JP4861773B2 - Long wave detection circuit and apparatus thereof - Google Patents
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Description
本発明は長波検出回路及びその装置に関し、更に詳しくは、所定周波数の長波の受信状態を検出する長波検出回路及びその装置に関する。 The present invention relates to a long wave detection circuit and a device thereof, and more particularly to a long wave detection circuit and a device for detecting a long wave reception state of a predetermined frequency.
今日、定期的に標準電波を受信することにより時刻を校正する所謂電波時計が普及している。電波時計では、大きな空中線電力の地表波が比較的長距離まで安定に届くことから、長波帯(30kHz 〜300kHz)の電波が使用されるが、我が国の標準電波は福島県(40kHz)と、福岡県と佐賀県の県境(60kHz)の2ケ所で送信されている。 Today, so-called radio timepieces that calibrate time by periodically receiving standard radio waves are in widespread use. Radio clocks use long-wave (30 kHz to 300 kHz) radio waves because surface waves of large aerial power can reach a relatively long distance, but Japan's standard radio waves are Fukushima Prefecture (40 kHz) and Fukuoka. It is transmitted at two places on the prefectural border (60 kHz) between the prefecture and Saga prefecture.
標準電波は40/60kHzの長波であるため、ビル等における回り込みはあるが、反射は少ないため、鉄筋ビル内の奥までは十分に届かないのが実情である。また、標準電波の受信アンテナには指向性があり、かつこの帯域には様々なノイズも存在するため、標準電波を確実に受信するためには、ノイズの少ない時間帯(深夜等)を利用し、かつ電波時計のアンテナを最も電波の強い受信環境(受信位置及び方向)に設置して受信する必要がある。 Since the standard radio wave is a long wave of 40/60 kHz, there is a wraparound in a building or the like, but since there is little reflection, the actual situation is that it does not reach the back of the reinforcing bar building sufficiently. In addition, the standard radio wave reception antenna has directivity and various noises exist in this band. Therefore, in order to receive the standard radio wave reliably, use a time zone with low noise (such as midnight). In addition, it is necessary to receive the antenna of the radio timepiece by installing it in the reception environment (reception position and direction) with the strongest radio wave.
この点、従来は、標準電波を正しく受信できたことを秒針の下等に表示する電波時計が知られている。また、特許文献1には、標準電波を受信できたか否かの受信結果と受信時刻とを関連付けて記憶しておき、画面に表示する電波時計が記載されている。
しかし、上記何れの場合も単に受信できたことを知らせるだけであり、電波時計が最適の受信環境(受信位置及び方向)に設置されているか否かを知ることはできない。しかも、電波の状態は時間的に変化するため、一層確認が困難である。なお、標準電波の受信場所や方向を少しずつ変えることで最適の受信環境を探る方法も考えられるが、煩雑な作業と多大の時間を要し、実用的ではない。 However, in any of the above cases, it is merely informed that reception is possible, and it is impossible to know whether or not the radio timepiece is installed in an optimal reception environment (reception position and direction). Moreover, since the state of the radio wave changes with time, it is more difficult to confirm. Although a method for finding an optimal reception environment by changing the reception location and direction of the standard radio wave little by little can be considered, it requires complicated work and a lot of time, and is not practical.
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、電波時計の最適の設置環境(設置位置及び方向)を決めるための簡単な支援ツールを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to provide a simple support tool for determining an optimal installation environment (installation position and direction) of a radio timepiece.
上記の課題を解決すべく、本発明の第1の態様による長波検出回路は、入力信号である長波に所定周波数の発振波を作用させ、これらの周波数差に応じた周波数のビートを生成するビート生成回路と、前記ビート生成回路の出力を増幅するオペアンプと、前記オペアンプの入出力間と出力とに順方向に接続した第1,第2のダイオードと、前記第2のダイオードの出力を前記オペアンプの入力に負帰還するRC並列回路とを備え、前記オペアンプの出力を包絡線検波してビートを生成すると共に、該ビートに対する回路の利得を1以上とし、かつ長波帯に対する利得を1未満としたものである。 In order to solve the above-described problem, the long wave detection circuit according to the first aspect of the present invention causes an oscillation wave of a predetermined frequency to act on a long wave that is an input signal, and generates a beat having a frequency corresponding to the frequency difference. Generating circuit, operational amplifier for amplifying the output of the beat generating circuit, first and second diodes connected in the forward direction between the input and output of the operational amplifier, and the output of the second diode as the operational amplifier And an RC parallel circuit that negatively feeds back to the input of the operational amplifier, envelope detection is performed on the output of the operational amplifier to generate a beat, a gain of the circuit for the beat is 1 or more, and a gain for the long wave band is less than 1 Is.
