JP4858341B2 - 電波受信装置 - Google Patents

Description

この発明は、時刻コードの含まれる電波を受信する電波受信装置に関する。

近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術によって、実装面積が小さく信号の通過帯域の狭い高精度のフィルタ回路を形成することが可能になっている。そこで、このようなフィルタ回路を通過周波数帯を異ならせて複数個並列に設け、受信信号を通過させるフィルタ回路を切り換えて使用する可変フィルタを利用することで、複数の受信チャンネルの信号を選択的に受信可能とした電波受信回路を構成することができる。

また、本発明に関連する技術として、特許文献１には、スーパーへテロダイン方式の受信機においてＭＥＭＳフィルタをＩＦ（中間周波数）フィルタとして用いた技術が開示されている。また、特許文献２には、通信機の受信部に、ＭＥＭＳフィルタを複数個用いて特定の周波数成分の信号のみを通過させるバンドパスフィルタを適用した技術が開示されている。また、特許文献３には、ダイレクトコンバージョン方式の受信回路においてアンテナの後段に複数の高周波フィルタを並列に接続して特定周波数の信号を選択的に抽出させてミキサに送る技術が開示されている。
特開２００５−７９９８１号公報 特開２００５−５８４７号公報 特開平５−１２１９４７号公報

無線信号の受信チャンネルが分からないような場合に、受信チャンネルを切り換えながら複数の受信チャンネルの信号を受信して、信号受信が可能となる受信チャンネルを探索する処理を行うことがある。

しかしながら、通過周波数帯の異なるフィルタ回路を複数並列に設けた可変フィルタを用いて受信チャンネルの切り換えを行うようにした受信装置では、なんら工夫がないと、受信チャンネルを高速に切り換えることが困難となり、受信チャンネルの探索処理に非常に長い時間を要するという課題があった。

すなわち、受信回路では、復調した信号レベルを一定に保つために、自動ゲイン制御（ＡＧＣ）によって受信信号の増幅を行うのが通常であるが、ＡＧＣ回路には比較的大きな時定数特性があり、受信チャンネルを切り換えた場合に、自動ゲイン制御が安定するまでに数秒〜十数秒程度の時間を要する。そのため、可変フィルタを切り換えて受信チャンネルを変更した場合に、安定した検波信号が得られるまで一定時間待機する必要が生じ、全ての受信チャンネルの信号を探索するのに長い時間がかかる。

この発明の目的は、通過周波数帯の異なる複数のフィルタ回路を並列に設けた可変フィルタを使用して受信チャンネルの切り換えを行う受信装置において、所定の信号が受信できる受信チャンネルを高速に探索できる電波受信装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
時刻コードの含まれる電波の受信を行う電波受信装置であって、
電波を受信するアンテナと、
このアンテナの同調周波数を複数種に切換可能とする同調周波数切換回路と、
前記同調周波数を前記時刻コードのデータ送信周波数より早い周波数で切り換える切換制御回路と、
前記アンテナで受信した信号の増幅を行う第１アンプと、
この第１アンプの出力から前記複数の同調周波数に対応して異なる周波数帯の信号をそれぞれ通過させる複数のフィルタ回路と、
これら複数のフィルタ回路に対応して各フィルタ回路の出力から前記時刻コードの復調をそれぞれ行う複数の検波回路と、
これら複数の検波回路に対応して各検波回路の出力信号の平均的な信号レベルを表わすゲイン制御信号をそれぞれ生成する複数の自動ゲイン制御回路と、
これら複数の自動ゲイン制御回路から出力される複数のゲイン制御信号の中から信号レベルの最大を表わす１つのゲイン制御信号を選択する第１セレクタと、
前記複数の検波回路の出力をそれぞれ入力して時刻コードの解析が可能な演算処理手段と、
を備え、
前記第１セレクタにより選択された１つのゲイン制御信号が前記第１アンプに供給されて、前記複数の検波回路から出力される信号レベルが過大にならないように前記第１アンプの増幅率が制御されるとともに、
前記演算処理手段は、
前記複数の検波回路の各々の出力の中から時刻コードの解析が可能となる出力を選択して、該出力から前記時刻コードの解析を行うことを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電波受信装置において、
前記第１セレクタの代わりに、前記複数の自動ゲイン制御回路から出力される複数のゲイン制御信号の中からセレクト信号により指定されるゲイン制御信号を出力して前記第１アンプに供給する第２セレクタを備え、
前記切換制御回路は、
前記同調周波数の切り換えと前記ゲイン制御信号の切り換えとを同期させて、且つ、前記第２セレクタで選択されるゲイン制御信号が、前記アンテナの同調周波数に対応した通過周波数を有する前記フィルタ回路を通過した信号に基づき生成されるゲイン制御信号となるように、前記セレクト信号の切り換えを行うことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、
時刻コードの含まれる電波の受信を行う電波受信装置であって、
電波を受信するアンテナと、
前記アンテナの同調周波数を複数種に切換可能とする同調周波数切換回路と、
前記アンテナで受信した信号の増幅を行う第１アンプと、
この第１アンプの出力から前記複数の同調周波数に対応して異なる周波数帯の信号をそれぞれ通過させる複数のフィルタ回路と、
前記複数のフィルタ回路の出力を増幅する第３アンプと、
前記複数のフィルタ回路の出力のうち１つを選択して前記第３アンプへ出力する第１選択スイッチと、
前記複数のフィルタ回路に対応して前記第３アンプを介した各フィルタ回路の出力から前記時刻コードの復調をそれぞれ行う複数の検波回路と、
前記第３アンプの出力を前記複数の検波回路の１つに選択的に出力する第２選択スイッチと、
出力信号の平均的な信号レベルを表わすゲイン制御信号を生成する自動ゲイン制御回路と、
前記複数の検波回路の出力信号のうち１つを選択して前記自動ゲイン制御回路へ供給する第３選択スイッチと、
前記複数の検波回路の出力をそれぞれ入力して時刻コードの解析を行う演算処理手段と、
前記同調周波数切換回路と前記第１〜第３選択スイッチの切換制御をそれぞれ行う切換制御回路と、
を備え、
前記切換制御回路は、
前記第３アンプに接続される前記フィルタ回路の通過周波数が前記アンテナの同調周波数と対応するように、且つ、前記第３アンプに接続される前記フィルタ回路および前記検波回路が対応したものとなるように、且つ、前記第３アンプに接続された前記検波回路の出力が前記自動ゲイン制御回路に供給されるように、前記同調周波数切換回路と前記第１〜第３選択スイッチとをそれぞれ同期させて、前記時刻コードのデータ送信周波数より早い周波数で切り換え、
前記演算処理手段は、
前記複数の検波回路の各々の出力から時刻コードの解析が可能となる出力を選択して、該出力から前記時刻コードの解析を行うことを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項３の電波受信装置において、
前記複数のフィルタ回路はＭＥＭＳフィルタからそれぞれ構成され、
該ＭＥＭＳフィルタの前段と後段にはインピーダンス調整用のバッファ回路がそれぞれ設けられていることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の電波受信装置において、
電波受信処理の制御を行う制御手段を備え、
前記制御手段は、
時刻コードの含まれる電波の受信チャンネルを探索する同調モードの際に、前記切換制御回路により切換制御を実行させて時刻コードの信号受信が可能となる受信チャンネルを探索させ、
前記時刻コードの受信を行う時刻受信モードの際には、前記同調モードで探索された受信チャンネルの切換状態に固定して電波の受信を行わせることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の電波受信装置において、
１つの受信チャンネルの回路のみをアクティブにし、他の受信チャンネルの回路を非アクティブに切り換えることが可能な切換スイッチを有し、
前記制御手段は、
前記時刻受信モードの際に、前記切換スイッチにより、使用しない受信チャンネルの回路を非アクティブに切り換えることを特徴としている。

