JP2014202710A - 標準電波輻射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 標準電波輻射装置を個人的に設置しても、誤った時刻に自動修正されるおそれをなくす。【解決手段】 標準電波輻射装置1は、ネットワーク部20によりインターネット33を介してNTPサーバ34から時刻情報を取得し、CPU21およびFPGA22により取得した時刻情報に基づいてタイムコードを生成し、生成されたタイムコードからなる疑似標準電波を送出する。周波数切換スイッチ16を操作すると、疑似標準電波の周波数が切り換えられると共に、切り換えられた疑似標準電波の周波数に共振回路15が共振するように切り換えられる。疑似標準電波は、共振回路の一部を構成するバーアンテナ12から輻射される。【選択図】 図7
Description
本発明は、電波時計の時刻の自動修正を行うための標準電波が伝播しにくい場所において疑似標準電波を輻射するための標準電波輻射装置に関する。
従来より、長波標準電波に基づく電波時計の時刻の自動修正システムが実用化されている。このシステムでは、通信総合研究所の標準電波施設から国家標準の高い精度の周波数および時刻とされている長波標準電波が発信されている。長波標準電波のコールサインはJJY(登録商標)である。この長波標準電波を受信することにより、電波時計等の各種機器において時刻を自動修正することができる。
この長波標準電波は、おおたかどや山標準電波送信所から40kHzの長波標準電波が東日本地域に送信されており、はがね山標準電波送信所から60kHzの長波標準電波が西日本地域に送信されている。この長波標準電波では、時、分、通算日、年、曜日等のタイムコードが送信されている。そこで、受信側では、受信したタイムコードを用いて標準時刻を確定することができ、これに基づいて時計の時刻を自動修正することができるようになる。
この長波標準電波は、おおたかどや山標準電波送信所から40kHzの長波標準電波が東日本地域に送信されており、はがね山標準電波送信所から60kHzの長波標準電波が西日本地域に送信されている。この長波標準電波では、時、分、通算日、年、曜日等のタイムコードが送信されている。そこで、受信側では、受信したタイムコードを用いて標準時刻を確定することができ、これに基づいて時計の時刻を自動修正することができるようになる。
ところで、長波標準電波は波長が長いことからビル等の室内には伝播されにくく、ビルや地下の内部に設けられた電波時計等は長波標準電波を受信することが困難となる場合がある。この場合は、ビルや地下の内部に設けられた電波時計等は時刻を自動修正することができないことになる。これを解決するために、ビルの屋上に設置したアンテナで長波標準電波を受信し、この受信信号を新たに敷設したケーブルでビルの各階に伝送し、ビルの各階に再放射することが提案されている。
また、ケーブルを新たに敷設するのは設置工事が大がかりになって設置費用も高額になることから既設のケーブルを用いることができるように、既存のTV共聴システムを利用する受信システム(特許文献1参照)が提案されている。この受信システムにおいては、マンション等の屋上に設置したJJY受信アンテナで長波標準電波を受信し、CATV変調器により長波標準電波がTV共聴システムが扱っているVHF帯あるいはUHF帯になるよう変調する。そして、伝送帯域がVHF帯あるいはUHF帯に変調された長波標準電波信号とTV信号とを合波して共聴設備の既存のケーブルに送出し、マンション等の各戸に分配する。各戸に分配された長波標準電波信号は各戸に設置されているCATV復調器において元の帯域の長波標準電波信号に復調され、輻射アンテナから再放射される。再放射された長波標準電波は、電波時計に設けられた受信アンテナで受信され電波時計の時刻が自動修正されるようになる。
ところで、ネットワーク接続された機器に時刻を表示する場合に、NTP(Network Time Protocol)の利用が普及しており、NTPサーバにアクセスすれば簡単に時刻情報を取得して正確な時刻を表示することができる。情報通信研究機構(NICT)においては、インターネットでNTPサーバより時刻情報を取得し、この時刻情報から標準電波のタイムコードを生成し、このタイムコードで標準電波の周波数を変調してアンテナから輻射するNTPリピータが開発されている。このNTPリピータのアンテナから疑似標準電波が輻射されることにより、標準電波送信所から送信された標準電波信号を受信できない、または、受信しがたい地域や室内等においても電波時計の時刻を自動修正することができるようになる。
