JP3969386B2 - 電波受信装置、電波時計及び中継器 - Google Patents

Description

本発明は、電波受信装置、電波時計及び中継器に関する。

現在、各国（例えば、ドイツ、イギリス、スイス、日本等）において、時刻データ即ちタイムコード入りの標準電波が送出されている。我が国（日本）では、２つの送信所（福島県及び佐賀県）より、図１１に示すようなフォーマットのタイムコードで振幅変調した４０ｋＨｚ及び６０ｋＨｚの長波標準電波が送出されている。図１１によれば、タイムコードは、正確な時刻の分の桁が更新される毎即ち１分毎に、１周期６０秒のフレームで送出されている。

ところで、この標準電波を受信し、これにより現在時刻データを修正する、いわゆる電波時計が知られている。電波時計の場合、受信する電波の信号レベルが変動しても内部回路にて正確な時刻に修正できるように、増幅回路による増幅後の信号レベルの強弱に従って当該増幅回路の増幅度を調整するＡＧＣ（Auto Gain Control）回路が備えられている。

ＡＧＣ回路では、増幅された信号の信号レベルにフィルタをかけて増幅回路の利得制限を行っていた。このため、受信する振幅変調信号（標準電波）の周期より十分大きな時定数を持つフィルタが必要であった。つまり、長波標準電波の周期が１秒であることから大きな時定数のフィルタが必要とされ、ＡＧＣ回路の過渡動作が一定になるまでの大きな遅延が生じる原因となっていた。

更に、実際に回路全体を構成する段階では、リップルの発生を防ぐために数十秒程度の遅延を考慮して設計しなければならない。このことにより、ＡＧＣ回路に含まれるフィルタの工夫による遅延の低減（即ち、ＡＧＣ回路の動作の高速化）は困難であった。

そこで、高速なＡＧＣ回路を実現するために、例えば、スーパーヘテロダイン方式の電波受信装置において、中間周波信号を増幅するＩＦ増幅回路を直列に２段設置し、後段のＩＦ増幅回路から出力される信号のレベルを検出してその検出出力に従って後段のＩＦ増幅回路の利得を制御し、更に検出出力と基準電圧とを比較し、その比較出力に従ってＲＦ増幅回路及び前段のＩＦ増幅回路の利得を制御する技術が知られている（特許文献１参照）。
特開２００２−２９０１７８号公報

しかしながら、特許文献１の発明の場合、大きな振幅変動と環境変動条件を考えると、高速追従性という面で十分とはいえないものであった。つまり、長波標準電波のような１秒といった長い周期を持つ振幅変調信号を受信する装置、例えば電波時計や中継器等の電波受信装置に特許文献１の発明を適用した場合には、十分に高速なＡＧＣ動作を得られるものではなかった。

上記問題に鑑み、本発明は、振幅変調信号を受信する電波受信装置等において、ＡＧＣ動作の高速化を図ることを目的としている。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
振幅変調信号を受信する電波受信手段（例えば、図２及び図９のアンテナＡＮＴ）と、利得制御用信号を出力する利得制御手段（例えば、図２及び図９のＡＧＣ回路６１８）と、前記電波受信手段により受信された振幅変調信号を前記利得制御用信号に応じて増幅して増幅信号を出力する増幅手段（例えば、図２及び図９のＲＦ増幅回路６１１、図２のＩＦ増幅回路６１６）と、前記増幅信号を検波して検波信号を出力する検波手段（例えば、図２及び図９の検波回路６２０）と、を備えた電波受信装置において、
前記検波手段は、前記増幅信号に基づいて、該増幅信号の搬送波と同一周波数且つ同一位相の、一定振幅の基準信号を生成する基準信号生成手段（例えば、図３のキャリア抽出回路６２１）と、前記増幅信号から前記基準信号を減算して減算信号を出力する減算手段（例えば、図３の減算器６２２ｂ）とを有し、
前記利得制御手段は、前記減算信号の信号レベルを前記基準信号の信号レベルと比較する信号レベル比較手段（例えば、図３の比較器６１８ｅ）と、この信号レベル比較手段による比較結果に応じて前記利得制御用信号を生成する利得制御用信号生成手段（例えば、図３のＡＧＣ電圧発生回路６１８ｆ）とを有していることを特徴としている。

この請求項１に記載の発明によれば、増幅信号から、この増幅信号の搬送波と同一周波数且つ同一位相の、一定振幅の基準信号を減算した減算信号の信号レベルと、基準信号の信号レベルとが比較され、その比較結果に応じて利得制御用信号が生成される。ここで、減算信号は、理想的には、基準信号即ち増幅信号の周波数成分のみをもつ。このため、増幅手段が行う信号増幅を、受信した振幅変調信号の周波数（即ち、周期）に左右されることなく制御することができる。従って、ＡＧＣ動作の高速を図った電波受信装置を実現できる。

請求項２に記載の発明は、
振幅変調信号を受信する電波受信手段（例えば、図２及び図９のアンテナＡＮＴ）と、利得制御用信号を出力する利得制御手段（例えば、図２及び図９のＡＧＣ回路６１８）と、前記電波受信手段により受信された振幅変調信号を前記利得制御用信号に応じて増幅して増幅信号を出力する増幅手段（例えば、図２及び図９のＲＦ増幅回路６１１、図２のＩＦ増幅回路６１６）と、前記増幅信号を検波して検波信号を出力する検波手段（例えば、図２及び図９の検波回路６２０）と、を備えた電波受信装置において、
前記検波手段は、前記増幅信号に基づいて、該増幅信号の搬送波と同一周波数且つ同一位相の、一定振幅の基準信号を生成する基準信号生成手段（例えば、図８のキャリア抽出回路６２１）と、前記増幅信号から前記基準信号を減算して減算信号を出力する減算手段（例えば、図８の減算器６２２ｂ）とを有し、
前記利得制御手段は、前記減算信号の信号レベルを所定レベルと比較する信号レベル比較手段（例えば、図８の比較器６１８ｅ）と、この信号レベル比較手段による比較結果に応じて前記利得制御用信号を生成する利得制御用信号生成手段（例えば、図３のＡＧＣ電圧発生回路６１８ｆ）とを有していることを特徴としている。