以上説明したように、本発明に従うと、信号受信が可能な受信チャンネルを探索する際に、複数の受信チャンネルの受信信号を確認していくのに、自動ゲイン制御回路の動作開始から安定までの時間を逐一待機する必要がないので、所定の信号受信が可能となっている受信チャンネルを高速に見つけることが出来るという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態の電波受信装置２の回路構成を示すブロック図、図２は、図１の受信回路部が搭載される電波時計の全体構成を示すブロック図である。

第１実施形態の電波受信装置２は、日本や各国で送信されている時刻コードを含んだ標準電波の受信を行うものであり、この標準電波により時刻の修正を自動的に行う電波時計１に搭載されるものである。

この実施の形態の電波受信装置２は、図２に示すように、コア材にコイルを巻回してなる標準電波用のアンテナ８と、時刻コードの受信処理を行う受信回路部１０と、受信した時刻コードの解析を行うマイクロコンピュータ３０とから構成される。

受信回路部１０は、図１に示すように、アンテナ８から入力した信号を増幅するＲＦアンプ１１と、複数並列に形成されたフィルタ回路１２ａ，１２ｂ〜１２ｘと、フィルタ回路１２ａ，１２ｂ〜１２ｘの前段に設けられたインピーダンス調整用のバッファ回路（電圧バッファ）１３ａ，１３ｂ〜１３ｘと、フィルタ回路１２ａ，１２ｂ〜１２ｘを通過した信号をそれぞれ増幅する中間アンプ１５ａ，１５ｂ〜１５ｘと、中間アンプ１５ａ，１５ｂ〜１５ｘの出力から時刻コードの復調をそれぞれ行う検波回路１６ａ，１６ｂ〜１６ｘと、検波回路１６ａ，１６ｂ〜１６ｘの信号からその平均的な信号レベルを表わすＡＧＣ（自動ゲイン制御）信号を生成するＡＧＣ回路１７ａ，１７ｂ〜１７ｘと、複数のＡＧＣ信号の中から１個を選択的にＲＦアンプ１１に出力してＲＦアンプ１１の利得を制御するＲＦ−ＡＧＣ回路１８と、電源３１から各々のバッファ回路１３ａ，１３ｂ〜１３ｘへの電源電圧の供給と停止とを切り換え可能な選択スイッチ２０等を備えている。

この受信回路部１０は、例えば１個の半導体チップに集積して構成することが出来るものである。また、受信回路部１０のうちＲＦアンプ１１を除いた残りの部分を１個の半導体チップ上に集積するようにしても良い。また、フィルタ回路１２ａ，１２ｂ〜１２ｘが、その他の回路とともに１個の半導体チップ上に集積できない場合には、フィルタ回路１２ａ，１２ｂ〜１２ｘから配線を引き出して前後の回路と接続する構成とする。この場合、必要に応じてフィルタ回路１２ａ，１２ｂ〜１２ｘの前後にバッファ回路を設けて信号の劣化を防ぐように構成すると良い。