本発明によれば、入力信号に長波が存在する場合は、該長波に所定周波数の発振波を作用(例えば加算又は減算)させることで、これらの周波数差に応じた周波数(例えば、1kHz)のビートを生成する。更に、このビートである合成波をオペアンプで増幅すると
同時に、第1,第2のダイオードと、RC負帰還回路の作用によりオペアンプ出力を包絡線検波する。その際には、ビート(低周波)に対する回路の利得を1以上(例えば、12〜20倍程度)とし、かつ長波帯(高周波)に対する利得を1未満(好ましくは、十分小さく)することで、このような簡単な回路構成により回路を発振させることなく、ビートを安定かつ確実に生成できる。一方、入力に長波が存在しない場合には、ビートが生成されない。
According to the present invention, when a long wave is present in the input signal, an oscillation wave having a predetermined frequency is applied to the long wave (for example, addition or subtraction), so that a frequency corresponding to the frequency difference (for example, 1 kHz) is obtained. Generate a beat. Further, the combined wave as the beat is amplified by the operational amplifier, and at the same time, the operational amplifier output is envelope-detected by the action of the first and second diodes and the RC negative feedback circuit. In that case, the gain of the circuit with respect to the beat (low frequency) is 1 or more (for example, about 12 to 20 times), and the gain with respect to the long wave band (high frequency) is less than 1 (preferably sufficiently small), With such a simple circuit configuration, beats can be generated stably and reliably without causing the circuit to oscillate. On the other hand, if no long wave exists in the input, no beat is generated.
本発明の第2の態様による長波探知装置は、指向性を有するアンテナと、前記アンテナで受信した電波より所定周波数の長波を抽出し増幅する受信回路と、前記長波に所定の発振波を作用させ、可聴帯域のビートを生成するビート生成回路と、前記ビート生成回路の出力を増幅するオペアンプと、前記オペアンプの入出力間と出力とに順方向に接続した第1,第2のダイオードと、前記第2のダイオードの出力を前記オペアンプの入力に負帰還するRC並列回路とを備え、前記オペアンプの出力を包絡線検波してビートを生成すると共に、該ビートに対する回路の利得を1以上とし、かつ長波帯に対する利得を1未満としたものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a long wave detection device including a directional antenna, a receiving circuit that extracts and amplifies a long wave having a predetermined frequency from a radio wave received by the antenna, and a predetermined oscillation wave is applied to the long wave. A beat generation circuit for generating an audible band beat; an operational amplifier for amplifying the output of the beat generation circuit; first and second diodes connected in a forward direction between the input and output of the operational amplifier; An RC parallel circuit that negatively feeds back the output of the second diode to the input of the operational amplifier, generates an beat by envelope detection of the output of the operational amplifier, and sets a gain of the circuit with respect to the beat to 1 or more, and The gain for the long wave band is less than 1.
本発明においては、本装置(指向性アンテナ)を最適の受信環境(受信位置及び方向)に設置したときは、比較的大きな振幅のビートが生成され、それ以外の場合はビートが生成されないか、又は十分に小さい。従って、電波時計の最適の受信環境(受信位置及び方向)を容易に検出できる。 In the present invention, when this device (directional antenna) is installed in an optimal reception environment (reception position and direction), a beat having a relatively large amplitude is generated, and in other cases, a beat is not generated. Or small enough. Therefore, the optimal reception environment (reception position and direction) of the radio timepiece can be easily detected.
本発明の第3の態様では、長波探知装置は前記生成したビートを音に変換する手段を更に備える。本発明によれば、ビートを音に変換して聴く構成により、電波受信状態についての高度な判断が容易に行える。例えば、標準電波とノイズとの相違を容易に聴き分けられる。また、受信電界強度の強弱の変化を容易に聴き分けられ、よって最適な設置位置及び方向を容易に決定できる。 In a third aspect of the present invention, the long wave detection device further comprises means for converting the generated beat into sound. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the advanced judgment about an electromagnetic wave reception state can be easily performed by the structure which converts a beat into a sound and listens. For example, the difference between standard radio waves and noise can be easily heard. In addition, changes in the strength of the received electric field strength can be easily heard, so that the optimum installation position and direction can be easily determined.