この請求項２に記載の発明によれば、増幅信号から、この増幅信号の搬送波と同一周波数且つ同一位相の、一定振幅の基準信号を減算した減算信号の信号レベルと、基準信号の信号レベルとが比較され、その比較結果に応じて利得制御用信号が生成される。ここで、減算信号は、理想的には、基準信号即ち増幅信号の周波数成分のみをもつ。このため、増幅手段が行う信号増幅を、受信した振幅変調信号の周波数（即ち、周期）に左右されることなく制御することができる。従って、ＡＧＣ動作の高速を図った電波受信装置を実現できる。

また、請求項３に記載の発明のように、請求項１又は２に記載の電波受信装置において、
前記利得制御手段は、前記検波信号の信号レベル変化に応じて、前記信号レベル比較手段が比較する際の比較基準となる信号と比較対象となる信号とを切り替える切替手段（例えば、図６のスイッチ回路６１８ｇ）を更に有するように構成しても良い。

この請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、検波信号の信号レベル変化に応じて、信号レベル比較手段が比較する際の比較基準となる信号と比較対象となる信号とを切り替えることができる。即ち、例えば振幅変調信号が２つの変調度を持つ信号であるとともに、基準信号の振幅が増幅信号の最大振幅より小さく且つ最小振幅より大きい場合、増幅信号から基準信号を減算した減算信号は振幅変調信号の変調度に応じてその信号レベルが逆になる。そして、振幅変調度の変調度が小さい方の時間帯（即ち、最小振幅を持つ）で、逆の増幅度制御が行われるおそれがある。そこで、振幅信号の変調度、即ち検波信号の信号レベルの正負に応じて信号レベル比較手段が比較する２つの信号を切り替えることで、逆の増幅度制御がなされることを防止できる。

また、請求項４に記載の発明のように、請求項１又は２に記載の電波受信装置において、
前記利得制御手段は、前記検波信号の信号レベル変化に応じて前記信号レベル比較手段による比較結果を保持する比較結果保持手段（例えば、図７の電圧保持回路６１８ｈ）を有し、この比較結果保持手段に保持されている比較結果に応じて前記利得制御用信号を生成するように構成しても良い。

この請求項４に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、検波信号の信号レベル変化に応じて、信号レベル比較手段による比較結果を保持し、この保持されている比較結果に応じて利得制御用信号を生成することができる。
即ち、例えば振幅変調信号が２つの変調度を持つ信号であるとともに、基準信号の振幅が増幅信号の最大振幅より小さく且つ最小振幅より大きい場合、増幅信号から基準信号を減算した減算信号は振幅変調信号の変調度に応じてその信号レベルが逆になる。そして、振幅変調度の変調度が小さい方の時間帯（即ち、最小振幅を持つ）で、逆の増幅度制御が行われるおそれがある。そこで、振幅変調信号の変調度、即ち検波信号の信号レベルが正の場合の比較結果を保持し、負の場合にはこの保持された比較結果に応じて利得制御用信号を生成することで、逆の増幅度制御がなされることを防止できる。

また、請求項５に記載の発明のように、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、
前記検波手段は、
前記減算信号の位相と前記基準信号の位相とを比較する位相比較手段（例えば、図３のＰＤ６２３ｂ）と、
この位相比較手から出力された信号について所定の範囲の周波数成分を遮断するフィルタ（例えば、図３のＬＰＦ６２３ｃ）と、
を更に有するように構成しても良い。

この請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、増幅信号を位相変調に変換し、位相を基準とした検波（位相検波）を行うことができる。従って、微弱電波を受信したことにより増幅信号の波形が変形した場合であっても安定した検波を行うことができ、電波受信装置の受信性能を向上させることが可能となる。

また、請求項６に記載の発明は、電波時計であって、
請求項１〜５の何れか一項に記載の電波受信装置と、
この電波受信装置から出力された検波信号に基づいて標準タイムコードを生成するタイムコード生成手段（例えば、図１のタイムコード変換部７０）と、
現在時刻を計時する時刻計時手段（例えば、図１の計時回路部８０）と、
前記タイムコード生成手段により生成された標準タイムコードに基づいて前記時刻計時手段により計時されている現在時刻を修正する時刻修正手段（例えば、図１のＣＰＵ１０）と、
を備えることを特徴としている。

この請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明と同様の効果を奏する電波時計を実現できる。

また、請求項７に記載の発明は、中継器であって、
請求項１〜５の何れか一項に記載の電波受信装置と、
この電波受信装置から出力された検波信号に基づいて標準タイムコードを生成するタイムコード生成手段（例えば、図１０のタイムコード変換部７０）と、
このタイムコード生成手段により生成された標準タイムコードを送信する送信手段（例えば、図１０の送信部９０）と、
を備えることを特徴としている。

この請求項７に記載の発明によれば、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明と同様の効果を奏する中継器を実現できる。

本発明によれば、振幅変調信号を受信する電波受信装置等において、ＡＧＣ動作の高速化を実現できる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を説明する。尚、以下では、本発明を、長波標準電波を受信する電波受信装置を備えた電波時計に適用した場合について説明するが、本発明の適用がこれに限定されるものではない。

［第１実施形態］
先ず、第１実施形態を説明する。

＜構成＞
図１は、本発明を適用した電波時計１の回路構成を示すブロック図である。同図によれば、電波時計１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０と、入力部２０と、表示部３０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）４０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０と、受信制御部６０と、タイムコード変換部７０と、計時回路部８０と、発振回路部８１と、を備えて構成されており、発振回路部８１を除く各部はバスＢによって接続されている。また、計時回路部８０には発振回路部８１が接続されている。