フィルタ回路１２ａ，１２ｂ〜１２ｘは、例えば、ＭＥＭＳ技術（ＬＳＩの微細加工技術を応用して３次元の可動部位を形成する技術）によって、基板上に、特定周波数で共振する複数の共振子と、これら共振子に沿って電気信号を通過させる信号線とを形成してなるＭＥＭＳフィルタである。このようなＭＥＭＳフィルタは、実装面積が小さく信号の通過帯域の狭い高精度なバンドパス特性を有するものである。

複数のフィルタ回路１２ａ，１２ｂ〜１２ｘは、上記共振子のサイズや組み合わせをそれぞれ異ならせて形成することで、それぞれバンドパス周波数が異なるものとなっている。バンドパス周波数は、例えば、日本の標準電波の周波数である４０ｋＨｚや６０ｋＨｚ、各国の標準電波の周波数である７５ｋＨｚ、７７．５ｋＨｚ、長波帯などに形成されている。また、微調整用に僅かに通過周波数帯を異ならせたフィルタ回路を含ませるようにしても良い。

これら複数のフィルタ回路１２ａ，１２ｂ〜１２ｘは、ＲＦアンプ１１の後段に設けられ、ＲＦアンプ１１で増幅された信号がバッファ回路１３ａ，１３ｂ〜１３ｘを介して入力されるようになっている。また、各フィルタ回路１２ａ，１２ｂ〜１２ｘの後段には、抵抗等の素子Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ〜Ｒ１ｘ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ〜Ｒ２ｘが接続されてインピーダンス調整がなされている。

検波回路１６ａ，１６ｂ〜１６ｘは、振幅変調された時刻コードを復調処理する回路である。

ＡＧＣ回路１７ａ，１７ｂ〜１７ｘは、検波回路１６ａ，１６ｂ〜１６ｘの出力をそれぞれ入力して、これらの平均的な信号レベルを表わすＡＧＣ信号を生成して出力するものである。すなわち、ＡＧＣ回路１７ａ，１７ｂ〜１７ｘは、検波回路１６ａ，１６ｂ〜１６ｘの出力を一定時間積分してＡＧＣ信号を生成する必要があることから、検波回路１６ａ，１６ｂ〜１６ｘの出力がない状態から、検波回路１６ａ，１６ｂ〜１６ｘの信号が入力されて自動ゲイン制御が安定するまでに、数秒から十数秒の時間を要するものである。

アンプ１５ａ，１５ｂ〜１５ｘは、入力されるＡＧＣ信号がほぼ一定レベルに維持されるように、ＡＧＣ信号のレベルが低いときに増幅率を上げ、ＡＧＣ信号のレベルが高いときに増幅率を低下させるように動作するものである。なお、各中間アンプ１５ａ，１５ｂ〜１５ｘの最大利得は、標準電波が通常に受信できる状態で信号レベルを十分に高くすることのできる値に設定されており、微小なノイズしか受信できない状況では、信号レベルがさほど高くならない段階で利得が最大値に達するような特性にされている。

ＲＦ−ＡＧＣ回路１８は、各ＡＧＣ信号のうち受信信号の信号レベルが最大を表わしているＡＧＣ信号、すなわち、利得をもっとも低下させるＡＧＣ信号を選択して出力する回路である。このような回路は、例えば、複数のＡＧＣ信号の中から任意の１個のＡＧＣ信号を出力するセレクタ回路と、各ＡＧＣ信号の大小を検出する複数のコンパレータと、これら複数のコンパレータの各出力に基づき信号レベルが最大となるＡＧＣ信号が選択されるようにセレクタ回路の選択信号を生成するエンコーダ等から構成することが出来る。

選択スイッチ２０は、マイクロコンピュータ３０の制御に基づき、フィルタ回路１２ａ，１２ｂ〜１２ｘの前段の各バッファ回路１３ａ，１３ｂ〜１３ｘにそれぞれ電源電圧を供給したり遮断したりすることを可能とするものである。すなわち、この電源電圧の供給と遮断により、各受信チャンネルの回路（フィルタ回路、中間アンプ、検波回路）の動作をアクティブにしたり非アクティブにしたりすることが可能になっている。

そして、マイクロコンピュータ３０の制御により、電源電圧が全てのバッファ回路１３ａ，１３ｂ〜１３ｘに供給されるように選択スイッチ２０が設定されることで、受信信号が全てのフィルタ回路１２ａ，１２ｂ〜１２ｘ、中間アンプ１５ａ，１５ｂ〜１５ｘ、検波回路１６ａ，１６ｂ〜１６ｘを通過して、全ての検波回路１６ａ，１６ｂ〜１６ｘから出力される復調信号がマイクロコンピュータ３０に入力されるようになっている。

また、マイクロコンピュータ３０の制御により、電源電圧が１個のバッファ回路１３ｘのみに供給され、他のバッファ回路１３ａ〜１３ｗへの電源電圧の供給が遮断されると、受信信号は一つの連なるバッファ回路１３ｘ、フィルタ回路１２ｘ、中間アンプ１５ｘ、検波回路１６ｘのみに通過して、この検波回路１６ｘにより出力された１個の復調信号のみがマイクロコンピュータ３０に入力されるようになっている。