NTPリピータには、パソコンと接続するためのRS232C等のシリアルインターフェースが設けられており、NTPリピータのシリアルインターフェースにパソコンを接続することにより、パソコンからネットワークやNTPサーバの設定を行うことができると共に、時差となる遅延時間の設定や、標準電波の40kHz/60kHzの切換などの設定も行うことができる。このため、NTPリピータを管理人を置くことなく個人的に設置した場合には、NTPリピータの基幹的な情報である時差の設定時間が書き換えられるおそれが生じ、書き換えられた場合には正確な時刻に自動修正されないと云う問題点があった。
そこで、インターネットを介してNTPサーバからの標準時の時刻情報を取得して、取得した時刻情報に基づいて生成したタイムコードを、標準電波信号の疑似信号として出力するNTPリピータと、該NTPリピータからの疑似標準電波の信号をTV共聴システムが扱える周波数帯に変換する変調手段と、該変調手段により周波数帯が変換された疑似標準電波の信号をTV信号に混合してTV共聴信号を生成し、該TV共聴信号を分配して各戸に伝送するTV共聴システムと、伝送されたTV共聴信号を復調することにより、疑似標準電波の信号を出力する復調手段と、該復調手段から出力された疑似標準電波を輻射するアンテナ手段とを備える標準電波伝送システムが提案されている(特許文献2参照)。
そこで、インターネットを介してNTPサーバからの標準時の時刻情報を取得して、取得した時刻情報に基づいて生成したタイムコードを、標準電波信号の疑似信号として出力するNTPリピータと、該NTPリピータからの疑似標準電波の信号をTV共聴システムが扱える周波数帯に変換する変調手段と、該変調手段により周波数帯が変換された疑似標準電波の信号をTV信号に混合してTV共聴信号を生成し、該TV共聴信号を分配して各戸に伝送するTV共聴システムと、伝送されたTV共聴信号を復調することにより、疑似標準電波の信号を出力する復調手段と、該復調手段から出力された疑似標準電波を輻射するアンテナ手段とを備える標準電波伝送システムが提案されている(特許文献2参照)。
上記の標準電波伝送システムでは、標準電波伝送システムを設置した施設がNTPリピータを管理することになるので、NTPリピータで生成されるタイムコードを個人が書き換えることは不可能となる。しかしながら、TV共聴システムが必要とされることから、TV共聴システムを導入したり維持したりするコストがさらに必要になるという問題点があり、個人や小規模の施設ではこのような標準電波伝送システムを設置することが困難になると云う問題点が生じる。
そこで、本発明は、NTPサーバから標準時の時刻情報を取得して、取得した時刻情報に基づいて生成したタイムコードを疑似標準電波として輻射する装置を個人的に設置しても、誤った時刻に自動修正されるおそれのない標準電波輻射装置を提供することを目的としている。
そこで、本発明は、NTPサーバから標準時の時刻情報を取得して、取得した時刻情報に基づいて生成したタイムコードを疑似標準電波として輻射する装置を個人的に設置しても、誤った時刻に自動修正されるおそれのない標準電波輻射装置を提供することを目的としている。
本発明の標準電波輻射装置は、予め設定された設定情報に基づいて、インターネットを介してNTPサーバから標準時の時刻情報を取得し、取得した時刻情報に基づいてタイムコードを生成し、生成されたタイムコードからなる疑似標準電波を標準電波の2つの周波数のいずれかの周波数で送出するリピータ機能部と、該リピータ機能部から送出された疑似標準電波の周波数に共振する共振回路を有し、疑似標準電波を輻射するアンテナ部と、ユーザの操作により、リピータ機能部から送出される疑似標準電波の周波数を、標準電波の2つの周波数のいずれかに切り換える切換手段を有し、ユーザが該切換手段を操作した際に、疑似標準電波の周波数が切り換えられると共に、切り換えられた疑似標準電波の周波数に共振回路が共振するように、共振回路も切り換えられる周波数切換スイッチとを備えることを最も主要な特徴としている。
本発明の標準電波輻射装置では、予め設定された設定情報に基づいてリピータ機能部は動作しており、標準電波輻射装置にパソコンを接続しても、基幹的な設定情報をパソコンから書き換えられないようにしている。これにより、標準電波輻射装置を管理人を置くことなく設置しても、基幹的な設定情報を書き換えることができないことから、誤った時刻に自動修正されるおそれを防止することができる。この場合、周波数切換スイッチにより、リピータ機能部から送出される疑似標準電波の周波数と、アンテナ部の共振回路の共振周波数とを併せて切り換えることができる。これにより、ノイズ等の影響を避ける等の目的のために疑似標準電波の周波数を切り換えたい時には、ユーザは周波数切換スイッチを操作するだけで切り換えることができ、切り換える操作を簡易に行うことができる。