ＣＰＵ１０は、所定のタイミング或いは入力部２０から入力された操作信号に応じて、ＲＯＭ５０内に格納された各種プログラムを読み出してＲＡＭ４０内に展開し、当該プログラムに基づいて電波時計１内の各部への指示やデータの転送等を行う。特に、ＣＰＵ１０は、例えば所定時間毎に受信制御部６０を制御して標準電波の受信処理を実行し、タイムコード変換部７０から入力された標準タイムコードに基づいて計時回路部８０で計時される現在時刻データを修正するとともに、当該修正したタイムコードに基づく表示信号を表示部３０に出力して表示時刻を更新させる等の各種制御を行う。

入力部２０は、電波時計１に各種機能を実行させるためのスイッチ等で構成される。そして、これらのスイッチが操作された時には、対応するスイッチの操作信号をＣＰＵ１０に出力する。

表示部３０は、小型液晶ディスプレイ等により構成され、ＣＰＵ１０からのデータ、例えば計時回路部８０による現在時刻データ等をデジタル表示する。

ＲＡＭ４０は、ＣＰＵ１０の作業領域として用いられ、ＲＯＭ５０から読み出されたプログラムやデータ、ＣＰＵ１０で処理されたデータ等を一時的に記憶する。
ＲＯＭ５０は、主に、電波時計１にかかるシステムプログラムやアプリケーションプログラム、データ等を記憶する。

受信制御部６０は電波受信装置６１を備える。電波受信装置６１は、アンテナで受信した標準電波の不要な周波数成分をカットして該当する周波数信号を取り出し、取り出した周波数信号を対応する信号に変換して出力する。

計時回路部８０は、発振回路部８１から入力される信号を計数して現在時刻データ等を計時し、計時した現在時刻データをＣＰＵ１０に出力する。
発振回路部８１は、常時一定周波数の信号を出力する回路である。

タイムコード変換部７０は、電波受信装置６１から出力された信号に基づいて、標準時刻コードや積算日コード、曜日コード等の時計機能に必要なデータを含む標準タイムコードを生成して、ＣＰＵ１０に出力する。

図２は、本実施の形態におけるスーパーへテロダイン方式を用いた電波受信装置６１の回路構成を示すブロック図である。同図によれば、電波受信装置６１は、アンテナＡＮＴと、ＲＦ増幅回路６１１と、フィルタ回路６１２、６１５、６１７と、周波数変換回路６１３と、局部発振回路６１４と、ＩＦ増幅回路６１６と、検波回路６２０と、ＡＧＣ（Auto Gain Control）回路６１８と、を備えて構成される。

アンテナＡＮＴは、時刻コードを含む所定周波数の長波標準電波を受信することができ、例えばバーアンテナ等によって構成される。受信した電波は、電気信号に変換されて出力される。

ＲＦ増幅回路６１１には、アンテナＡＮＴから出力された信号とＡＧＣ回路６１８から出力されたＲＦ制御信号ｇ１とが入力される。そして、ＲＦ増幅回路６１１は、アンテナＡＮＴから入力された信号を、ＲＦ制御信号ｇ１に応じた増幅度で増幅（或いは減衰）して出力する。

フィルタ回路６１２は、バンドパスフィルタ等で構成され、ＲＦ増幅回路６１１から出力された信号が入力される。そして、フィルタ回路６１２は、入力された信号に対して所定範囲の周波数を通過させ、範囲外の周波数成分を遮断して出力する。

周波数変換回路６１３には、フィルタ回路６１２から出力された信号と局部発振回路６１４から出力された信号とが入力される。そして、周波数変換回路６１３は、入力された２つの信号を合成して中間周波信号として出力する。
局部発振回路６１４は、局部発振周波数の信号を生成して出力する。

フィルタ回路６１５は、バンドパスフィルタ等で構成され、周波数変換回路６１３から出力された中間周波信号が入力される。そして、フィルタ回路６１５は、入力された中間周波信号に対して中間周波数を中心とした所定範囲の周波数を通過させ、範囲外の周波数成分を遮断して出力する。

ＩＦ増幅回路６１６には、フィルタ回路６１５から出力された信号とＡＧＣ回路６１８から出力されたＩＦ制御信号ｇ２とが入力される。そして、ＩＦ増幅回路６１６は、フィルタ回路６１５から入力された信号を、ＩＦ制御信号ｇ２に応じた増幅度で増幅（或いは減衰）して出力する。

フィルタ回路６１７は、バンドパスフィルタ等で構成され、ＩＦ増幅回路６１６から出力された信号が入力される。そして、フィルタ回路６１７は、入力された信号に対して所定範囲の周波数を通過させ、範囲外の周波数成分を遮断して、信号ａとして出力する。

検波回路６２０は、キャリア抽出回路６２１と、信号合成回路６２２と、信号再生回路６２３と、を有する。検波回路６２０には、フィルタ回路６１７から出力された信号ａが入力される。そして、検波回路６２０は、入力された信号ａを検波し、検波信号として信号ｆを出力する。

キャリア抽出回路６２１は、例えばＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路等によって構成される。キャリア抽出回路６２１には、フィルタ回路６１７から出力された信号ａが入力され、入力された信号ａと同一周波数且つ同一位相の、信号レベルが一定の基準信号である信号ｂを出力する。

信号合成回路６２２には、フィルタ回路６１７から出力された信号ａとキャリア抽出回路６２１から出力された信号ｂとが入力される。そして、信号合成回路６２２は、信号ｂを増幅した信号ｂ１と、信号ａから信号ｂ１を減算した信号ｃとを出力する。

信号再生回路６２３には、キャリア抽出回路６２１から出力された信号ｂと信号合成回路６２２から出力された信号ｃとが入力される。そして、信号再生回路６２３は、信号ａを再生したベースバンド信号として信号ｆを出力する。