マイクロコンピュータ３０には、各検波回路１６ａ，１６ｂ〜１６ｘから入力される信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータや、制御プログラムを実行して時刻コードの解析を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）を備え、各検波回路１６ａ，１６ｂ〜１６ｘから入力される復調信号から時刻コードの解析を行うことが可能にされている。

また、図２に示すように、この実施の形態の電波時計１には、上述の無線受信装置の構成に加えて、現在時刻の計時を行う計時回路部３３と、この計時回路部３３に所定周期の発信信号を供給する発振回路部３２と、マイクロコンピュータ３０内のＣＰＵにより実行される制御プログラムや制御データを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）３７と、ＣＰＵに作業用のメモリ空間を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）３８と、ユーザからの操作入力を受ける複数の操作ボタン等を有する入力部３５と、時刻表示等を行う表示部３６等が設けられている。

次に、上記の電波受信装置２の動作について説明する。

図４は、マイクロコンピュータ３０のＣＰＵにより実行される時刻受信処理のフローチャート、図５は、図４のステップＳ３の同調モード処理のフローチャートである。また、 図３には、同調モードの際に受信回路部１０で受信した複数周波数帯の信号の一例を示す波形図を示す。

例えば、予め設定されていた時刻になるか、或いは、ユーザからの操作入力があって、標準電波の受信要求が出されると、図４の時刻受信処理がマイクロコンピュータ３０のＣＰＵによって開始される。

この時刻受信処理が開始されると、先ず、前回の同調モードの切換状態をＲＡＭ３８等から読み出して、その切換状態で受信回路部１０を起動する（ステップＳ１）。すなわち、前回の同調モードで時刻コードの解析ができた受信チャンネルの周波数で信号受信がなされるように、選択スイッチ２０の設定状態を制御して、この受信チャンネルのバッファ回路１３ｎのみに電源電圧を供給する。

これにより、前回の同調モードで時刻コードの解析が可能であった受信チャンネルに対応するフィルタ回路１２ｎ、中間アンプ１５ｎ、検波回路１６ｎのみに、受信信号が通過して、その復調信号がマイクロコンピュータ３０に入力される。また、検波回路１６ｎの出力に基づきＡＧＣ回路１７ｎによりＡＧＣ信号が生成されて、対応する中間アンプ１５ｎとＲＦアンプ１１とに供給され、利得制御が行われる。なお、この状態では、受信チャンネル以外の検波回路には信号入力がなされないので、ＲＦ−ＡＧＣ回路１８で選択されるＡＧＣ信号は、受信信号が入力されている検波回路１６ｎに対応したＡＧＣ信号となる。

そして、上記のような電波受信処理がなされたら、次に、検波回路１６ｎからの復調信号に基づき時刻コードが受信されているか解析処理により確認する（ステップＳ２）。そして、例えば電波状態が前回の同調モードのときと変更されてなく、時刻コードの受信が確認できたら、そのまま時刻コードを受信を行う（ステップＳ５）。一方、例えば、九州地方から東北地方へ移動して標準電波の周波数が変更されているなど、電波状態が前回の同調モードのときと変更されていて、時刻コードの受信が確認できない場合には、時刻コードの受信が可能な受信チャンネルを探索する同調モード処理（ステップＳ３）に移行する。

そして、同調モード処理でエラーなく同調処理が完了すれば、ステップＳ４のエラー判別処理でステップＳ５に移行して、同調後の受信チャンネルで時刻コードの受信処理を実行する。また、同調モード処理で同調が完了せずにエラーとなった場合には、今回の時刻コードの受信を断念してこの時刻受信処理を終了する。

また、ステップＳ５で時刻コードの受信処理が完了したら、受信回路部１０の駆動を停止し（ステップＳ６）、計時回路部３３の時刻情報を時刻コードに基づき修正して（ステップＳ７）、この時刻受信処理を終了する。

上記ステップＳ３の同調モード処理は次のように実行される。

時刻コードの受信が確認できずに同調モード処理（図４のステップＳ３）に移行すると、図５に示すように、先ず、選択スイッチ２０の設定を変更して、全てのバッファ回路１３ａ，１３ｂ〜１３ｘに電源電圧を供給する（ステップＳ１１）。

これにより、全ての受信チャンネルのフィルタ回路１２ａ，１２ｂ〜１２ｘ、中間アンプ１５ａ，１５ｂ〜１５ｘ、検波回路１６ａ，１６ｂ〜１６ｘに受信信号が入力され、各復調信号がマイクロコンピュータ３０に入力されることとなる。また、このとき、全てのＡＧＣ信号の中から最も受信信号の信号レベルが高くなる受信チャンネルに対応するＡＧＣ信号がＲＦアンプ１１に供給されることとなる。

そして、このような回路動作によって、図３に示すように、マイクロコンピュータ３０に入力される全ての復調信号ａ，ｂ〜ｘは、強い標準電波が受信されている受信チャンネルの復調信号ｂについては、信号レベルが一定の時刻コードの表された信号となるが、その他の受信チャンネルの復調信号ａ、…ｘについては、信号レベルの小さなノイズが現われた信号となる。