また、電波時計は室内の壁面や壁面に沿って設置されることが多い。そこで、アンテナ部におけるバーアンテナの中心軸がケースに対して水平面内で所定の角度だけ回転した状態で、標準電波輻射装置のケース内に配置すると、標準電波輻射装置のケースは室内の壁面にほぼ平行あるいは直交して設置されることから、アンテナ部の放射パターンにおけるヌル点の方向が壁面の方向とずれるようになって、標準電波輻射装置から輻射された疑似標準電波を電波時計が確実に受信することができるようになる。
また、電波時計は室内の壁面や壁面に沿って設置されることが多い。そこで、アンテナ部におけるバーアンテナの中心軸がケースに対して水平面内で所定の角度だけ回転した状態で、標準電波輻射装置のケース内に配置すると、標準電波輻射装置のケースは室内の壁面にほぼ平行あるいは直交して設置されることから、アンテナ部の放射パターンにおけるヌル点の方向が壁面の方向とずれるようになって、標準電波輻射装置から輻射された疑似標準電波を電波時計が確実に受信することができるようになる。
本発明の実施例の標準電波輻射装置の構成を図1〜3に示す。図1は本発明の実施例の標準電波輻射装置の構成を示す側面図を図1に、正面図を図2に、背面図を図3に示す。
これらの図に示す本発明の実施例の標準電波輻射装置1は、所定の厚みを有する直方体状のケース2と、ケース2の下面に取り外し自在に取り付けられ、ケース2を立設させて配置できる平板状のスタンド3とから構成されている。ケース2は半截された本体部とカバー部とからなり、本体部にカバー部を嵌合することにより形成されている。ケース2を構成する本体部とカバー部、および、スタンド3は、合成樹脂を成形することにより形成されている。ケース2内には、後述する回路基板およびアンテナ部が収納されており、回路基板には、予め設定された設定情報に基づいて、インターネットを介してNTPサーバから標準時の時刻情報を取得し、取得した時刻情報に基づいてタイムコードを生成し、生成されたタイムコードからなる疑似標準電波を標準電波の2つの周波数のいずれかの周波数で送出するリピータ機能部が設けられている。また、アンテナ部は、疑似標準電波を輻射するバーアンテナと、リピータ機能部から送出された疑似標準電波の周波数に共振する共振回路とを有し、共振回路は回路基板に設けられている。
これらの図に示す本発明の実施例の標準電波輻射装置1は、所定の厚みを有する直方体状のケース2と、ケース2の下面に取り外し自在に取り付けられ、ケース2を立設させて配置できる平板状のスタンド3とから構成されている。ケース2は半截された本体部とカバー部とからなり、本体部にカバー部を嵌合することにより形成されている。ケース2を構成する本体部とカバー部、および、スタンド3は、合成樹脂を成形することにより形成されている。ケース2内には、後述する回路基板およびアンテナ部が収納されており、回路基板には、予め設定された設定情報に基づいて、インターネットを介してNTPサーバから標準時の時刻情報を取得し、取得した時刻情報に基づいてタイムコードを生成し、生成されたタイムコードからなる疑似標準電波を標準電波の2つの周波数のいずれかの周波数で送出するリピータ機能部が設けられている。また、アンテナ部は、疑似標準電波を輻射するバーアンテナと、リピータ機能部から送出された疑似標準電波の周波数に共振する共振回路とを有し、共振回路は回路基板に設けられている。
ケース2の正面には、標準電波輻射装置1の電源が投入された際に点灯するLED等のパイロットランプ(PL)4が設けられており、ケース2の背面には、周波数切換スイッチ16、LAN端子17、DC-IN端子18が設けられている。周波数切換スイッチ16は、標準電波輻射装置1が輻射する疑似標準電波の周波数である40kHz/60kHzを切り換えるスイッチであり、LAN端子17は、LANケーブルが接続される端子であり、DC-IN端子18には標準電波輻射装置1に直流電源を供給する電源部の電源端子が接続される端子である。周波数切換スイッチ16では、標準電波の2つの周波数である40kHzと60kHzのいずれかに周波数を切り換えることができる。この周波数切換スイッチ16は回路基板に設けられており、周波数切換スイッチ16の切換操作を行うための摘みの先端部は、ケース2の背面から突出している。