ＡＧＣ回路６１８には、信号合成回路６２２から出力された信号ｂ１と信号ｃとが入力される。そして、ＡＧＣ回路６１８は、信号ｂ１と信号ｃとの強弱（信号レベルの大きさ）に従って、ＲＦ増幅回路６１１の増幅度を調整する利得制御用信号としてＲＦ制御信号ｇ１を出力するとともに、ＩＦ増幅回路６１６の増幅度を調整する利得制御用信号としてＩＦ制御信号ｇ２を出力する。ここで、ＲＦ増幅回路６１１及びＩＦ増幅回路６１６の増幅度は、アンテナＡＮＴが受信した電波の強度に応じて調整される。例えば、ＡＧＣ回路６１８は、先ずＩＦ制御信号ｇ２によってＩＦ増幅回路６１６の増幅度を制御する。しかし、ＩＦ増幅回路６１６に入力される信号のレベルが大きく、ＩＦ増幅回路６１６における減衰度が足りない場合には、ＲＦ制御信号によってＲＦ増幅回路６１１の増幅度も調整するようにする。

図３は、キャリア抽出回路６２１、信号合成回路６２２、信号再生回路６２３及びＡＧＣ回路６１８の回路構成を示すブロック図である。

同図によれば、キャリア抽出回路６２１は、ＰＤ（Phase Detector）６２１ａと、ＬＰＦ（Low Pass Filter）６２１ｂと、発振器６２１ｃと、を有する。

ＰＤ６２１ａには、フィルタ回路６１７から出力された信号ａと発振器６２１ｃから出力された信号とが入力される。そして、ＰＤ６２１ａは、入力された２つの信号それぞれの位相を比較し、比較結果に基づいた信号を出力する。

ＬＰＦ６２１ｂには、ＰＤ６２１ａから出力された信号が入力される。そして、ＬＰＦ６２１ｂは、入力された信号に対して所定の範囲（低域）の周波数を通過させ、範囲外の周波数成分を遮断した信号を出力する。

発振器６２１ｃには、ＬＰＦ６２１ｂから出力された信号が入力される。そして、発振器６２１ｃは、出力する信号の位相が信号ａの搬送波の位相と同期するように、入力された信号に基づいて出力する信号の位相差を調整し、調整後の信号を信号ｂとして出力する。

また、信号合成回路６２２は、増幅器６２２ａと、減算器６２２ｂと、を有する。
増幅器６２２ａには、発振器６２１ｃから出力された信号ｂが入力される。そして、増幅器６２２ａは、後述のように、減算器６２２ｂから出力される信号ｃの振幅が一定となるように信号ｂを増幅して、信号ｂ１として出力する。

減算器６２２ｂには、フィルタ回路６１７から出力された信号ａと増幅器６２２ａから出力された信号ｂ１とが入力される。そして、減算器６２２ｂは、信号ａから信号ｂ１を減算して、減算結果を信号ｃとして出力する。

ここで、減算器６２２ｂから出力される信号ｃの振幅を一定にするための、増幅器６２２ａによる信号ｂの振幅について説明する。長波標準波形は１０％と１００％の変調度を持つ。従って、信号ａも同様の振幅を持ち、信号ａの最大振幅をＸとすると、最小振幅は０．１Ｘとなる。また、信号ｂ１の振幅をＹとする。そして、減算器６２２ｂにより信号ａから信号ｂ１が減算された後の信号ｃの振幅の絶対値が一定とするためには、次式が成立すれば良い。
｜Ｘ−Ｙ｜＝｜０．１Ｘ−Ｙ｜
Ｙ＝０．５５Ｘ
即ち、信号ｂ１の最大振幅を信号ａの最大振幅の５５％とすることで、減算器６２２ｂから出力される信号ｃの振幅は一定となる。

また、信号再生回路６２３は、リミッタ回路６２３ａと、ＰＤ６２３ｂと、ＬＰＦ６２３ｃと、を有する。

リミッタ回路６２３ａには、減算器６２２ｂから出力された信号ｃが入力される。そして、リミッタ回路６２３ａは、信号ｃの振幅を所定の上限値及び下限値の範囲に制限して、信号ｄとして出力する。リミッタ回路６２３ａによって、信号ｃに含まれるノイズをある程度除去することができる。

ＰＤ６２３ｂには、発振器６２１ｃから出力された信号ｂとリミッタ回路６２３ａから出力された信号ｄとが入力される。そして、ＰＤ６２３ｂは、信号ｂの位相と信号ｄの位相とを比較し、比較結果に基づいた信号ｅを出力する。本実施の形態では、２つの信号が同相であれば信号ｄの波形を正の方向に整流して出力し、逆相であれば負の方向に整流して出力する。

ＬＰＦ６２３ｃには、ＰＤ６２３ｂから出力された信号ｅが入力される。そして、ＬＰＦ６２３ｃは、信号ｅに対して所定の範囲（低域）の周波数を通過させ、範囲外の周波数成分を遮断した信号ｆを出力する。この信号ｆが、検波回路６２０の出力である検波信号となる。

また、ＡＧＣ回路６１８は、ＡＧＣ検波回路６１８ａ、６１８ｃと、ＬＰＦ６１８ｂ、６１８ｄと、比較器６１８ｅと、を有する。

ＡＧＣ検波回路６１８ａには、増幅器６２２ａから出力された信号ｂ１が入力される。そして、ＡＧＣ検波回路６１８ａは、信号ｂ１を検波して、検波後の信号を出力する。

ＬＰＦ６１８ｂには、ＡＧＣ検波回路６１８ａから出力された信号が入力される。そして、ＬＰＦ６１８ｂは、入力された信号に対して所定の範囲（低域）の周波数を通過させ、範囲外の周波数成分を遮断した信号を出力する。