このような受信処理を行わせたら、次いで、マイクロコンピュータ３０内のＣＰＵは、これらの復調信号ａ〜ｘから、時刻コードと確認できる信号の有無を解析処理により判別し（ステップＳ１２）、確認ができなければこの解析処理を所定時間が経過するまで繰り返す（ステップＳ１３）。そして、時刻コードの受信が確認されたら、ステップＳ１４に移行して、時刻コードの受信ができた受信チャンネル以外のバッファ回路１３ａ，１３ｂ〜１３ｘに対して、選択スイッチ２０を制御して電源電圧の供給を停止させる（ステップＳ１４）。そして、この切り換え状態をＲＡＭ３８等に保存して（ステップＳ１６）、この同調モード処理を終了する。

一方、所定時間が経過しても時刻コードの受信が確認できなければ、エラー設定等を行って（ステップＳ１５）、この同調モード処理を終了する。

以上のように、この実施の形態の電波受信装置２によれば、複数の受信チャンネルで標準電波の受信を行うことができるとともに、何れの受信チャンネルで標準電波が受信できるか探索する場合に、標準電波が受信される受信チャンネルの探索を高速に行うことが出来る。例えば、受信チャンネルを切り換えて１チャンネルごとに受信信号を検証していたのでは、その切り換え時にＡＧＣが安定するまでに数秒〜十数秒の時間を要するため、全ての受信チャンネルに切り換えて受信信号を検証するのに長い時間を要するが、上記実施形態の構成によれば、複数の受信チャンネルにそれぞれＡＧＣ回路１７ａ，１７ｂ〜１７ｘや検波回路１６ａ，１６ｂ〜１６ｘが設けられ、それぞれが同時に駆動した状態で、各受信チャンネルの信号を検証することが出来るので、上記のような長い時間を必要とせずに、速やかに時刻コードの受信できる受信チャンネルを探索することが出来る。

なお、図１の電波受信装置２の回路構成において、フィルタ回路１２ａ，１２ｂ〜１２ｘの後段にインピーダンス調整用のバッファ回路１３Ｂａ，１３Ｂｂ〜１３Ｂｘを設けたり、このバッファ回路１３Ｂａ，１３Ｂｂ〜１３Ｂｘの代わりに中間アンプ１５ａ，１５ｂ〜１５ｘを省略するように構成することも出来る。

［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態の電波受信装置２Ｂの回路構成を示すブロック図である。

第２実施形態の電波受信装置２Ｂは、アンテナ８の同調周波数を変更する同調周波数切換回路２２を加えたものであり、その他の構成は、第１実施形態のものとほぼ同様である。また、バッファ回路１３ａ，１３ｂ〜１３ｘに電源電圧を供給したり遮断したりする選択スイッチ２０についても、図示は省略しているが、第１実施形態と同様に備わっているものである。

同調周波数切換回路２２は、例えば、アンテナ８のコイルの両端に並列接続可能にされた複数の容量素子と、この容量素子の接続をオン・オフする半導体スイッチなどから構成されるものである。同調周波数切換回路２２によって切り換えられるアンテナ８の同調周波数は、複数のフィルタ回路１２ａ，１２ｂ〜１２ｘの各通過周波数帯と対応する関係（すなわち同一の周波数帯となるように）に設計されている。

また、マイクロコンピュータ３０は、同調モードの際に、時刻コードの１個のデータパルスの送信周波数（例えば１Ｈｚ）よりも十分に早い周波数で、同調周波数切換回路２２の切り換えを行うようになっている。例えば、１０ｍｓごとに同調周波数切換回路２２の切り換えを行うようになっている。

また、この第２実施形態の電波受信装置２Ｂの回路構成において、ＲＦ−ＡＧＣ回路１８の機能は、信号レベルが最大を表わすＡＧＣ信号を選択的にＲＦアンプ１１に供給する機能から、マイクロコンピュータ３０からのＡＧＣ切換制御信号によってＲＦアンプ１１に供給されるＡＧＣ信号を選択的に切り換える機能に変更しても良い。

このようにＲＦ−ＡＧＣ回路１８の機能を変更した場合、マイクロコンピュータ３０は、同調周波数切換回路２２の切り換えと同期させて、ＲＦ−ＡＧＣ回路１８の選択の切り換えを行うこととなる。また、ＲＦアンプ１１に供給されるＡＧＣ信号は、同調周波数切換回路２２により選択された同調周波数と対応した通過周波数を有するフィルタ回路１２ａ，１２ｂ，１２ｃを通過した受信信号により生成されたＡＧＣ信号となるように、ＲＦ−ＡＧＣ回路１８の選択が切り換えられるようにされる。

図７は、同調モード時におけるＲＦアンプの出力Ｒｘを時系列で説明する波形図、図８は、同調モード時における各フィルタ回路に入力される信号Ｒｘを各周波数帯で分離して示した波形図、図９は、同調モード時における各フィルタ回路を通過した信号ｆａ〜ｆｃを示した波形図である。

上記のような構成によれば、同調モードの際に、アンテナ８の同調周波数が短いサイクルで切り換えられ、例えば、受信チャンネルが３個の場合には、ＲＦアンプ１１の出力信号Ｒｘは、図７に示すような信号となる。すなわち、ノイズのみ受信される第１受信チャンネルの周波数帯の信号Ｒｘａと、時刻コードが含まれる第２受信チャンネルの周波数帯の信号Ｒｘｂと、ノイズのみ受信される第３受信チャンネルの周波数帯の信号Ｒｘｃとが、１０ｍｓごとに切り換わるような信号となる。ノイズのみの信号は信号レベルが低く、時刻コードが含まれる信号は信号レベルが高くなる。

