JP4864578B2 - 標準電波受信回路 - Google Patents

Description

本発明は、受信した長波標準電波を復調する標準電波受信回路に関する。

従来、長波標準電波に含まれる時刻情報に基づいて内部時刻を自動的に修正して表示する電波修正時計が知られている。このような電波修正時計には、標準電波を受信して、時刻情報を出力する受信回路が設けられている。このような受信回路として、アンテナで受信した標準電波に係る受信信号を増幅および復調し、所定の基準電圧と二値化して得られる時刻情報を出力する受信回路が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載の受信回路（ＲＦ受信部）では、まず、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に出力して増幅する。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、比較器により、受信信号と基準電圧との比較（二値化）が行われる。この際、比較器は、受信信号の電圧が、基準電圧よりも高い場合にはＨレベル（ハイレベル）の信号を出力し、基準電圧よりも低い場合にはＬレベル（ローレベル）の信号を出力する。これにより、標準電波を復調することができる。

特開２００６−６０８４９号公報

しかしながら、受信回路にて出力される基準電圧の電圧値は、当該受信回路の製造時においてばらつきが生じやすいため、受信した標準電波を適切に復調できない場合がある。
すなわち、比較器に入力する受信信号には、ノイズ等の影響により他の高周波成分が少なからず含まれる。ここで、基準電圧が、受信信号におけるピーク時（高電圧時）およびボトム時（低電圧時）の中間値に設定されている場合には、受信信号が当該高周波成分の影響により基準電圧を下回ったり上回ったりする頻度が低くなるので、標準電波に対する復調された信号の誤り率は小さくなる。しかしながら、基準電圧が、受信信号におけるピーク時およびボトム時の中間値よりも一方側に偏って設定されている場合には、高周波成分の影響を受けて、本来の標準電波に係る信号とは異なって、部分的にＨレベルまたはＬレベルの信号が出力されてしまう場合がある。このような場合、適切に受信信号を復調できないという問題がある。

本発明の目的は、適切に標準電波を復調することができる標準電波受信回路を提供することである。

前記した目的を達成するために、本発明の標準電波受信回路は、少なくとも時刻情報を含む標準電波を復調する受信手段と、前記受信手段を制御する制御信号を出力する制御手段とを備えた標準電波受信回路であって、前記受信手段には、受信した標準電波に係る受信信号を増幅する信号増幅部と、増幅された前記受信信号を整流する整流部と、整流された前記受信信号をろ波するフィルタ部と、ろ波された前記受信信号と基準電圧とから二値化した二値化信号を出力する比較部と、前記比較部にそれぞれ異なる前記基準電圧を出力可能に構成され、前記制御信号に基づいて、出力する前記基準電圧を切り替える基準電圧切替部とが設けられ、前記制御手段は、前記受信信号のピーク時電圧及びボトム時電圧の略中間値の前記基準電圧を前記基準電圧切替部が出力する際の当該基準電圧切替部の切替状態を示す切替状態情報を、前記標準電波の種類ごとに記憶する記憶手段を備え、前記制御手段は、受信される前記標準電波の種類と、前記切替状態情報とに基づいて、前記制御信号を出力することを特徴とする。

本発明によれば、基準電圧切替部は、制御手段が出力する制御信号に基づく基準電圧を、当該基準電圧切替部が出力可能な複数の基準電圧から選択して比較部に出力する。これによれば、基準電圧切替部が、受信する標準電波に応じた基準電圧を出力することができるので、標準電波を適切に復調することができる。

ここで、前述のように、標準電波受信回路の製造時のばらつき等に起因する個体差から、比較部に出力される基準電圧が、設計時の電圧とは異なってしまう場合がある。このような場合、基準電圧切替部が１つの基準電圧しか出力できないと、当該基準電圧切替部から出力される基準電圧が、受信された標準電波に係る受信信号のピーク時またはボトム時の電圧に近い場合に、比較部により出力される二値化信号と、標準電波に係る信号とが一致しない場合がある。
これに対し、本発明では、基準電圧切替部が、制御手段から入力する制御信号に基づいて、出力可能な複数の基準電圧のうちのいずれかを出力する。この際、基準電圧切替部が出力可能な複数の基準電圧の電圧値を、それぞれ予め測定し、当該電圧値に基づいて、基準電圧切替部により出力される基準電圧の電圧値が、受信する標準電波の受信信号のピーク時電圧及びボトム時電圧の略中間値となる電圧値となる場合の基準電圧切替部の切替状態を切替状態情報として記憶手段に記憶させておき、当該切替状態情報及び受信される標準電波の種類に基づいて、制御手段が制御信号を出力する。これにより、当該制御信号に応じて、基準電圧切替部が、受信される標準電波に適した基準電圧を出力することができる。従って、製造時のばらつき等により、出力される基準電圧が設計時の電圧値と異なる場合でも、基準電圧切替部が、受信設定された標準電波に適した基準電圧を比較部に出力することができるので、標準電波を適切に復調することができる。