ケース2の寸法の一例を挙げると、ケースの高さは約162mm、横幅は約103mm、厚さは約40mmとされており、スタンド3の長さは約160mm、幅は約70mmとされている。
ケース2の寸法の一例を挙げると、ケースの高さは約162mm、横幅は約103mm、厚さは約40mmとされており、スタンド3の長さは約160mm、幅は約70mmとされている。
次に、ケース2内に収納されている回路基板10とアンテナ部11の構成を示す正面図を図4に、上面図を図5に、側面図を図6に示す。
これらの図に示すように、アンテナ部11はアンテナ基板13に設けられているバーアンテナ12と、回路基板10に設けられている共振回路15とから構成されている。矩形状のアンテナ基板13はプリント基板とされ、立設して配置される回路基板10の上部に水平になるよう取り付けられている。このアンテナ基板13の上面に合成樹脂製の2つの支持部14が固着されており、2つの支持部14によりバーアンテナ12がアンテナ基板13に固着されている。バーアンテナ12は、断面が略円形とされた棒状のフェライトコア12bと、このフェライトコア12bに巻回されているコイル12aとから構成されており、アンテナ基板13に対して角度θ(例えば、約15°)だけ回転した状態でアンテナ基板13に固着されている。これにより、ケース2に対して角度θだけ回転した状態でバーアンテナ12が配置されることになる。また、コイル12aはアンテナ基板13と回路基板10のプリント配線を介して共振回路15に接続されている。この共振回路15の共振周波数は、コイル12aのインダクタンスと、コイル12aに直列接続されるコンデンサの値とで決定され、周波数切換スイッチ16はコイル12aに直列接続されるコンデンサの値を切り換えることにより、共振周波数を切り換えている。
これらの図に示すように、アンテナ部11はアンテナ基板13に設けられているバーアンテナ12と、回路基板10に設けられている共振回路15とから構成されている。矩形状のアンテナ基板13はプリント基板とされ、立設して配置される回路基板10の上部に水平になるよう取り付けられている。このアンテナ基板13の上面に合成樹脂製の2つの支持部14が固着されており、2つの支持部14によりバーアンテナ12がアンテナ基板13に固着されている。バーアンテナ12は、断面が略円形とされた棒状のフェライトコア12bと、このフェライトコア12bに巻回されているコイル12aとから構成されており、アンテナ基板13に対して角度θ(例えば、約15°)だけ回転した状態でアンテナ基板13に固着されている。これにより、ケース2に対して角度θだけ回転した状態でバーアンテナ12が配置されることになる。また、コイル12aはアンテナ基板13と回路基板10のプリント配線を介して共振回路15に接続されている。この共振回路15の共振周波数は、コイル12aのインダクタンスと、コイル12aに直列接続されるコンデンサの値とで決定され、周波数切換スイッチ16はコイル12aに直列接続されるコンデンサの値を切り換えることにより、共振周波数を切り換えている。
回路基板10には、リピータ機能部が設けられているが、リピータ機能部はCPU(Central Processing Unit)21とFPGA(Field Programmable Gate Array)22、および、書き換え可能なフラッシュメモリやRAM(Random Access Memory)等の記憶装置により構成されている。また、リピータ機能部には、CPU21の制御の基でインターネットを介してNTPサーバから標準時の時刻情報を取得するネットワーク部も含まれている。CPU21は標準電波生成するためのリピータ用のアプリケーションプログラムを実行することにより、取得した時刻情報に基づいて各タイムコード用のマーカM、ポジションマーカP0〜P5、2進の0、2進の1用信号を発生し、その情報をFPGA22に書き込んでいる。FPGA22は、CPU21からのコード送出命令により、書き込まれた情報に基づいて1秒ごとに40kHzまたは60kHzのタイムコードを出力している。なお、タイムコード用のマーカMは正分(毎分0秒)の立ち上がりに対応するマーカとされ、ポジションマーカP0は、通常は59秒の立ち上がりに対応し、ポジションマーカP1〜P5は、それぞれ9秒、19秒、29秒、39秒、49秒の立ち上がりに対応するマーカとされている。また、タイムコードにおいては、日本標準時の時が6ビット、分が7ビット、通算日が10ビット、年が8ビット、曜日が3ビットで表され、これらのビットにおける2進の0は800msのパルス幅のバーストサイン波で表され、2進の1は500msのパルス幅のバーストサイン波で表される。さらに、マーカM、ポジションマーカP0〜P5は、200msのパルス幅のバーストサイン波で表される。