ＡＧＣ検波回路６１８ｃには、減算器６２２ｂから出力された信号ｃが入力される。そして、ＡＧＣ検波回路６１８ｃは、信号ｃを検波して、検波後の信号を出力する。

ＬＰＦ６１８ｄには、ＡＧＣ検波回路６１８ｃから出力された信号が入力される。そして、ＬＰＦ６１８ｄは、入力された信号に対して所定の範囲（低域）の周波数を通過させ、範囲外の周波数成分を遮断した信号を出力する。

比較器６１８ｅには、ＬＰＦ６１８ｂから出力された信号とＬＰＦ６１８ｄから出力された信号とが入力される。そして、比較器６１８ｅは、入力された２つの信号のレベルを比較して、比較結果に応じた信号を出力する。

ＡＧＣ電圧発生回路６１８ｆには、比較器６１８ｅから出力された信号が入力される。そして、ＡＧＣ電圧発生回路６１８ｆは、入力された信号に基づいてＲＦ制御信号ｇ１と、ＩＦ制御信号ｇ２とを生成して出力する。

＜動作＞
次に、電波受信装置６１の動作を説明する。
図４は、電波受信装置６１の回路動作を模式的に示したフローチャートであり、図５は、電波受信装置６１を流れる各信号の概略波形を示した図である。

図４によれば、先ず、アンテナＡＮＴによって受信された長波標準電波が、電気信号に変換されてＲＦ増幅回路６１１に出力される。ＲＦ増幅回路６１１は、入力された信号を、ＡＧＣ回路６１８から入力されたＲＦ制御信号ｇ１に応じて増幅（或いは減衰）し、増幅（或いは減衰）後の信号を、フィルタ回路６１２を介して周波数変換回路６１３に出力する。

次に、周波数変換回路６１３は、入力された信号を所定の中間周波数の信号に変換し、フィルタ回路６１５を介してＩＦ増幅回路６１６に出力する。ＩＦ増幅回路６１６は、入力された信号をＡＧＣ回路６１８から入力されたＩＦ制御信号ｇ２に応じて増幅（或いは減衰）し、増幅（或いは減衰）後の信号を、フィルタ回路６１７を介して、信号ａとして検波回路６２０に入力する（ステップＳ１１）。ここで、信号ａは、図５に示すように、１０％の変調度（時間Ａ、Ｃに該当）と１００％の変調度（時間Ｂに該当）とを持つ信号である。

すると、検波回路６２０においては、キャリア抽出回路６２１が、信号ａと同一周波数且つ同一位相の、一定振幅の信号ｂを出力する（ステップＳ１２）。そして、信号合成回路６２２において、増幅器６２２ａが信号ｂを増幅した信号ｂ１を出力する。この時、増幅器６２２ａは、信号ｂ１の振幅が信号ａの最大振幅の５５％となるように信号ｂを増幅する（ステップＳ１３）。

次いで、減算器６２２ｂは、信号ａから信号ｂ１を減算した信号ｃを出力する。即ち、図５に示すように、信号ａの変調度が１０％である時間帯Ａ、Ｃにおいては、信号ｃは信号ｂ１と逆相となり、信号ａの変調度が１００％である時間帯Ｂにおいては、信号ｃは信号ｂ１と同相となる（ステップＳ１４）。

続いて、信号再生回路６２３においては、リミッタ回路６２３ａが、信号ｃの振幅についてレベルＶ_H以上レベルＶ_L以下を遮断し、信号ｄとして出力する（ステップＳ１５）。そして、ＰＤ６２３ｂは、信号ｂと信号ｄとの位相を比較し、比較結果を信号ｅとして出力する。具体的には、信号ｂと信号ｄとが同相である場合（時間帯Ａ、Ｃ）では、信号ｄを正の方向に整流した信号ｅを出力する。また、信号ｂと信号ｄとが逆相である場合（時間帯Ｂ）には、信号ｄを負の方向に整流した信号ｅを出力する（ステップＳ１６）。

更に、ＬＰＦ６２３ｃは、信号ｅについて所定の範囲（低域）の周波数を通過させ、当該範囲外の周波数成分を遮断した信号ｆを出力する（ステップＳ１７）。即ち、信号ｆは、図５に示すように、信号ａのベースバンド信号にほぼ相当する信号として出力される。

一方、ＡＧＣ回路６１８においては、ＡＧＣ検波回路６１８ａが信号ｂ１を検波して、検波後の信号を、ＬＰＦ６１８ｂを介して比較器６１８ｅに出力する（ステップＳ２１）。また、ＡＧＣ電圧生成回路６１８ｃが信号ｃを検波して、検波後の信号を、ＬＰＦ６１８ｄを介して比較器６１８ｅに出力する（ステップＳ２２）。

そして、比較器６１８ｅは、入力された２つの信号のレベルを比較して、比較結果に応じた信号をＡＧＣ電圧発生回路６１８ｆに出力する。その後、ＡＧＣ電圧発生回路６１８ｆは、入力された信号に基づいてＲＦ制御信号ｇ１と、ＩＦ増幅信号ｇ２とを生成して出力する（ステップＳ２３）。

＜作用・効果＞
以上のように、第１実施形態によれば、電波受信装置６１では、信号ｃ（信号ａと同一周波数且つ同一位相の、振幅が一定の信号ｂ１を、信号ａから減算した後の信号）、及び信号ｂ１のそれぞれについて検波し、双方の信号レベルを比較することで、ＲＦ増幅回路６１１の増幅度を制御するＲＦ制御信号ｇ１と、ＩＦ増幅回路６１６の増幅度を制御するＩＦ制御信号ｇ２とを生成・出力している。即ち、ＡＧＣ回路６１８ｃは、理想的には中間周波数成分のみを持つ信号ｃを検波するため、ＬＰＦ６１８ｄを、受信した標準電波（振幅変調信号）の周期以上に大きな時定数のフィルタとする必要がない。このため、電波受信装置６１におけるＡＧＣ動作の高速化が可能となる。