本発明では、前記基準電圧切替部は、所定の電流を出力する電源部と、前記電源部から出力された電流の経路上に設けられた少なくとも１つの抵抗と、前記抵抗を挟む位置と、前記比較部とをそれぞれ接続する複数の経路上にそれぞれ設けられ、前記制御信号に応じて導通状態が切り替わる複数のスイッチング素子とを備えることが好ましい。

本発明によれば、制御手段から入力する制御信号に基づいて、基準電圧切替部を構成する複数のスイッチング素子の導通状態が切り替わることで、基準電圧を切り替えて比較部に入力させることができる。
例えば、電源部から出力される電流の経路上に設けられたある抵抗の前後と、比較部とを接続する２つの経路上にそれぞれスイッチング素子が設けられている場合、抵抗の前段側（電源部に近い側）の経路上のスイッチング素子を導通状態とし、後段側の経路上のスイッチング素子を非導通状態とすれば、電源部から出力された電流と抵抗とにより変化された電圧は、当該前段側のスイッチング素子を介して比較部に、基準電圧として入力する。この場合、当該基準電圧は、電源部から出力された電流の電圧値と同じ電圧値となる。一方、前段側のスイッチング素子を非導通状態とし、後段側のスイッチング素子を導通状態とすれば、電源部から出力された電流は、抵抗を介して前述の場合より低い電圧を生成し、後段側のスイッチング素子を導通して比較部に入力することとなり、当該比較部に入力する基準電圧は、前述の場合より低い電圧値となる。
これによれば、簡易な構成で、確実に複数種類の基準電圧を生成して、当該それぞれの基準電圧を比較部に入力させることができる。従って、標準電波受信回路の構成を簡略化することができる。

本発明では、当該標準電波受信回路には、前記制御手段から入力する前記制御信号をデコードするデコード部と、前記デコード部と前記複数のスイッチング素子とをそれぞれ個別に接続する複数の信号線とが設けられ、前記デコード部は、前記制御信号に基づいて、前記複数のスイッチング素子の導通状態を切り替える信号を、それぞれ個別に出力することが好ましい。

本発明によれば、デコード部が、入力する制御信号をデコードし、当該デコードされた制御信号に基づいて、各スイッチング素子の導通状態を切り替える信号を出力することにより、各スイッチング素子の導通状態を独立して切り替える。これによれば、複数種類の基準電圧から、制御信号に応じた基準電圧を比較部に、適切かつ確実に生成出力することができる。また、デコード部が、制御信号をデコードするので、制御手段から出力される制御信号を簡易な信号に設定することができ、通信される信号の信頼性を向上することができる。

本発明では、前記切替状態情報には、予め測定された前記各基準電圧の実測電圧値に基づく、前記標準電波の種類ごとの前記各スイッチング素子の導通状態が設定され、前記制御手段は、前記切替状態情報に基づいて、前記各スイッチング素子の導通状態を切り替える制御信号を出力することが好ましい。

本発明によれば、記憶手段には、基準電圧切替部が出力可能な基準電圧の実測電圧値に基づいて、受信される標準電波の種類ごとに適切な各スイッチング素子の導通状態が切替状態情報として記憶されている。そして、制御手段が、当該切替状態情報に基づいて、各スイッチング素子の導通状態を切り替える制御信号を出力することにより、当該標準電波受信回路にて受信される標準電波に対して適切な基準電圧を、基準電圧切替部が出力することができる。従って、受信される標準電波を一層適切に復調することができる。

本発明では、前記受信手段は、複数種類の前記標準電波のうち予め受信設定された標準電波を受信可能に構成され、前記記憶手段は、前記受信手段により受信される前記標準電波の種類を示す受信電波情報を記憶し、前記制御手段は、前記受信電波情報および前記切替状態情報に基づいて、前記制御信号を出力することが好ましい。