本発明の第4の態様による長波探知装置では、前記長波は40kHz又は60kHzの標準電波である。 In the long wave detection device according to the fourth aspect of the present invention, the long wave is a standard radio wave of 40 kHz or 60 kHz.
以上述べた如く本発明によれば、電波時計の最適の受信環境(受信位置及び方向)を容易かつ確実に探知できるため、電波時計の信頼性向上及び普及拡大に寄与するところが極めて大きい。 As described above, according to the present invention, the optimum reception environment (reception position and direction) of the radio timepiece can be detected easily and surely, which greatly contributes to the improvement of the reliability and the spread of the radio timepiece.
以下、添付図面に従って本発明に好適なる実施の形態を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the same reference numerals denote the same or corresponding parts throughout the drawings.
図1は実施の形態による長波探知装置の構成を示す図で、図において、11はコイル(巻線方向)と垂直な方向に指向性を有するバーアンテナ、12はバーアンテナ11で受信した長波帯の40kHz又は60kHzの周波数に同調し、増幅する受信回路、VR1は受信感度調整用のボリューム(GAIN)、13は所要可聴周波数(例えば1kHz)のビートを生成すべく受信周波数40/60kHzに近い周波数(例えば41/61kHz)の信号を発生する発振回路、VR2は発振周波数(従って、ビート周波数)調整用のボリューム(TONE)、SWは受信周波数40/60kHz切替用の切替スイッチ(FREQUENCY)、14は入力信号である長波を検出するための複数機能(ビートの生成及び増幅・検波と、長波の減衰)を単一のオペアンプ回路によって実現した長波検出回路、15は検波されたビートを増幅する低周波増幅回路、VR3はビートの音量を調節するためのボリューム(VOLUME)、16はビートを音に変換するイヤホン(スピーカで
も良い)である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a long wave detection device according to an embodiment. In the figure, 11 is a bar antenna having directivity in a direction perpendicular to a coil (winding direction), and 12 is a long wave band received by the
なお、以下の説明では40kHzの標準電波を探知する場合を中心に述べるが、60kHzの標準電波を探知する場合も同様である。 In the following description, the case where a 40 kHz standard radio wave is detected will be mainly described, but the same applies to the case where a 60 kHz standard radio wave is detected.
本装置が40kHzの標準電波の到来方向に向けられた場合は、受信回路12で長波帯の40kHzの長波が同調により抽出及び増幅されて長波検出回路14に入力する。長波検出回路14では、入力信号である長波の40kHzと発振回路13からの41kHzの発振波とが抵抗R5,R6を介して加算される。長波検出回路に入力される40kHzの長波に41kHzの発振波を加えて1kHzの可聴なビートを作ることができる。これは、次のように説明される。即ち、40kHzの長波をy1、41kHzの発振波をy2とし、それぞれを式(1)および式(2)で表すとする。
When this apparatus is directed to the arrival direction of a 40 kHz standard radio wave, the
ここで、A1とA2は振幅であり、また、角周波数は周波数fとω=2πf1、ω+Δω=2πf2の関係にある。この時、合成波はこれらの重ね合わせで与えられ、 Here, A 1 and A 2 are amplitudes, and the angular frequency has a relationship of frequency f with ω = 2πf 1 and ω + Δω = 2πf 2 . At this time, the composite wave is given by superposition of these,
となる。ただし、 It becomes. However,
である。式(3)の振幅項 It is. The amplitude term in equation (3)
がビートを表し、ビート周波数fは、
f=f2−f1 (4)
で与えられる。その結果、合成波として1kHzのビートが生成する。
Represents a beat, and the beat frequency f is
f = f 2 −f 1 (4)
Given in. As a result, a 1 kHz beat is generated as a synthesized wave.