また、電波受信装置６１は、信号ａの振幅変調を位相変調に変換し、その信号ｄが信号ｂ（即ち、信号ａの搬送波の位相と同期した信号）の位相と同相であるか逆相であるかを判断することで、信号ａのベースバンド信号に相当する信号ｆを得ている。即ち、信号ａの位相を基準として検波するため、微弱電波を受信したことにより信号ａの振幅が小さくなる等の波形変形があったとしても、安定した検波を行うことができる。

尚、本実施の形態では、信号ｂ１の最大振幅が信号ａの最大振幅の５５％となるように信号ｂを増幅することとしたが、信号ａの最大振幅の１０％としても良い。即ち、信号ａから、信号ａの最大振幅の１０％の振幅を持つ信号を減算すると、１００％変調時には信号があるが、１０％の変調時には信号が打ち消される。従って、減算器６２２ｂによる減算結果の信号の有無を判断することによって信号ａを検波することが可能である。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態を説明する。
第２実施形態は、第１実施形態において図３に示したＡＧＣ回路６１８を、図６に示すＡＧＣ回路６１８−２に置き換えたものである。従って、第２実施形態において、上述した第１実施形態と同一要素については同符合を付し、詳細な説明を省略する。

＜構成＞
図６は、第２実施形態における検波回路６２０及びＡＧＣ回路６１８−２の回路構成を示すブロック図である。同図によれば、ＡＧＣ回路６１８−２は、ＡＧＣ検波回路６１８ａ、６１８ｃと、ＬＰＦ６８１ｂ、６１８ｄと、スイッチ回路６１８ｇと、比較器６１８ｅと、ＡＧＣ電圧発生回路６１８ｆと、を有する。

スイッチ回路６１８ｇの２つの入力端子ｉ１、ｉ２には、それぞれ、ＬＰＦ６１８ｂから出力された信号、ＬＰＦ６１８ｄから出力された信号が接続されている。また、２つの出力端子ｏ１、ｏ２には、それぞれ、比較器６１８ｅの正端子（＋）、負端子（−）が接続されている。そして、スイッチ回路６１８ｇは、検波回路６２０から出力される検波信号である信号ｆの信号レベルに応じて、入力端子ｉ１、ｉ２と出力端子ｏ１、ｏ２との接続を切り替える。

具体的には、スイッチ回路６１８ｇは、信号ｆの信号レベルが正（即ち、１００％変調時）の間は、入力端子ｉ１と出力端子ｏ１とを接続するとともに、入力端子ｉ２と出力端子ｏ２とを接続する。そして、信号ｆの信号レベルが負（即ち、変調度１０％）の間は、入力端子ｉ１と出力端子ｏ２とを接続するとともに、入力端子ｉ２と出力端子ｏ１とを接続するように切り替える。

従って、信号ｆの信号レベルが正の場合には、ＬＰＦ６１８ｂから出力された信号が比較器６１８ｅの正端子（＋）に入力され、ＬＰＦ６１８ｄから出力された信号が比較器６１８ｅの負端子（−）に入力される。一方、信号ｆの信号レベルが負の場合には、これが逆になり、ＬＰＦ６１８ｄから出力された信号が比較器６１８ｅの正端子（＋）に入力され、ＬＰＦ６１８ｂから出力された信号が比較器６１８ｅの負端子（−）に入力される。

そして、比較器６１８ｅは、正端子（＋）に入力された信号の信号レベルを比較基準となる基準レベルとし、負端子（−）に入力された信号の信号レベルを比較対象となる比較レベルとして、比較レベルを基準レベルと比較した比較結果に応じた信号を出力する。即ち、信号ｆの信号レベルが正の場合には、ＬＰ６１８ｂから出力された信号を基準とし、ＬＰＦ６１８ｄから出力された信号の信号レベルと比較する。また、信号ｆの信号レベルが負の場合には、これとは逆に、ＬＰＦ６１８ｄから出力された信号を基準とし、ＬＰＦ６１８ｂから出力された信号の信号レベルと比較する。

＜作用・効果＞
以上のように、第２実施形態によれば、ＡＧＣ回路６１８−２では、信号ｆの正負に応じてスイッチ回路６１８ｇの接続を切り替え、比較器６１８ｅの正端子（＋）及び負端子（−）のそれぞれに入力する信号を切り替えている。

ところで、図５に示したように、信号ａ及び信号ｃの位相は、信号ｆの信号レベルが正（即ち、１００％変調時）の場合には同相であるが、信号ｆの信号レベルが負（即ち、１０％変調時）の場合には逆相となる。また、信号ｃの振幅は、振幅変調信号である信号ａの最大振幅よりも小さく且つ最小振幅よりも大きい。

また、第１実施形態において図３に示したＡＧＣ回路６１８では、比較器６１８ｅには、ＡＧＣ検波回路６１８ａからＬＰＦ６１８ｂを介して出力された信号が正端子（＋）に入力され、ＡＧＣ検波回路６１８ｃからＬＰＦ６１８ｄを介して出力された信号が負端子（−）に入力されている。このため、１０％変調時（即ち、信号ｆの信号レベルが負の場合）には、１００％変調時（即ち、信号ｆの信号レベルが正の場合）とは逆の増幅制御が行われるため、比較器６１８ｅの出力に対してフィルタを入れることが必要であり、このフィルタによるＡＧＣ動作の遅延が生じていた。

これに対して、第２実施形態のＡＧＣ回路６１８−２では、信号ｆの信号レベルの正負に応じてスイッチ回路６１８ｇの接続を切り替え、比較器６１８ｅの正端子（＋）及び負端子（−）それぞれに入力する信号を切り替えている。従って、１０％変調時に逆の増幅度制御がなされることがなく、安定且つより高速なＡＧＣ動作が可能となる。