本発明によれば、受信手段によって受信される標準電波の種類を示す受信電波情報と、前述の切替状態情報に基づいて、制御手段が、受信手段に制御信号を出力する。これによれば、当該制御信号により、基準電圧切替部が、受信設定された標準電波に応じた基準電圧を確実に出力することができるので、受信された標準電波を一層適切に復調することができる。また、受信電波情報に他の標準電波の種類を設定することにより、当該他の標準電波を受信する標準電波受信回路を構成することができる。従って、標準電波受信回路の汎用性を向上することができる。

本発明では、前記受信手段と、前記制御手段とを接続するシリアル通信線を備え、前記制御手段は、前記シリアル通信線を介して、前記受信手段に前記制御信号をシリアル出力することが好ましい。
本発明によれば、受信手段と、当該受信手段に対して制御信号を出力する制御手段とが、シリアル通信線により接続されているので、これら受信手段と制御手段との接続に要する通信線の数を削減することができ、標準電波受信回路の構成を簡略化することができる。また、制御手段が、制御信号をシリアル出力することにより、通信速度の高速化および信号誤りの抑制を図ることができる。従って、基準電圧出力の応答性および信頼性を向上することができる。

また、基準電圧切替部が、前述の複数のスイッチング素子を備えて構成され、当該各スイッチング素子の導通状態を切り替える制御信号が複数ビットの信号で形成されている場合で、制御手段と受信手段とがパラレル通信線により接続されている場合には、当該スイッチング素子の数に応じて、パラレル通信線のうちのデータ線数が増加することとなり、標準電波受信回路の構成が複雑化する。これに対し、本発明では、制御手段と受信手段とがシリアル通信線により接続されているので、スイッチング素子の数に依らずに少なくとも１つのデータ線により、これら制御手段と受信手段とを接続することができる。従って、このような場合に、標準電波受信回路の構成を一層簡略化することができる。

本発明の標準電波受信回路によれば、基準電圧切替部が、出力可能な複数の基準電圧のうち、制御手段から入力する制御信号に応じた基準電圧を比較部に出力することができる。従って、基準電圧切替部が、受信する標準電波に適した基準電圧を比較部に出力することができ、標準電波を適切に復調することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
（１）受信回路１の構成
図１は、本実施形態に係る受信回路１の構成を示すブロック図である。
受信回路１は、長波標準電波（以下、「標準電波」と略す場合がある）を受信し、当該標準電波に含まれるＴＣＯ（Time Code Out）を復調して、外部に出力する標準電波受信回路である。この受信回路１は、図１に示すように、標準電波を受信して、当該標準電波に応じた受信信号を出力するアンテナ２と、アンテナ２から入力する受信信号を処理する受信手段３と、受信手段３を制御する制御手段４とを備えて構成されている。

（２）受信手段３の構成
図２は、受信手段３の構成を示す回路図である。
受信手段３は、図１および図２に示すように、同調回路３１と、第１増幅回路３２と、バンドパスフィルタ（Band-pass filter，以下、「ＢＰＦ」と略す場合がある）３３と、第２増幅回路３４と、包絡線検波回路３５と、ＡＧＣ（Auto Gain Control）回路３６と、復調回路３７と、ＶＲＥＦ切替回路３８と、デコード回路３９とを備えて構成されている。
同調回路３１は、コンデンサを備えて構成され、当該同調回路３１とアンテナ２とにより並列共振回路が構成される。この同調回路３１は、特定の周波数の電波をアンテナ２で受信させる。この同調回路３１により、アンテナ２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３２に出力される。なお、本実施形態の受信手段３では、日本の標準電波「ＪＪＹ」を受信可能に構成されている。

第１増幅回路３２は、本発明の信号増幅部に相当し、後述するＡＧＣ回路３６から入力する信号に応じてゲインを調整し、同調回路３１から入力する受信信号を一定の振幅としてＢＰＦ３３に入力するように増幅する。すなわち、第１増幅回路３２は、ＡＧＣ回路３６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。

ＢＰＦ３３は、所望の周波数帯の信号を抽出するフィルタである。すなわち、ＢＰＦ３３を介することにより、第１増幅回路３２から入力した受信信号から搬送波成分以外が除去される。このようなＢＰＦ３３は、並列接続された３つの水晶フィルタ３３１と、これらにそれぞれ接続される３つのスイッチ３３２とを備えて構成されており、スイッチ３３２の断続によって所望の信号の周波数を選択するように構成されている。
このうち、３つの水晶フィルタ３３１は、それぞれ４０ｋＨｚ、６０ｋＨｚ、７７．５ｋＨｚの周波数の信号をろ波する。これら水晶フィルタ３３１は、第１増幅回路３２の正相出力端子に接続され、第２増幅回路３４の入力端子に接続される。
なお、本実施形態では、ＢＰＦ３３は、水晶フィルタ３３１を備えて構成したが、アクティブフィルタで構成することも可能である。