また、RAMには、CPU21のワークメモリなどの領域が設定され、フラッシュメモリにはCPU21が実行するリピータ用のアプリケーションプログラムや予め設定される設定情報が記憶される。設定情報には、ネットワークの設定およびNTP設定等の一般的な設定情報と、時差を考慮したタイムコードを生成する際の時差の設定情報などの基幹的な設定情報とがある。また、送出する疑似標準電波の周波数を設定する設定情報もある。なお、基幹的な設定情報は、予め設定されており、ユーザが任意に書き換えることができないようにされている。ただし、疑似標準電波の周波数については、周波数切換スイッチ16を操作することにより切り換えることができる。
また、RAMには、CPU21のワークメモリなどの領域が設定され、フラッシュメモリにはCPU21が実行するリピータ用のアプリケーションプログラムや予め設定される設定情報が記憶される。設定情報には、ネットワークの設定およびNTP設定等の一般的な設定情報と、時差を考慮したタイムコードを生成する際の時差の設定情報などの基幹的な設定情報とがある。また、送出する疑似標準電波の周波数を設定する設定情報もある。なお、基幹的な設定情報は、予め設定されており、ユーザが任意に書き換えることができないようにされている。ただし、疑似標準電波の周波数については、周波数切換スイッチ16を操作することにより切り換えることができる。
次に、本発明の実施例の標準電波輻射装置1の構成および接続態様を示す回路ブロック図を図7に示す。
この図において、リピータ機能部はLAN端子17、ネットワーク部20、CPU21、FPGA22により構成され、標準電波輻射装置1の通信インタフェースであるLAN端子17はLANケーブルにより、インターネット33に接続されているルータ31と接続されている。これにより、CPU21の制御の基でネットワーク部20は、インターネット33を介してNTPサーバ34に接続されて、NTPサーバ34から標準時の時刻情報をCPU21が取得することができる。ネットワーク部20の通信規格は、コンピュータネットワークの規格であるイーサネット(登録商標)が用いられている。CPU21は、リピータ用のアプリケーションプログラムを実行することにより、NTPサーバ34から取得した時刻情報に基づいて、各タイムコード用のマーカM、ポジションマーカP0〜P5と、時、分等の2進の0,1のコードを発生し、その情報をFPGA22に書き込む。CPU21からの1秒毎のコード送出命令により、FPGA22は、書き込まれた情報に基づいて1秒ごとに40kHzまたは60kHzのタイムコードを出力している。このように、FPGA22はタイムコードのバーストである200ms、500ms、800msのバーストサイン波を発生している。
この図において、リピータ機能部はLAN端子17、ネットワーク部20、CPU21、FPGA22により構成され、標準電波輻射装置1の通信インタフェースであるLAN端子17はLANケーブルにより、インターネット33に接続されているルータ31と接続されている。これにより、CPU21の制御の基でネットワーク部20は、インターネット33を介してNTPサーバ34に接続されて、NTPサーバ34から標準時の時刻情報をCPU21が取得することができる。ネットワーク部20の通信規格は、コンピュータネットワークの規格であるイーサネット(登録商標)が用いられている。CPU21は、リピータ用のアプリケーションプログラムを実行することにより、NTPサーバ34から取得した時刻情報に基づいて、各タイムコード用のマーカM、ポジションマーカP0〜P5と、時、分等の2進の0,1のコードを発生し、その情報をFPGA22に書き込む。CPU21からの1秒毎のコード送出命令により、FPGA22は、書き込まれた情報に基づいて1秒ごとに40kHzまたは60kHzのタイムコードを出力している。このように、FPGA22はタイムコードのバーストである200ms、500ms、800msのバーストサイン波を発生している。