更に、この合成波をオペアンプOA1で反転増幅すると同時に、該オペアンプにより特性改善されたダイオードD1,D2と、R4,C1を並列接続した負帰還回路の作用によりオペアンプOA1の出力を包絡線検波する。式(3)から分かるように、ビートの大きさは加算する発振波と入力信号である長波の大きさにより変化する。ビート利得の概算を規定することは難しいが、長波検出回路14に1kHzを入力した場合の利得は、長波の利得に対して十分大きいもの(例えば12倍以上)としている。一方、容量C1においては長波(40kHz)に対して、ハイパスフィルタとして働くような十分大きい値が選択されており、これによって長波に対する長波検出回路14の利得は、1未満の十分に小さい値にされている。こうして得られた出力のビートは低周波増幅回路15で増幅され、イヤホン16に加えられる。
Further, the synthesized wave is inverted and amplified by the operational amplifier OA1, and at the same time, the output of the operational amplifier OA1 is envelope-detected by the action of the negative feedback circuit in which the diodes D1 and D2 whose characteristics are improved by the operational amplifier and R4 and C1 are connected in parallel. As can be seen from equation (3), the magnitude of the beat varies depending on the magnitude of the oscillation wave to be added and the long wave that is the input signal. Although it is difficult to specify an approximate beat gain, the gain when 1 kHz is input to the long
本実施の形態による長波検出回路14は、上記のような複合機能を1段のオペアンプ回路で実現したシンプルな回路構成と、有効な利得制御により、長波の入力への回り込みに基づく回路の発振を有効に抑制しつつ、ビートを安定かつ確実に生成できる。
The long
図2にビートの波形図を示す。本装置を標準電波が到来する位置で到来方向に向けると、その受信電界強度に応じた振幅のビートが生成され、イヤホン16により標準電波の受信状況を忠実に聴き取ることが可能である。一方、40/60kHzの標準電波が受信されない場合、又はノイズが受信されたような場合にはビートは発生しない。本実施の形態によれば、ビートと他のノイズとを音で有効に聴き分けることが可能であるため、電波探知の信頼性が格段に向上する。
FIG. 2 shows a beat waveform diagram. When this apparatus is directed in the direction of arrival at the position where the standard radio wave arrives, a beat having an amplitude corresponding to the received electric field strength is generated, and the
図3は他の実施の形態による長波検出回路14’の回路図であり、オペアンプOA1の入出力間にダイオードD1,D2を順方向に接続する他の場合を示している。図において、この場合のダイオードD1’及びD2’は上記図1の場合とは逆向きに接続されている。その他の構成については図1と同様で良い。この例では、オペアンプOA1の+入力端子の電位V1を基準として、合成波が高い側に振れたときは、オペアンプOA1の出力はV1より低い側に振れる関係にある。本回路でも図1と同様の長波検出回路として機能することは明らかである。 FIG. 3 is a circuit diagram of a long wave detection circuit 14 'according to another embodiment, and shows another case where diodes D1 and D2 are connected in the forward direction between the input and output of the operational amplifier OA1. In the figure, the diodes D1 'and D2' in this case are connected in the opposite direction to the case of FIG. Other configurations may be the same as in FIG. In this example, when the synthesized wave swings to the higher side with reference to the potential V1 of the + input terminal of the operational amplifier OA1, the output of the operational amplifier OA1 swings to the lower side than V1. It is obvious that this circuit also functions as a long wave detection circuit similar to FIG.
図4は実施の形態による長波探知装置(タイムウェーブロケータ)の外観図であり、以下に本装置を使用した標準電波の探知方法を説明する。電源(POWER)をONして後、本装置を水平又は垂直に持って向きを変え、受信感度(GAIN)と音量(VOLUME)を調整して、イヤホンにより標準電波の仕様に従ったビート(約1kHz)の断続音を聴く。 FIG. 4 is an external view of a long wave detection device (time wave locator) according to the embodiment, and a method for detecting a standard radio wave using this device will be described below. After turning on the power (POWER), hold the device horizontally or vertically, change the direction, adjust the reception sensitivity (GAIN) and volume (VOLUME), and use the earphone to meet the beat (about approx. Listen to 1kHz intermittent sound.
本装置をどの向きに向けてもビートの断続音が大きく聞こえる場合には,受信感度を小さく調整すると、音の強弱が分かり易くなり、電波の到来方向が分かる。逆に、どの向きに向けてもビートの断続音が小さい場合には、受信感度を大きくすると、音の強弱が分かり易くなり、電波の到来方向が分かる。 If the intermittent sound of the beat sounds loud regardless of the orientation of the device, adjusting the reception sensitivity to make it easier to understand the strength of the sound and the direction of arrival of the radio wave. Conversely, if the beat intermittent sound is small in any direction, increasing the reception sensitivity makes it easier to understand the strength of the sound and the direction of arrival of radio waves.