第２増幅回路３４は、ＢＰＦ３３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。この第２増幅回路３４は、図２に示すように、アンプ３４１と、入力抵抗ＲＩＮとを備え、当該入力抵抗ＲＩＮの抵抗値は可変となっている。即ち、電源ＰＷとアンプ３４１との間に挿入された入力抵抗ＲＩＮは、互いに異なる抵抗値を有する複数の抵抗とこれら抵抗のそれぞれに設けられたスイッチ回路とから構成され、スイッチ回路は外部から制御できるように構成されている。

包絡線検波回路３５は、整流部としての整流器３５１と、フィルタ部としてのローパスフィルタ（Low-Pass Filter，ＬＰＦ）３５２とを備えて構成され、第２増幅回路３４から入力した受信信号を整流およびろ波し、ろ波して得られた包絡線信号を、ＡＧＣ回路３６および復調回路３７に出力する。
ＡＧＣ回路３６は、包絡線検波回路３５から入力した受信信号に基づいて、第１増幅回路３２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。

図３は、復調回路３７およびＶＲＥＦ切替回路３８の構成を示す回路図である。
復調回路３７は、本発明の比較部に相当し、図３に示すように、二値化コンパレータで構成され、２つの入力端子のうち、一方の入力端子は、包絡線検波回路３５に接続され、他方の入力端子は、ＶＲＥＦ切替回路３８に接続されている。そして、復調回路３７は、包絡線検波回路３５から入力する包絡線信号、および、ＶＲＥＦ切替回路３８から入力する所定電圧を有する基準電圧に基づいて、二値化信号すなわちＴＣＯ信号を出力する。

具体的に、復調回路３７は、包絡線信号の電圧が基準電圧を上回っている場合にはＨレベル（ハイレベル）の電圧を有する信号を、また、包絡線信号の電圧が基準電圧を下回っている場合には、Ｈレベルの信号より電圧値の低いＬレベル（ローレベル）の信号を、ＴＣＯ信号として、制御手段４のＴＣＯデコード部４１に出力する。なお、包絡線信号の電圧が基準電圧を上回っている場合にはＬレベルを、包絡線信号の電圧が基準電圧を下回っている場合にはＨレベルの信号を、ＴＣＯ信号として、制御手段４のＴＣＯデコード回路４１に出力するように構成することも可能である。

ＶＲＥＦ切替回路３８は、本発明の基準電圧切替部に相当し、定電圧源３８１から出力された電源電圧ＶＤＤから基準電圧ＶＲＥＦ１〜ＶＲＥＦ４を生成して、当該基準電圧を復調回路３７に出力する。このＶＲＥＦ切替回路３８は、定電圧源３８１と、当該定電圧源３８１およびグランドＧＮＤの間に配置される４つの抵抗Ｒ１〜Ｒ４と、これら４つの抵抗Ｒ１〜Ｒ４の間およびＲ４とグランドＧＮＤとの間と、復調回路３７との間に配置される４つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ４と、抵抗Ｒ４とグランドＧＮＤとの間に配置される定電流源３８２とを備えて構成されている。すなわち、定電圧源３８１および定電流源３８２は、本発明の電源部に相当する。

このうち、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、アナログスイッチで構成され、スイッチＳＷ１は、抵抗Ｒ１，Ｒ２の間と復調回路３７との間、スイッチＳＷ２は、抵抗Ｒ２，Ｒ３の間と復調回路３７との間、スイッチＳＷ３は、抵抗Ｒ３，Ｒ４の間と復調回路３７との間、また、スイッチＳＷ４は、抵抗Ｒ４とグランドＧＮＤとの間と、復調回路３７との間に、それぞれ配置されている。これら各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、デコード回路３９と、選択線ＳＥＬ１〜ＳＥＬ４を介して、それぞれ独立して接続されており、当該デコード回路３９から入力する信号に応じて、オン／オフ状態が切り替わるように構成されている。そして、これらスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうち、いずれか１つがオン状態（導通状態）となり、他のスイッチがオフ状態（非導通状態）となることにより、定電圧源３８１から出力された電源電圧ＶＤＤは、定電流源３８２から出力された電流ＩＳおよび抵抗Ｒにより電圧変化され、基準電圧ＶＲＥＦとなって復調回路３７に入力する。