FPGA22から送出されたタイムコードは、DAによりアナログ信号に変換されて疑似標準電波とされる。この疑似標準電波はPAで所定の電力になるように増幅される。周波数切換スイッチ16は2回路2接点とされて、第1回路の可動接点にPAで増幅された疑似標準電波の信号が供給されており、第1回路の第1固定接点は共振回路15の40kHzコンデンサに接続され、第1回路の第2固定接点は共振回路15の60kHzコンデンサに接続されている。また、第2回路の可動接点と第1固定接点および第2固定接点は、FPGA22に接続されている。ここで、周波数切換スイッチ16を第1固定接点側に切り換えると、バーアンテナ12に40kHzコンデンサが直列に接続されて、共振回路15は40kHzに共振するようになり、また、FPGA22からは40kHzのタイムコードが出力されるよう切り換えられる。これにより、40kHzの疑似標準電波が、40kHzに共振するバーアンテナ12から輻射されるようになる。さらに、周波数切換スイッチ16を第2固定接点側に切り換えると、バーアンテナ12に60kHzコンデンサが直列に接続されて、共振回路15は60kHzに共振するようになり、また、FPGA22からは60kHzのタイムコードが出力されるよう切り換えられる。これにより、60kHzの疑似標準電波が、60kHzに共振するバーアンテナ12から輻射されるようになる。
このように、周波数切換スイッチ16をユーザが切り換える操作を行うと、疑似標準電波の周波数が切り換えられると共に、切り換えられた周波数に疑似標準電波を輻射するバーアンテナ12を含む共振回路15が共振するように、同時に切り換えられるようになる。
このように、周波数切換スイッチ16をユーザが切り換える操作を行うと、疑似標準電波の周波数が切り換えられると共に、切り換えられた周波数に疑似標準電波を輻射するバーアンテナ12を含む共振回路15が共振するように、同時に切り換えられるようになる。
標準電波輻射装置1を設定する設定プログラムをパーソナルコンピュータ(PC)32にインストールして、ルータ31にPC32に接続する。そして、この設定プログラムをPC32で起動することにより、標準電波輻射装置1の現在の設定や動作の情報をPC32の画面に表示したり、ネットワークの設定およびNTP設定を行うことができる。ネットワークの設定では、DHCPの設定やIPアドレスの設定を行うことができ、NTP設定ではNTPサーバをいずれのサーバにするかの設定を行うことができる。標準電波輻射装置1の上記した以外の基幹的な設定を含む設定は、PC32から行うことはできない。
また、DC-IN端子18には電源部から直流電源が電源回路19に供給されて、電源回路19から標準電波輻射装置1の各部に電源が供給されている。
また、DC-IN端子18には電源部から直流電源が電源回路19に供給されて、電源回路19から標準電波輻射装置1の各部に電源が供給されている。
次に、疑似標準電波を輻射するバーアンテナ12を備える本発明にかかる標準電波輻射装置1の水平面内の指向特性を図8に示す。
図8に示す指向特性は、標準電波輻射装置1を図1に示すように立設すると共に、標準電波輻射装置1から約3mの距離を置いて測定用受信アンテナを配置して、標準電波輻射装置1を所定角度づつ回転する毎に測定用受信アンテナで測定された電界強度の指向特定とされている。図8を参照すると、40kHzおよび60kHzの周波数の疑似標準電波の水平面内指向特性では、バーアンテナ12がθ(例えば、約15°)だけ水平面内において回転されてケース2内に配置されていることから、約15°と約195°の方向にヌル点が生じるようになる。しかし、ヌル点の近傍の角度範囲を除くと約90dBμV/m以上の電界強度が得られており、標準電波輻射装置1は良好な指向特定を示すことが分かる。なお、電波時計の所要電界強度は約45dBμV/m以上とされることから、標準電波輻射装置1から約3m以内に配置された電波時計においては、水平面内の全方向において所要電界強度が得られるようになる。また、電波時計は、一般に室内等の壁面に設置されることが多くされ、標準電波輻射装置1は室内等の壁面に側面あるいは背面が対面するように配置されるのが通常とされる。このため、電波時計の受信アンテナは標準電波輻射装置1に対して0°(180°)の方向に設置されるか、90°(270°)の方向に設置されることになり、ヌル点の方向には設置されないようになる。従って、標準電波輻射装置1から約3mを超えて設置された電波時計であっても、所要電界強度が極力得られるようになる。