尚、図６では、スイッチ回路６１８ｇを、ＬＰＦ６１８ｂ、６１８ｄと比較器６１８ｅとの間に設けることとしたが、信号ｆの信号レベル変化に応じて比較器６１８ｅに入力される（比較する）２つの信号が切り替えられれば良いので、スイッチ回路６１８ｇを、ＡＧＣ検波回路６１８ａ、６１８ｃと、ＬＰＦ６１８ｂ、６１８ｄとの間に設けることとしても良いし、また、ＡＧＣ検波回路６１８ａ、６１８ｃの前段に設けることとしても良い。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態を説明する。
第３実施形態は、上述した第１実施形態において図３に示したＡＧＣ回路６１８を、図７に示すＡＧＣ回路６１８−３に置き換えたものである。従って、第３実施形態において、上述した第１、第２実施形態と同一要素については同符合を付し、詳細な説明を省略する。

＜構成＞
図７は、第３実施形態における検波回路６２０及びＡＧＣ回路６１８−３の回路構成を示すブロック図である。同図によれば、ＡＧＣ回路６１８−３は、ＡＧＣ検波回路６１８ａ、６１８ｃと、ＬＰＦ６１８ｂ、６１８ｄと、比較器６１８ｅと、電圧保持回路６１８ｈと、ＡＧＣ電圧発生回路６１８ｆと、を有する。

電圧保持回路６１８ｈは、コンデンサ等を有して構成され、検波信号である信号ｆに応じて、比較器６１８ｅから入力される比較結果（信号レベル；電圧）を保持する。具体的には、信号ｆの信号レベルが正（即ち、１００％変調時）の場合には、比較器６１８ｅから入力された信号レベルをそのまま出力する。そして、信号ｆの信号レベルが正から負に変化するタイミングで、直前に入力された信号レベル（電圧）を保持し、信号ｆの信号レベルが負の間、保持している信号レベルを出力する。

即ち、ＡＧＣ電圧発生回路６１８ｆには、信号ｆの信号レベルが正の場合には、比較器６１８ｅの比較結果が入力され、負の場合には、その直前の正の場合での比較結果が入力される。従って、１０％変調時には、その直前の１００％変調時での比較結果に基づく増幅度制御が行われる。

＜作用・効果＞
以上のように、第３実施形態によれば、ＡＧＣ回路６１８−３では、信号ｆの信号レベルが負の場合（即ち、１０％変調時）には、比較器６１８ｅによる比較結果を用いず、その直前の信号ｆの信号レベルが正の場合（即ち、１００％変調時）での比較結果に基づく増幅度制御が行われる。従って、１０％変調時における逆の増幅度制御が行われることなく、安定且つ高速なＡＧＣ動作が実現される。

［変形例］
尚、本発明の適用は、上述した第１〜第３実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

（Ａ）比較器６１８ｅの出力を反転させる電圧反転アンプを備える
第１実施形態におけるＡＧＣ回路６１８（図３参照）において、比較器６１８ｅの後段に、信号ｆの信号レベルが負の場合に比較器６１８ｅの出力信号の信号レベル（電圧）を反転する電圧反転アンプを設けることとしても良い。これによれば、第２実施形態におけるＡＧＣ回路６１８−２（図６参照）と同様に、１０％変調時の逆の増幅制御を補正できる。

（Ｂ）比較器が比較する信号ｂ１の信号レベルを所定レベルとする
また、上述した第１〜第３実施形態において、ＬＰＦ６１８ｂから比較器６１８ｅに入力される信号を所定レベル（所定電圧）としても良い。

図８は、ＬＰＦ６１８ｂから比較器６１８ｅに入力される信号を所定レベル（所定電圧）とした例を示す図であり、第２実施形態において図６に示したＡＧＣ回路６１８−２に適用した場合を示している。図８によれば、スイッチ回路６１８ｇの入力端子ｉ１には所定電圧Ｖが接続される。

即ち、信号ｂ１は、理想的には振幅が一定の信号であり、ＬＰＦ６１８ｂから出力される信号の信号レベルは一定となる。しかし、発振器６２１ｃや他の回路要素の不安定等によってＬＰＦ６１８から出力される信号レベルが変動するおそれがあるが、これを所定レベル（所定電圧）とすることで、安定した増幅度制御を行うことが可能となる。

また、第１実施形態におけるＡＧＣ回路６１８（図３参照）や第３実施形態におけるＡＧＣ回路６１８−３（図７参照）についても同様に、比較器６１８ｅの正端子（＋）に入力される、ＬＰＦ６１８ｂから出力される信号を所定レベル（所定電圧Ｖ）に置き換えることができる。

（Ｃ）電波受信装置
また、上述した各実施形態では、スーパーヘテロダイン方式の電波受信装置６１を用いることとしたが、これを、図９に示すストレート方式の電波受信装置６１−２を用いることとしても良い。

図９は、ストレート方式の電波受信装置６１−２の回路構成を示す図である。尚、同図において、上述したスーパーヘテロダイン方式の電波受信装置６１（図２参照）と同一要素については同符合を付してある。図９によれば、電波受信装置６１−２は、受信アンテナＡＮＴと、ＲＦ増幅回路６１１と、フィルタ回路６１２と、検波回路６２０と、ＡＧＣ回路６１８と、を備えて構成される。この場合、検波回路６２０には、フィルタ回路６１２から出力された信号が入力され、ＡＧＣ回路６１８は、ＲＦ増幅回路６１１の増幅度を制御するＲＦ制御信号を生成する。

（Ｄ）中継器
また、上述した各実施形態では、本発明を電波時計に適用した場合について説明したが、中継器に適用しても良い。中継器とは、例えば内部に電波が届き難い鉄骨住宅等の建物の窓際に設置され、長波標準電波を受信して正確な時刻情報を得て、この時刻情報を送信する装置である。そして、室内に設置された電波時計は、中継器から送信された時刻情報を受信して時刻修正を行う。

図１０は、本発明を適用した中継器２の内部構成を示すブロック図である。尚、同図において、上述した電波時計１（図１参照）と同一の要素については同符合を付してある。図１０によれば、中継器２は、入力部２０と、表示部３０と、ＲＡＭ４０と、ＲＯＭ５０と、受信制御部６０と、タイムコード変換部７０と、計時回路部８０と、発振回路部８１と、送信部９０と、を備えて構成される。