このようなＶＲＥＦ切替回路３８は、スイッチＳＷ１のみがオン状態である場合に、最も高い電圧の基準電圧ＶＲＥＦ１を復調回路３７に出力する。そして、ＶＲＥＦ切替回路３８は、スイッチＳＷ２のみがオン状態である場合に、２番目に高い電圧の基準電圧ＶＲＥＦ２を出力し、また、スイッチＳＷ３のみがオン状態である場合に、３番目に高い電圧の基準電圧ＶＲＥＦ３を出力する。さらに、ＶＲＥＦ切替回路３８は、スイッチＳＷ４のみがオン状態である場合に、最も低い電圧の基準電圧ＶＲＥＦ４を出力する。

デコード回路３９は、後述する制御手段４と、シリアル通信線ＳＬを介して接続されている。そして、このデコード回路３９は、制御手段４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〜ＳＷ４のオン／オフ状態を設定する信号を、各選択線ＳＥＬ１〜ＳＥＬ４に出力する。

（３）制御手段４の構成
制御手段４は、前述のように、受信手段３の動作を制御するものであり、具体的に、受信手段３のデコード回路３９に対して、基準電圧ＶＲＥＦを切り替える制御信号を出力するほか、復調回路３７から入力するＴＣＯ信号をデコードして外部に出力するものである。この制御手段４は、図１に示すように、ＴＣＯデコード部４１と、記憶部４２と、制御部４３と、クロックを生成する水晶発振回路４４とを備えて構成されている。
ＴＣＯデコード部４１は、受信手段３の復調回路３７から入力するＴＣＯ信号をデコードして、当該ＴＣＯ信号に含まれる日付情報および時刻情報等を抽出する。そして、ＴＣＯデコード部４１は、抽出した日付情報および時刻情報を制御部４３に出力する。

図４は、記憶部４２の記憶内容を示す図である。具体的に、図４は、記憶部４２に記憶されたコードの内容を示すテーブルである。
記憶部４２は、制御手段４による受信手段３の制御等に必要な各種データやプログラム等を記憶する不揮発性メモリであり、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）で構成された記憶手段である。このような記憶部４２は、受信回路１の製造時に設定され、受信手段３で受信する標準電波の種類を受信電波情報として記憶している。また、当該記憶部４２は、前述のＶＲＥＦ切替回路３８から出力される基準電圧ＶＲＥＦの実測電圧値、および、標準電波の種類に基づいて設定されたコードのテーブル（図４）を記憶している。

具体的に、このテーブルは、図４に示すように、標準電波の種類ごとに、前述のデコード回路３９に出力する切替状態情報としてのコードが設定されている。この標準電波の種類ごとのコードは、ＶＲＥＦ切替回路３８の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフ状態を切り替えた後に出力される基準電圧ＶＲＥＦの電圧値に基づいて設定されている。
例えば、受信する標準電波が日本の標準電波「ＪＪＹ」である場合に対しては、２ビットのコードの各桁のうち上１桁目（ＶＲ１）が「１」であり、下１桁目（ＶＲ２）が「０」である「１０」という値が設定されている。同様にして、受信する標準電波がイギリスの標準電波「ＭＳＦ」、ドイツの標準電波「ＤＣＦ７７」およびアメリカの標準電波「ＷＷＶＢ」である場合に対しては、それぞれ「１１」、「０１」および「００」というコードが設定されている。

これらコードの設定に際しては、ＶＲＥＦ切替回路３８から、スイッチＳＷ１のみをオン状態とした場合に出力される基準電圧ＶＲＥＦ１の電圧値と、スイッチＳＷ２のみをオン状態とした場合に出力される基準電圧ＶＲＥＦ２の電圧値と、スイッチＳＷ３のみをオン状態とした場合に出力される基準電圧ＶＲＥＦ３の電圧値と、スイッチＳＷ４のみをオン状態とした場合に出力される基準電圧ＶＲＥＦ４の電圧値とを予め測定しておく。そして、各基準電圧ＶＲＥＦ１〜ＶＲＥＦ４の実測電圧値から、各標準電波を受信した際に復調回路３７に入力する受信信号におけるピーク時電圧とボトム時電圧との略中間値となる実測電圧値を選択する。