図8に示す指向特性は、標準電波輻射装置1を図1に示すように立設すると共に、標準電波輻射装置1から約3mの距離を置いて測定用受信アンテナを配置して、標準電波輻射装置1を所定角度づつ回転する毎に測定用受信アンテナで測定された電界強度の指向特定とされている。図8を参照すると、40kHzおよび60kHzの周波数の疑似標準電波の水平面内指向特性では、バーアンテナ12がθ(例えば、約15°)だけ水平面内において回転されてケース2内に配置されていることから、約15°と約195°の方向にヌル点が生じるようになる。しかし、ヌル点の近傍の角度範囲を除くと約90dBμV/m以上の電界強度が得られており、標準電波輻射装置1は良好な指向特定を示すことが分かる。なお、電波時計の所要電界強度は約45dBμV/m以上とされることから、標準電波輻射装置1から約3m以内に配置された電波時計においては、水平面内の全方向において所要電界強度が得られるようになる。また、電波時計は、一般に室内等の壁面に設置されることが多くされ、標準電波輻射装置1は室内等の壁面に側面あるいは背面が対面するように配置されるのが通常とされる。このため、電波時計の受信アンテナは標準電波輻射装置1に対して0°(180°)の方向に設置されるか、90°(270°)の方向に設置されることになり、ヌル点の方向には設置されないようになる。従って、標準電波輻射装置1から約3mを超えて設置された電波時計であっても、所要電界強度が極力得られるようになる。
例えば、標準電波輻射装置1に対して0°(180°)の方向に2台、90°(270°)の方向に2台の電波時計を設置した時に、標準電波輻射装置1から輻射された40kHz/60kHzの疑似標準電波が受信できるか否かを、相互の距離を3mから20mまで変化させて測定した結果を図9に示す。図9からは、本発明の実施例の標準電波輻射装置1の伝播特性を読み取ることができる。
図9を参照すると、標準電波輻射装置1と電波時計との距離が3m〜6mとされた時は、疑似標準電波の周波数が40kHzであっても60kHzであっても全台受信することができた。距離が8mとされると疑似標準電波の周波数が40kHzの場合は2台しか受信できなかったが、60kHzの場合は全台受信することができた。距離が10mとされると疑似標準電波の周波数が40kHzの場合は1台しか受信できなかったが、60kHzの場合は3台受信することができた。距離が12mとされると疑似標準電波の周波数が40kHzの場合は1台も受信できなかったが、60kHzの場合は2台受信することができた。距離が15mとされると疑似標準電波の周波数が40kHzの場合は1台も受信できなかったが、60kHzの場合は1台受信することができた。そして、距離が20mとされると疑似標準電波の周波数が40kHzであっても60kHzであっても1台も受信することができなかった。
図9を参照すると、標準電波輻射装置1と電波時計との距離が3m〜6mとされた時は、疑似標準電波の周波数が40kHzであっても60kHzであっても全台受信することができた。距離が8mとされると疑似標準電波の周波数が40kHzの場合は2台しか受信できなかったが、60kHzの場合は全台受信することができた。距離が10mとされると疑似標準電波の周波数が40kHzの場合は1台しか受信できなかったが、60kHzの場合は3台受信することができた。距離が12mとされると疑似標準電波の周波数が40kHzの場合は1台も受信できなかったが、60kHzの場合は2台受信することができた。距離が15mとされると疑似標準電波の周波数が40kHzの場合は1台も受信できなかったが、60kHzの場合は1台受信することができた。そして、距離が20mとされると疑似標準電波の周波数が40kHzであっても60kHzであっても1台も受信することができなかった。
図9を参照すると、標準電波輻射装置1を室内の壁面に沿って配置することで、一般的な広さの室内の壁面などに設置した電波時計は標準電波輻射装置1から輻射された疑似標準電波を受信して、時刻を自動修正することができることが分かる。この場合、疑似標準電波の周波数を切り換えると、より遠くに配置された電波時計でも疑似標準電波を受信ことが可能となる場合がある。また、疑似標準電波の周波数を60kHzに切り換えると、より良好な伝播特性が得られることが分かるが、常時、60kHzの伝播特性が良好になるわけではなく、標準電波輻射装置1および電波時計が置かれる環境の家電製品などから発生するノイズに伝播特性は影響されるようになる。従って、置かれる環境のノイズの影響を受けにくい周波数に切り換えることで伝播特性が改善されるようになる。