必要なら、聴き易い音色となるようにトーン(TONE)を調整できる。更に、地域や場所によっては、音の大きい方の周波数(FREQ:40/60kHz)を選択し、本装置の向きを変えながら、音の強弱が判断易いように、受信感度や、音量を調整することが可能である。ノイズが大きい場合は、本装置をノイズの小さくなる場所に移動して電波の来る方向を調べる。こうして、本装置の向きを変えつつビートの断続音が最大になるとき、本装置の向いている方向(矢印方向)が標準電波の到来方向である。 If necessary, the tone (TONE) can be adjusted so that the tone is easy to hear. Furthermore, depending on the area and location, select the frequency with the loudest sound (FREQ: 40/60 kHz), and adjust the reception sensitivity and volume so that it is easy to judge the strength of the sound while changing the orientation of the device. It is possible. If the noise is high, move the device to a place where the noise is low and check the direction of the radio wave. Thus, when the beat intermittent sound is maximized while changing the direction of the device, the direction in which the device is facing (arrow direction) is the arrival direction of the standard radio wave.
なお、上記実施の形態では、可聴帯域のビートを生成し、これをイヤホンで聴き分けたが、これに限らない。他にも、受信状態を光で表示しても良い。この場合は、ビートとノイズとを区別するために、好ましくは、フィルタ回路やDSP処理等を加える。 In the above embodiment, an audible band beat is generated and listened to with an earphone. However, the present invention is not limited to this. In addition, the reception state may be displayed with light. In this case, in order to distinguish between beat and noise, a filter circuit, a DSP process, and the like are preferably added.
また、上記実施の形態は、具体的数値例を伴って説明したが、本発明はこれらの数値例に限定されない。 Moreover, although the said embodiment was demonstrated with the specific numerical example, this invention is not limited to these numerical examples.
また、上記本発明に好適なる実施の形態を述べたが、本発明の思想を逸脱しない範囲内で各部の構成、制御、処理及びこれらの組み合わせの様々な変更が行えることは言うまでも無い。 Further, although the preferred embodiment of the present invention has been described, it goes without saying that various changes in the configuration, control, processing, and combination of each part can be made without departing from the spirit of the present invention.
10 長波探知装置(タイムウェーブロケータ)
11 バーアンテナ
12 受信回路
13 発振回路
14 長波検出回路
15 低周波増幅回路
16 イヤホン
SW 切替スイッチ
VR1〜VR3 ボリューム
10 Long wave detector (time wave locator)
Claims (4)
前記ビート生成回路の出力を増幅するオペアンプと、
前記オペアンプの入出力間と出力とに順方向に接続した第1,第2のダイオードと、
前記第2のダイオードの出力を前記オペアンプの入力に負帰還するRC並列回路とを備え、
前記オペアンプの出力を包絡線検波してビートを生成すると共に、該ビートに対する回路の利得を1以上とし、かつ長波帯に対する利得を1未満としたことを特徴とする長波検出回路。 A beat generation circuit that causes an oscillation wave of a predetermined frequency to act on a long wave that is an input signal and generates a beat having a frequency according to the frequency difference;
An operational amplifier for amplifying the output of the beat generation circuit;
First and second diodes connected in the forward direction between the input and output of the operational amplifier and the output;
An RC parallel circuit for negatively feeding back the output of the second diode to the input of the operational amplifier;
A long wave detection circuit characterized in that the output of the operational amplifier is envelope-detected to generate a beat, the gain of the circuit for the beat is 1 or more, and the gain for the long wave band is less than 1.
前記アンテナで受信した電波より所定周波数の長波を抽出し増幅する受信回路と、
前記長波に所定の発振波を作用させ、可聴帯域のビートを生成するビート生成回路と、
前記ビート生成回路の出力を増幅するオペアンプと、
前記オペアンプの入出力間と出力とに順方向に接続した第1,第2のダイオードと、
前記第2のダイオードの出力を前記オペアンプの入力に負帰還するRC並列回路とを備え、
前記オペアンプの出力を包絡線検波してビートを生成すると共に、該ビートに対する回路の利得を1以上とし、かつ長波帯に対する利得を1未満としたことを特徴とする長波探知装置。 A directional antenna;
A receiving circuit that extracts and amplifies long waves of a predetermined frequency from radio waves received by the antenna;
A beat generation circuit that causes a predetermined oscillating wave to act on the long wave and generates an audible beat;
An operational amplifier for amplifying the output of the beat generation circuit;
First and second diodes connected in the forward direction between the input and output of the operational amplifier and the output;
An RC parallel circuit for negatively feeding back the output of the second diode to the input of the operational amplifier;
A long wave detection device characterized in that an envelope is detected from the output of the operational amplifier to generate a beat, a gain of the circuit for the beat is 1 or more, and a gain for a long wave band is less than 1.
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