この後、選択された実測電圧値を出力する際の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフ状態を示すコードを、当該実測電圧値に対応する標準電波として設定する。このため、それぞれのコードを、受信手段３のデコード回路３９に出力することにより、当該コードに対応する選択信号に応じて各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフ状態が切り替わり、受信された標準電波に係る受信信号に適した電圧を有する基準電圧ＶＲＥＦが、ＶＲＥＦ切替回路３８から復調回路３７に出力される。このような基準電圧ＶＲＥＦに基づいて、復調回路３７により、当該コードに対応する標準電波の復調が適切に行われることとなる。

ここで、ＶＲＥＦ切替回路３８が復調回路３７に適切な電圧の基準電圧ＶＲＥＦを出力することの重要性について説明する。
図５は、元の波形から基準電圧ＶＲＥＦに応じて二値化された二値化信号を示す図である。具体的に、図５（Ａ）は、二値化信号に係る元の波形を示し、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の包絡線検波後の波形であり、図５（Ｃ）〜（Ｅ）は、図５（Ｂ）の信号と、基準電圧ＶＲＥＦ−Ａ，ＶＲＥＦ−Ｂ，ＶＲＥＦ−Ｃとによって二値化された二値化信号の波形である。
図５（Ａ）に示すようなＴＣＯ信号が含まれた標準電波を受信し、前述の受信手段３で包絡線検波を行った場合、図５（Ｂ）に示す波形のように、標準電波に含まれる搬送波成分等により、正確にＴＣＯ信号を復調することはできない。このため、復調回路３７により、包絡線検波後の信号と、所定電圧の基準電圧ＶＲＥＦとを比較して二値化するが、当該包絡線検波後の信号と、図５（Ｂ）に破線で示した電圧を有する基準電圧ＶＲＥＦ−Ａ、すなわち、包絡線検波後の信号におけるピーク時とボトム時との中間より高い電圧を有する基準電圧ＶＲＥＦ−Ａとを比較して二値化された二値化信号には、図５（Ｃ）中矢印で示すように、図５（Ａ）で示した元の波形と一致しない箇所が現れる。

一方、包絡線検波後の信号と、図５（Ｂ）に破線で示した電圧を有する基準電圧ＶＲＥＦ−Ｂ、すなわち、包絡線検波後の信号におけるピーク時とボトム時との中間より低い電圧を有する基準電圧ＶＲＥＦ−Ｂとを比較して二値化された二値化信号には、図５（Ｄ）中矢印で示すように、図５（Ａ）で示した元の波形と一致しない箇所が現れる。
これに対し、包絡線検波後の信号と、図５（Ｂ）に一点鎖線で示した電圧を有する基準電圧ＶＲＥＦ−Ｃ、すなわち、包絡線検波後の信号におけるピーク時とボトム時との中間の電圧を有する基準電圧ＶＲＥＦ−Ｃとを比較して二値化された二値化信号の波形は、図５（Ｅ）に示すように、図５（Ａ）で示した元の波形と略一致する。
このように、包絡線検波後の信号と、適切な電圧を有する基準電圧とで二値化することにより、標準電波を適切に復調することができる。

図６は、基準電圧と復調されたＴＣＯ信号のビット誤り率を示すグラフである。
また、このような標準電波に適した基準電圧ＶＲＥＦは、当該標準電波の各入力信号レベルにおいても適した基準電圧ＶＲＥＦとなる。
すなわち、受信手段３が、ある標準電波を受信して、当該標準電波に係るＴＣＯ信号を復調する際に、基準電圧ＶＲＥＦ１〜ＶＲＥＦ４のうち、最も高い電圧を有する基準電圧ＶＲＥＦ１が復調回路３７に入力した場合には、図６に示すように、どの入力信号レベルにおいても、元のＴＣＯ信号（受信される標準電波のＴＣＯ信号）に対するビット誤り率は、他の基準電圧ＶＲＥＦ２〜ＶＲＥＦ４が入力した場合に比べて最高となる。一方、３番目に高い電圧の基準電圧ＶＲＥＦ３が復調回路３７に入力した場合には、どの入力信号レベルにおいても、ビット誤り率は最低となる。よって、この場合、基準電圧ＶＲＥＦ３が、当該標準電波に対して最も適した基準電圧となる。
従って、受信対象の標準電波ごとに、ＶＲＥＦ切替回路３８から出力され、復調回路３７に入力する基準電圧を設定しておくことにより、復調されるＴＣＯ信号のビット誤り率を低くすることができ、標準電波の復調を適切に行うことができる。