そして、このような信号Ｒｘが３つのフィルタ回路１２ａ，１２ｂ，１２ｃに入力される。ここで、この出力信号Ｒｘを各フィルタ回路１２ａ，１２ｂ，１２ｃを通過する周波数帯の信号にそれぞれ分離して示すと、図８の各信号Ｒｘａ，Ｒｘｂ，Ｒｘｃのようになる。そして、このようなＲＦアンプ１１の出力信号Ｒｘが各フィルタ回路１２ａ，１２ｂ，１２ｃを通過すると、図９に示すように、エンベロープがなまった形の信号ｆａ〜ｆｃとなる。そして、この信号を中間アンプ１５ａ，１５ｂ，１５ｃで増幅して、検波回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃで振幅復調することで、図３で示したような各受信チャンネルにおける復調信号が得られる。

図１０には、本発明の第２実施形態における同調モード処理のフローチャートを示す。

この実施形態の同調モード処理は、第１実施形態の同調モード処理（図５）とほぼ同様の処理であり、相違点としては、ステップＳ１１で全てのバッファ回路１３ａ，１３ｂ，１３ｃを駆動した後に、アンテナ８の同調周波数（並びに、ＲＦ−ＡＧＣ回路１８におけるＡＧＣ信号の選択）の切換制御を開始させる処理（ステップＳ２０）を挿入するのと、時刻コードの受信を確認した後に、上記の切換制御を停止させる処理（ステップＳ２１）を挿入した点だけである。

すなわち、同調モードの際に、ステップＳ２０の切換制御を開始させることで、アンテナ８の同調周波数やＲＦ−ＡＧＣ回路１８のＡＧＣ信号の選択切換が、例えば１０ｍｓごとに行われる。そして、それにより上述したように、図７の出力信号Ｒｘが複数のフィルタ回路１２ａ，１２ｂ，１２ｃに入力され、それぞれの受信周波数の信号のみが通過されて、中間アンプ１５ａ，１５ｂ，１５ｃを介して検波回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃへ送られる。その結果、第１実施形態で示したのと同様の復調信号が各検波回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃからマイクロコンピュータ３０に送られて、マイクロコンピュータ３０で何れの受信チャンネルで時刻コードの受信がなされているか確認することが出来る。そして、時刻コードの受信がなされた受信チャンネルの確認ができたら、ステップＳ２１で、アンテナ８の同調周波数とＲＦ−ＡＧＣ回路１８のＡＧＣ信号の選択切換を停止させ、第１実施形態の同調モード処理と同様の後処理を行って同調モードから抜ける。

この実施形態の電波受信装置２Ｂによれば、アンテナ８の受信帯域が狭いような場合でも、複数の受信チャンネルに応じてアンテナ８の同調周波数を切り換えながら信号受信を行って、全ての受信チャンネルの中から、時刻コードの受信が可能な受信チャンネルを探索することができるという効果が奏される。

また、アンテナ８の同調周波数を切り換えることで、各フィルタ回路１２ａ，１２ｂ，１２ｃを通過する信号のレベルが同調周波数の切換周期で大きく変動するが、フィルタ回路１２ａ，１２ｂ，１２ｃや検波回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃを経た信号には、その影響が排除されるので、各ＡＧＣ回路１７ａ，１７ｂ，１７ｃには、常に検波回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃからの復調信号が入力され、ＡＧＣは常に安定した状態となる。それゆえ、受信チャンネルを切り換える際に、ＡＧＣ信号が安定するのを待機する必要がなく、複数の受信チャンネルから時刻コードの受信できる受信チャンネルを高速に探索することができるという効果が奏される。

［第３実施形態］
図１１は、本発明の第３実施形態の電波受信装置２Ｃを示すブロック図である。

第３実施形態の電波受信装置２Ｃは、中間アンプ２６とＡＧＣ回路２７を１個のみ設け、これを選択スイッチ２３〜２５により各受信チャンネルの信号に切り換えて使用するようにしたもので、その他の構成は、第２実施形態の電波受信装置２Ｂとほぼ同様の構成である。同様の構成は同一符号を付して説明を省略する。また、電源電圧を供給したり遮断したりする選択スイッチ２０についても、図１１では省略しているが、第１実施形態と同様に備わっているものである。

第３実施形態では、複数の受信チャンネルに対応するフィルタ回路１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、および検波回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃの間に、選択スイッチ２３，２４をそれぞれ介して１個の中間アンプ２６が設けられている。また、選択スイッチ２３を介在させるためフィルタ回路１２ａ，１２ｂ，１２ｃの後段にはバッファ回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃを挿んでいる。

さらに、検波回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃからの複数の出力は、その何れか１つが選択スイッチ２５を介して１個のＡＧＣ回路２７に出力されるようになっている。そして、このＡＧＣ回路２７により、選択スイッチ２５から入力される信号の平均的な信号レベルを表わすＡＧＣ信号が生成され、このＡＧＣ信号が、中間アンプ２６と、ＲＦアンプ１１に供給されて、信号レベルを一定に保つようなゲイン制御がなされるようになっている。なお、上記のＡＧＣ信号は、ＲＦ−ＡＧＣ回路２８により、特性を変化させてＲＦアンプ１１に出力するようにしても良い。

