ＴＣＯの誤判別を抑制することができる。また、標準電波に重畳されたタイムコード信号の周期はそこに重畳されるコードにかかわらず一定であるから、タイムコード出力信号ＴＣＯのデューティ比の平均値を算出するのに必要な時間と比較して短い時間でタイムコード出力信号ＴＣＯの周期を正確に検知することができる。これにより受信動作の期間を短縮して電波時計１００の消費電力を削減することができる。

さらに、コード判定処理部３５０は、調整された増幅率（ＡＧＣ特性）に応じた判定基準を用いてタイムコードＴＣを生成する。復調信号Ｖｘの振幅中心から閾値がずれると、タイムコード出力信号ＴＣＯのデューティ比は、本来のデューティ比からずれてしまう。しかしながら、本実施形態によれば、調整された増幅率に応じた判定基準を用いてタイムコードＴＣを生成するから、コードを判定するための判定基準を増幅率に応じて変更することができる。これにより、コード判定の時間的なマージンを増加させることができ、より正確にタイムコードＴＣを生成することが可能となる。

＜３．変形例＞
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下の変形が可能である。
（１）上述した第１実施形態において、閾値電圧Ｖrefは３つの基準電圧Ｖref1〜Ｖref3から選択するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、４個以上の基準電圧から選択してもよい。さらに、閾値電圧Ｖrefを連続的に可変してもよい。要は、タイムコード出力信号ＴＣＯの周期が標準電波に重畳されたタイムコード信号の周期に近づくのであれば閾値電圧Ｖrefをどのように調整してもよい。

（２）上述した第２実施形態において、ＡＧＣ電圧Ｖagcは３つのＡＧＣ特性ＡＧＣ１〜ＡＧＣ３から選択するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、４個以上のＡＧＣ特性から選択してもよい。さらに、第１増幅回路２２０の増幅率（ＡＧＣ特性）を連続的に可変してもよい。要は、タイムコード出力信号ＴＣＯの周期が標準電波に重畳されたタイムコード信号の周期に近づくのであれば増幅率（ＡＧＣ特性）をどのように調整してもよい。

（３）上述した第１実施形態において、コード判定処理部３５０は、閾値電圧Ｖrefに応じてコード範囲を切り替えるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、コード判定処理部３５０における判定基準の変更は必須ではない。これは、ＪＪＹのようにコード判別の時間的なマージンが大きい場合には、受信状態が良好であれば判定基準を変更しなくても正常なタイムコードＴＣを抽出できる可能性が高いからである。

（４）上述した第２実施形態において、コード判定処理部３５０は、ＡＧＣ電圧Ｖagcに応じてコード範囲を切り替えるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、コード判定処理部３５０における判定基準の変更は必須ではない。これは、ＪＪＹのようにコード判別の時間的なマージンが大きい場合には、受信状態が良好であれば判定基準を変更しなくても正常なタイムコードＴＣを抽出できる可能性が高いからである。

１０……アンテナ、２０……受信回路部、３０……制御回路部、１００，１００Ａ……電波時計、２７０……二値化回路、３３０……制御部、３４０……周期判定部、３５０……コード判定処理部、Ｖｘ……復調信号、Ｖref1〜Ｖref3……基準電圧、Ｖagc……ＡＧＣ電圧、ＡＧＣ１〜ＡＧＣ３……ＡＧＣ特性。

Claims (8)

1. 内部時刻を計時する時刻計測部と、
   標準電波を受信して復調した復調信号を生成する受信復調部と、
   前記復調信号を閾値と比較して二値化した二値化信号を出力する二値化部と、
   前記二値化信号の周期を検知する周期判定部と、
   前記二値化信号の周期が所定の周期に近づくように前記閾値を調整する閾値調整部と、
   前記二値化信号に基づいてタイムコードを判定するコード判定部と、
   前記タイムコードに基づいて前記内部時刻を修正する時刻修正部と、
   を備える電波時計。
2. 前記閾値調整部は、前記閾値として、複数の基準値のうちいずれか一つを設定可能であり、前記複数の基準値の各々について、前記二値化信号の周期を取得し、取得した周期のうち、所定の周期に最も近い基準値を前記閾値として選択することを特徴とする請求項１に記載の電波時計。
3. 前記閾値調整部は、前記複数の基準値の各々について取得した前記二値化信号の周期が所定範囲外である場合、電波の受信を終了するように前記受信復調部を制御することを特徴とする請求項２に記載の電波時計。
4. 前記コード判定部は、調整された前記閾値に応じた判定基準を用いて前記タイムコードを生成することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか1項に記載の電波時計。
5. 内部時刻を計時する時刻計測部と、
   標準電波を受信して増幅する受信増幅部と、
   前記受信増幅部の出力信号を復調して復調信号を生成する復調部と、
   前記復調信号を閾値と比較して二値化した二値化信号を出力する二値化部と、
   前記二値化信号の周期を検知する周期判定部と、
   前記二値化信号の周期が所定の周期に近づくように前記受信増幅部の増幅率を調整する増幅率調整部と、
   前記二値化信号に基づいてタイムコードを判定するコード判定部と、
   前記タイムコードに基づいて前記内部時刻を修正する時刻修正部と、
   を備える電波時計。
6. 前記増幅率調整部は、複数の増幅率のうちいずれか一つを設定可能であり、前記複数の増幅率の各々について、前記二値化信号の周期を取得し、取得した周期のうち最も所定の周期に近い増幅率を選択することを特徴とする請求項５に記載の電波時計。
7. 前記増幅率調整部は、前記複数の増幅率の各々について取得した前記二値化信号の周期が所定範囲外である場合、電波の受信を終了するように前記受信増幅部を制御することを特徴とする請求項６に記載の電波時計。
8. 前記コード判定部は、調整された前記増幅率に応じた判定基準を用いて前記タイムコードを生成することを特徴とする請求項５乃至７のうちいずれか1項に記載の電波時計。
   

Images