図７〜図９は、基準電波に係るＴＣＯ信号の振幅を示す図である。具体的に、図７は、日本の標準電波「ＪＪＹ」に係るＴＣＯ信号の振幅を示す図であり、図８は、イギリスの標準電波「ＭＳＦ」に係るＴＣＯ信号の振幅を示す図であり、また、図９は、ドイツの標準電波「ＤＣＦ７７」に係るＴＣＯ信号の振幅を示す図である。
このようにして復調されるＴＣＯ信号においては、ピーク時とボトム時との電圧の差は、図７〜図９に示すように、各標準電波によって異なる。

具体的に、ピーク時の電圧値を１００％とした場合、ボトム時の電圧値は、日本の標準電波「ＪＪＹ」では１０％であり（図７参照）、イギリスの標準電波「ＭＳＦ」では０％であり（図８参照）、ドイツの標準電波「ＤＣＦ７７」では２５％である（図９参照）。
このため、各標準信号を受信して復調する際に、ＶＲＥＦ切替回路３８が、それぞれ同じ電圧を有する基準電圧ＶＲＥＦを復調回路３７に出力してしまうと、前述の場合と同様に、搬送波成分等のノイズによって、適切にＴＣＯ信号を取得することができなくなる可能性がある。

従って、標準電波を復調する際には、受信する標準電波の種類に応じて、適切な電圧レベルの基準電圧を、ＶＲＥＦ切替回路３８から復調回路３７に入力させる必要がある。このような理由から、記憶部４２には、受信する標準電波の種類に応じた適切な基準電圧ＶＲＥＦを出力させるために、当該基準電圧ＶＲＥＦを出力するＶＲＥＦ切替回路３８の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフ状態を示す２ビットのコードを記憶している。
なお、本実施形態では、記憶部４２は、ＥＥＰＲＯＭで構成したが、フラッシュメモリおよびＲＡＭ等の書き換えが可能な半導体メモリやヒューズ等で構成してもよい。

図１に戻り、制御部４３は、水晶発振回路４４から入力する駆動周波数に基づいて駆動し、受信手段３を制御するとともに、ＴＣＯデコード部４１から入力する日付情報や時刻情報を外部に出力する。具体的に、制御部４３は、記憶部４２を参照して、受信手段３により受信する標準電波の種類と、当該標準電波の種類に応じた２ビットのコードとを取得し、当該コードを受信手段３のデコード回路３９に出力する。なお、制御部４３と、デコード回路３９とは、前述のように、シリアル通信線ＳＬにより接続され、当該コードは、シリアル通信線ＳＬを介してデコード回路３９に入力する。これにより、受信する標準電波の種類に応じた基準電圧ＶＲＥＦを、デコード回路３９を介して、ＶＲＥＦ切替回路３８に出力させることができる。

ここで、制御部４３と受信手段３とのシリアル通信においては、制御部４３と受信手段３との間で双方向通信が可能な２線の同期式インターフェースを用いて、それぞれによる双方向のシリアル通信を行うようにしてもよい。このような場合、制御部４３から受信手段３に制御信号を出力した後、当該受信手段３が、受信および認識した制御信号を制御部４３に再度転送し、制御部４３にて出力した制御信号と入力した制御信号とのデータの差異を確認することで、より信頼性の高いシリアル通信を行うことができる。

（４）基準電圧ＶＲＥＦの設定
ここで、前述の基準電圧ＶＲＥＦの設定について説明する。
図１０は、基準電圧ＶＲＥＦを示すコードの設定処理の処理フローを示す図である。
受信回路１の製造時には、所定の基準電圧ＶＲＥＦを示す前述のコードが記憶部４２に書き込まれて記憶される。この基準電圧ＶＲＥＦのコードは、前述のように、標準電波に適した基準電圧ＶＲＥＦに対応するコードである。従って、受信回路１の製造時には、受信回路１が受信可能な標準電波のうち、各標準電波に応じた基準電圧ＶＲＥＦを示すコードを記憶部４２に記憶させるコード設定処理を実行する。

このコード設定処理では、図１０に示すように、まず、ＶＲＥＦ切替回路３８から出力される各基準電圧ＶＲＥＦ１〜ＶＲＥＦ４の電圧値を測定する（ステップＳ１１）。この後、測定された各電圧値に基づいて、基準電圧ＶＲＥＦ１〜ＶＲＥＦ４のうち、各標準電波に最も適する基準電圧ＶＲＥＦを決定する（ステップＳ１２）。そして、標準電波ごとに決定された基準電圧ＶＲＥＦを示すコードを、記憶部４２のＥＥＰＲＯＭに書き込んで記憶させる（ステップＳ１３）。これにより、各標準電波に適した基準電圧ＶＲＥＦを示すコードが、記憶部４２に記憶される。