選択スイッチ２３〜２５は、例えば、ＭＯＳトランジスタなどの半導体スイッチを複数形成して構成されるものである。

第３実施形態において、同調周波数切換回路２２と選択スイッチ２３〜２５とは、マイクロコンピュータ３０により、時刻コードの１個のデータパルスの送信周波数（例えば１Ｈｚ）よりも十分に早い周波数（例えば１００Ｈｚ）で、それぞれ同期して切り換えられるようになっている。この切換制御は、同調モードの際に行われる。

また、各選択スイッチ２３〜２５の切換内容は、同調周波数切換回路２２により切り換えられたアンテナ８の同調周波数と、中間アンプ２６に接続されるフィルタ回路（１２ａ〜１２ｃの何れか）のバンドパス周波数とが対応するように、且つ、中間アンプ２６と接続される検波回路（１６ａ〜１６ｃの何れか）が中間アンプ２６と接続されたフィルタ回路と対応するものとなるように、且つ、この中間アンプ２６と接続された検波回路（１６ａ〜１６ｃの何れか）からの出力がＡＧＣ回路２７に出力されるように、それぞれ切り換えられるものである。

このような構成においても、同調モードの際に、複数の受信チャンネルの信号を短い周期で切り換ながら受信して、各検波回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃから各受信チャンネルにおける受信信号の復調信号を得ることが可能となる。そして、それにより、何れの受信チャンネルで時刻コードが正常に受信できるか探索可能となるという効果が奏される。

また、フィルタ回路１２ａ，１２ｂ，１２ｃから検波回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃに信号を送る経路が選択スイッチ２３，２４により切り換えられることで、各フィルタ回路１２ａ，１２ｂ，１２ｃや各検波回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃを通過する信号が断続的なものとされるが、検波回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃでは、振幅復調の処理によりこの短い信号の入力断は復調信号にさほど影響を与えず、また、ＡＧＣ回路２７には常に複数の検波回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃの出力が切り換えられながら入力されることとなる。従って、ＡＧＣ回路２７は常にＡＧＣ動作を行った状態にされるので、ＡＧＣ動作が停止して復帰から安定するまで長い時間を要するといった事態にならず、それゆえ、複数の受信チャンネルから時刻コードの受信できる受信チャンネルを高速に探索できるという効果が同様に奏される。

なお、本発明は、上記第１〜第３の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、フィルタ回路１２ａ，１２ｂ〜１２ｘとしてＭＥＭＳフィルタを例示したが、受信チャンネルが少なければ水晶フィルタなどを用いることも出来る。また、上記実施の形態では、時刻コードの解析処理、同調周波数の切換制御、選択スイッチ２３〜２５の切換制御を、１つのマイクロコンピュータ３０で行っているが、上記切換制御は別の制御回路に行わせるようにしても良い。また、時刻コードの通常の受信処理において、使用しない受信チャンネルの回路を非アクティブとするのに、バッファ回路１３ａ，１３ｂ〜１３ｘの電源電圧を供給したり遮断したり切り換える手段を用いているが、信号線を接続・切断する手段としたり、使用しない受信チャンネルの中間アンプ１５ａ，１５ｂ〜１５ｘや検波回路１６ａ，１６ｂ，１６ｃへの電源電圧の供給を遮断するような手段を用いても良い。

本発明の第１実施形態の受信回路部とその周辺の回路構成を示すブロック図である。 図１の受信回路部が搭載される電波時計の全体構成を示すブロック図である。 同調モードの際に受信回路部１０で受信した複数周波数帯の信号の一例を示す波形図である。 マイクロコンピュータにより実行される時刻受信処理の制御手順を示すフローチャートである。 図４のステップＳ３の同調モード処理のサブルーチン処理の制御手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態の受信回路部とその周辺の回路構成を示すブロック図である。 同調モード時における図６のＲＦアンプの出力Ｒｘを時系列で説明する波形図である。 同調モード時における各フィルタ回路に入力される信号Ｒｘを各周波数帯で分離して示した波形図である。 同調モード時における各フィルタ回路を通過した信号ｆａ〜ｆｃを示した波形図である。 本発明の第２実施形態における同調モード処理の制御手順を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態の受信回路部とその周辺の回路構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 電波時計
２，２Ｂ，２Ｃ 電波受信装置
８ アンテナ
１０ 受信回路部
１１ ＲＦアンプ
１２ａ，１２ｂ〜１２ｘ フィルタ回路
１３ａ，１３ｂ〜１３ｘ バッファ回路
１４ａ，１４ｂ〜１４ｘ バッファ回路
１５ａ，１５ｂ〜１５ｘ 中間アンプ
１６ａ，１６ｂ〜１６ｘ 検波回路
１７ａ，１７ｂ〜１７ｘ ＡＧＣ回路
１８ ＲＦ−ＡＧＣ回路
２１ 電源用の選択スイッチ
２２ 同調周波数切換回路
２３〜２５ 選択スイッチ
２６ 中間アンプ
２７ ＡＧＣ回路
２８ ＲＦ−ＡＧＣ回路
３０ マイクロコンピュータ

Claims (6)