電波時計は、時刻が自動修正されて正確な時刻を常時表示することができることから、数千万台以上販売されている。しかしながら、標準電波は40kHz/60kHzの長波とされて波長が長いことから、鉄筋の建物内や地下などには伝播されにくい。本発明のかかる標準電波輻射装置1では、NTPサーバからインターネットで取得した標準時の時刻情報に基づいてタイムコードを生成して輻射することで、今までは使用が困難であった場所で電波時計を使用できるようになる。例えば、空港や地下鉄の駅、競技場や体育館などの場所に標準電波輻射装置1を設置することにより、電波時計を使用することができるようになる。すなわち、本発明にかかる標準電波輻射装置1は標準電波のギャップフィラー装置として機能するようになる。また、予め時差の情報を設定しておくことで、標準電波が届かない外国においても電波時計を使用することができるようになる。この場合は、時刻を取得するNTPサーバの時刻と当該外国の時刻との時差を標準電波輻射装置1に予め設定しておけばよい。
上記した説明では、バーアンテナ12をケース2に対して例えば、約15°だけ回転した状態でケース2内に配置されているとしたが、バーアンテナ12をケース2に対して約45°回転した状態でケース2内に配置するのが最良とされる。しかし、回転した角度を大きくするとケース2の厚さを厚くする必要があることから、約10°〜約20°の角度とするのが好適とされる。
上記した説明では、バーアンテナ12をケース2に対して例えば、約15°だけ回転した状態でケース2内に配置されているとしたが、バーアンテナ12をケース2に対して約45°回転した状態でケース2内に配置するのが最良とされる。しかし、回転した角度を大きくするとケース2の厚さを厚くする必要があることから、約10°〜約20°の角度とするのが好適とされる。
1 標準電波輻射装置、2 ケース、3 スタンド、10 回路基板、11 アンテナ部、12 バーアンテナ、12a コイル、12b フェライトコア、13 アンテナ基板、14 支持部、15 共振回路、16 周波数切換スイッチ、17 LAN端子、18 DC-IN端子、19 電源回路、20 ネットワーク部、21 CPU、22 FPGA、31 ルータ、32 PC、33 インターネット、34 NTPサーバ
Claims (4)
- 予め設定された設定情報に基づいて、インターネットを介してNTPサーバから標準時の時刻情報を取得し、取得した時刻情報に基づいてタイムコードを生成し、生成された前記タイムコードからなる疑似標準電波を標準電波の2つの周波数のいずれかの周波数で送出するリピータ機能部と、
該リピータ機能部から送出された前記疑似標準電波の周波数に共振する共振回路を有し、前記疑似標準電波を輻射するアンテナ部と、
ユーザの操作により、前記リピータ機能部から送出される前記疑似標準電波の周波数を、標準電波の2つの周波数のいずれかに切り換える周波数切換スイッチを有し、ユーザが該周波数切換スイッチを操作した際に、前記疑似標準電波の周波数が切り換えられると共に、切り換えられた前記疑似標準電波の周波数に前記共振回路が共振するように、前記共振回路も切り換えられる切換手段と、
を備えることを特徴とする標準電波輻射装置。 - 所定の厚みを有する直方体状とされ、立設して配置される絶縁性のケースを備え、
該ケース内に収納されている回路基板に、前記リピータ機能部が設けられると共に、前記ケース内の上部に位置するよう前記アンテナ部を構成するバーアンテナが設けられており、
前記アンテナ部における前記バーアンテナには、前記共振回路を構成するコイルが巻回されており、前記バーアンテナの中心軸が前記ケースに対して水平面内で所定の角度だけ回転した状態で、前記ケース内に配置されていることを特徴とする請求項1記載の標準電波輻射装置。 - 前記バーアンテナの前記コイルと、該コイルに直列に接続されるコンデンサとにより前記共振回路が構成され、前記周波数切換スイッチは前記コイルに直列に接続される前記コンデンサの値を切り換えることにより、共振する周波数を切り換えるようにしたことを特徴とする請求項2に記載の標準電波輻射装置。
- 前記周波数切換スイッチの摘みの先端部が前記ケースの外に出されて、ユーザが前記摘みを前記ケースの外から操作できるように、前記周波数切換スイッチが前記回路基板に設けられていることを特徴とする請求項2または3記載の標準電波輻射装置。
Priority Applications (1)
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- 2013-04-09 JP JP2013081410A patent/JP2014202710A/ja active Pending
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