送信部９０は、計時回路部８０によって計時された現在時刻データに基づいて中継タイムコードを生成し、該中継タイムコードに搬送波を付加して中継電波とし、送信アンテナを介して送信する。この時の搬送波は、受信する長波標準電波と同一であっても良いし、中継電波として専用の電波であっても良い。長波標準電波と同一である場合には、室内等に設置される電波時計は通常の電波時計であって良い。また、中継電波として専用の電波である場合には、電波時計には当該電波を受信する手段が必要となる。

本発明を適用した電波時計の回路構図。 本発明における電波受信装置の回路構成図。 本発明の第１実施形態における検波回路及びＡＧＣ回路の回路構成図。 本発明の第１実施形態における電波受信装置の動作を示すフローチャート。 本発明の第１実施形態における電波受信装置を流れる各信号の概略波形図。 本発明の第２実施形態における検波回路及びＡＧＣ回路の回路構成図。 本発明の第３実施形態における検波回路及びＡＧＣ回路の回路構成図。 本発明の第１乃至第３実施形態におけるＡＧＣ回路の回路構成の変形例。 本発明における電波受信装置をストレート方式の電波受信装置とした場合の回路構成図。 中継器の回路構成図。 長波標準電波のタイムコードのフォーマット。

符号の説明

１ 電波時計
１０ ＣＰＵ
２０ 入力部
３０ 表示部
４０ ＲＡＭ
５０ ＲＯＭ
６０受信制御部
６１ 電波受信装置
ＡＮＴ アンテナ
６１１ ＲＦ増幅回路
６１２、６１５、６１７ フィルタ回路
６１３ 周波数変換回路
６１４ 局部発振回路
６１６ ＩＦ増幅回路
６１８ ＡＧＣ回路
６１８ａ、６１８ｃ ＡＧＣ検波回路
６１８ｂ、６１８ｄ ＬＰＦ
６１８ｅ 比較器
６１８ｆ ＡＧＣ電圧発生回路
６１８ｇ スイッチ回路
６１８ｈ 電圧保持回路
６２０ 検波回路
６２１ キャリア抽出回路
６２１ａ ＰＤ
６２１ｂ ＬＰＦ
６２１ｃ 発振器
６２２ 信号合成回路
６２２ａ 増幅器
６２２ｂ 減算器
６２３ 信号再生回路
６２３ａ リミッタ回路
６２３ｂ ＰＤ
６２３ｃ ＬＰＦ
７０ タイムコード変換部
８０ 計時回路部
８１ 発振回路部
２ 中継器
９０ 送信部

Claims (7)

1. 振幅変調信号を受信する電波受信手段と、利得制御用信号を出力する利得制御手段と、前記電波受信手段により受信された振幅変調信号を前記利得制御用信号に応じて増幅して増幅信号を出力する増幅手段と、前記増幅信号を検波して検波信号を出力する検波手段と、を備えた電波受信装置において、
   前記検波手段は、
   前記増幅信号に基づいて、該増幅信号の搬送波と同一周波数且つ同一位相の、一定振幅の基準信号を生成する基準信号生成手段と、
   前記増幅信号から前記基準信号を減算して減算信号を出力する減算手段と、
   を有し、
   前記利得制御手段は、
   前記減算信号の信号レベルを前記基準信号の信号レベルと比較する信号レベル比較手段と、
   この信号レベル比較手段による比較結果に応じて前記利得制御用信号を生成する利得制御用信号生成手段と、
   を有していることを特徴とする電波受信装置。
2. 振幅変調信号を受信する電波受信手段と、利得制御用信号を出力する利得制御手段と、前記電波受信手段により受信された振幅変調信号を前記利得制御用信号に応じて増幅して増幅信号を出力する増幅手段と、前記増幅信号を検波して検波信号を出力する検波手段と、を備えた電波受信装置において、
   前記検波手段は、
   前記増幅信号に基づいて、該増幅信号の搬送波と同一周波数且つ同一位相の、一定振幅の基準信号を生成する基準信号生成手段と、
   前記増幅信号から前記基準信号を減算して減算信号を出力する減算手段と、
   を有し、
   前記利得制御手段は、
   前記減算信号の信号レベルを所定レベルと比較する信号レベル比較手段と、
   この信号レベル比較手段による比較結果に応じて前記利得制御用信号を生成する利得制御用信号生成手段と、
   を有していることを特徴とする電波受信装置。
3. 前記利得制御手段は、前記検波信号の信号レベル変化に応じて、前記信号レベル比較手段が比較する際の比較基準となる信号と比較対象となる信号とを切り替える切替手段を更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の電波受信装置。
4. 前記利得制御手段は、前記検波信号の信号レベル変化に応じて前記信号レベル比較手段による比較結果を保持する比較結果保持手段を有し、この比較結果保持手段に保持されている比較結果に応じて前記利得制御用信号を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の電波受信装置。
5. 前記検波手段は、
   前記減算信号の位相と前記基準信号の位相とを比較する位相比較手段と、
   この位相比較手から出力された信号について所定の範囲の周波数成分を遮断するフィルタと、
   を更に有す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。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の電波受信装置と、
   この電波受信装置から出力された検波信号に基づいて標準タイムコードを生成するタイムコード生成手段と、
   現在時刻を計時する時刻計時手段と、
   前記タイムコード生成手段により生成された標準タイムコードに基づいて前記時刻計時手段により計時されている現在時刻を修正する時刻修正手段と、
   を備えることを特徴とする電波時計。
7. 請求項１〜５の何れか一項に記載の電波受信装置と、
   この電波受信装置から出力された検波信号に基づいて標準タイムコードを生成するタイムコード生成手段と、
   このタイムコード生成手段により生成された標準タイムコードを送信する送信手段と、
   を備えることを特徴とする中継器。

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