1. 時刻コードの含まれる電波の受信を行う電波受信装置であって、
   電波を受信するアンテナと、
   このアンテナの同調周波数を複数種に切換可能とする同調周波数切換回路と、
   前記同調周波数を前記時刻コードのデータ送信周波数より早い周波数で切り換える切換制御回路と、
   前記アンテナで受信した信号の増幅を行う第１アンプと、
   この第１アンプの出力から前記複数の同調周波数に対応して異なる周波数帯の信号をそれぞれ通過させる複数のフィルタ回路と、
   これら複数のフィルタ回路に対応して各フィルタ回路の出力から前記時刻コードの復調をそれぞれ行う複数の検波回路と、
   これら複数の検波回路に対応して各検波回路の出力信号の平均的な信号レベルを表わすゲイン制御信号をそれぞれ生成する複数の自動ゲイン制御回路と、
   これら複数の自動ゲイン制御回路から出力される複数のゲイン制御信号の中から信号レベルの最大を表わす１つのゲイン制御信号を選択する第１セレクタと、
   前記複数の検波回路の出力をそれぞれ入力して時刻コードの解析が可能な演算処理手段と、
   を備え、
   前記第１セレクタにより選択された１つのゲイン制御信号が前記第１アンプに供給されて、前記複数の検波回路から出力される信号レベルが過大にならないように前記第１アンプの増幅率が制御されるとともに、
   前記演算処理手段は、
   前記複数の検波回路の各々の出力の中から時刻コードの解析が可能となる出力を選択して、該出力から前記時刻コードの解析を行うことを特徴とする電波受信装置。
2. 前記第１セレクタの代わりに、前記複数の自動ゲイン制御回路から出力される複数のゲイン制御信号の中からセレクト信号により指定されるゲイン制御信号を出力して前記第１アンプに供給する第２セレクタを備え、
   前記切換制御回路は、
   前記同調周波数の切り換えと前記ゲイン制御信号の切り換えとを同期させて、且つ、前記第２セレクタで選択されるゲイン制御信号が、前記アンテナの同調周波数に対応した通過周波数を有する前記フィルタ回路を通過した信号に基づき生成されるゲイン制御信号となるように、前記セレクト信号の切り換えを行うことを特徴とする請求項１記載の電波受信装置。
3. 時刻コードの含まれる電波の受信を行う電波受信装置であって、
   電波を受信するアンテナと、
   前記アンテナの同調周波数を複数種に切換可能とする同調周波数切換回路と、
   前記アンテナで受信した信号の増幅を行う第１アンプと、
   この第１アンプの出力から前記複数の同調周波数に対応して異なる周波数帯の信号をそれぞれ通過させる複数のフィルタ回路と、
   前記複数のフィルタ回路の出力を増幅する第３アンプと、
   前記複数のフィルタ回路の出力のうち１つを選択して前記第３アンプへ出力する第１選択スイッチと、
   前記複数のフィルタ回路に対応して前記第３アンプを介した各フィルタ回路の出力から前記時刻コードの復調をそれぞれ行う複数の検波回路と、
   前記第３アンプの出力を前記複数の検波回路の１つに選択的に出力する第２選択スイッチと、
   出力信号の平均的な信号レベルを表わすゲイン制御信号を生成する自動ゲイン制御回路と、
   前記複数の検波回路の出力信号のうち１つを選択して前記自動ゲイン制御回路へ供給する第３選択スイッチと、
   前記複数の検波回路の出力をそれぞれ入力して時刻コードの解析を行う演算処理手段と、
   前記同調周波数切換回路と前記第１〜第３選択スイッチの切換制御をそれぞれ行う切換制御回路と、
   を備え、
   前記切換制御回路は、
   前記第３アンプに接続される前記フィルタ回路の通過周波数が前記アンテナの同調周波数と対応するように、且つ、前記第３アンプに接続される前記フィルタ回路および前記検波回路が対応したものとなるように、且つ、前記第３アンプに接続された前記検波回路の出力が前記自動ゲイン制御回路に供給されるように、前記同調周波数切換回路と前記第１〜第３選択スイッチとをそれぞれ同期させて、前記時刻コードのデータ送信周波数より早い周波数で切り換え、
   前記演算処理手段は、
   前記複数の検波回路の各々の出力から時刻コードの解析が可能となる出力を選択して、該出力から前記時刻コードの解析を行うことを特徴とする電波受信装置。
4. 前記複数のフィルタ回路はＭＥＭＳフィルタからそれぞれ構成され、
   該ＭＥＭＳフィルタの前段と後段にはインピーダンス調整用のバッファ回路がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項３記載の電波受信装置。
5. 電波受信処理の制御を行う制御手段を備え、
   前記制御手段は、
   時刻コードの含まれる電波の受信チャンネルを探索する同調モードの際に、前記切換制御回路により切換制御を実行させて時刻コードの信号受信が可能となる受信チャンネルを探索させ、
   前記時刻コードの受信を行う時刻受信モードの際には、前記同調モードで探索された受信チャンネルの切換状態に固定して電波の受信を行わせることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電波受信装置。
6. １つの受信チャンネルの回路のみをアクティブにし、他の受信チャンネルの回路を非アクティブに切り換えることが可能な切換スイッチを有し、
   前記制御手段は、
   前記時刻受信モードの際に、前記切換スイッチにより、使用しない受信チャンネルの回路を非アクティブに切り換えることを特徴とする請求項５に記載の電波受信装置。

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