なお、本実施形態では、各基準電圧ＶＲＥＦ１〜ＶＲＥＦ４の実測電圧値に基づいて、各標準電波に適した基準電圧ＶＲＥＦを決定したが、他の方法により、標準電波に応じた基準電圧ＶＲＥＦを決定してもよい。例えば、実際に標準電波を受信し、ＶＲＥＦ切替回路３８に各基準電圧ＶＲＥＦ１〜ＶＲＥＦ４を出力させて復調されたＴＣＯ信号のそれぞれのビット誤り率に基づいて、標準電波に応じた基準電圧ＶＲＥＦを決定してもよい。

（５）標準電波受信時処理
次に、標準電波受信時に、受信回路１にて実行される標準電波受信時処理について説明する。
図１１は、標準電波受信時処理の処理フローを示す図である。
標準電波受信時処理は、受信回路１が受信設定された標準電波を受信する際に実行され、当該標準電波に応じた基準電圧ＶＲＥＦを復調回路３７に出力するように設定した上で、当該標準電波を受信する処理である。
この標準電波受信時処理においては、図１１に示すように、制御手段４の制御部４３が、記憶部４２を参照し、受信設定された標準電波の種類を読込む（ステップＳ２１）。この後、制御部４３は、再び記憶部４２を参照し、取得した標準電波の種類に対応するコードを読込む。例えば、受信設定され、ステップＳ２１で取得された標準電波が、日本の標準電波「ＪＪＹ」である場合には、ステップＳ２２にて「１０」というコードが読込まれる。そして、制御部４３は、取得したコードを、シリアル通信線ＳＬを介して受信手段３のデコード回路３９に出力する（ステップＳ２３）。

一方、受信手段３のデコード回路３９は、シリアル通信線ＳＬを介して入力するコードをデコードする（ステップＳ２４）。そして、デコード回路３９は、当該デコードしたコードの内容に応じて、ＶＲＥＦ切替回路３８の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフ状態（導通状態）を切り替える信号を出力する。これにより、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフ状態がそれぞれ設定され、ＶＲＥＦ切替岐路３８が、受信設定された標準電波に応じた基準電圧ＶＲＥＦの出力が可能な状態に切り替えられる（ステップＳ２５）。そして、同調回路３１により、当該受信設定された標準電波に応じたアンテナ２の同調が行われ、当該アンテナ２により、当該標準電波の受信が行われる（ステップＳ２６）。

この状態では、定電圧源３８１から出力された電源電圧ＶＤＤは、定電流源３８２の電流ＩＳおよび抵抗Ｒ１〜Ｒ４により、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうち、選択されてオン状態（導通状態）に切り替えられたスイッチＳＷとを導通する過程で、所定の電圧に変換される。そして、当該所定の電圧は、基準電圧ＶＲＥＦとして復調回路３７に入力し、当該復調回路３７により、基準電圧ＶＲＥＦと、受信した標準電波に係る受信信号との二値化が行われる。これにより、ＴＣＯ信号が復調される。
なお、復調回路３７で復調されたＴＣＯ信号は、制御手段４のＴＣＯデコード部４１に出力されてデコードされる。このＴＣＯデコード部４１は、入力したＴＣＯ信号から日付情報および時刻情報等を抽出し、これらを制御部４３に出力する。そして、制御部４３は、入力した時刻情報等を受信回路１の外部に出力する。

（６）実施形態の効果
以上のような本実施形態の受信回路１によれば、以下の効果を奏することができる。
すなわち、受信回路１の受信手段３を構成するＶＲＥＦ切替部３８は、復調回路３７での標準電波に含まれるＴＣＯ信号の復調に利用される基準電圧ＶＲＥＦを、当該復調回路３７に出力する。このＶＲＥＦ切替回路３８は、出力可能な基準電圧ＶＲＥＦのうち、制御手段４の制御部４３からデコード回路３９を介して入力する信号に応じた電圧の基準電圧ＶＲＥＦを出力する。
これによれば、ＶＲＥＦ切替回路３８が、受信する標準電波の種類に応じた電圧の基準電圧ＶＲＥＦを出力することができるので、受信した標準電波に含まれるＴＣＯ信号を適切に復調することができる。

また、単一周波数の標準電波の受信においても、日本の標準電波「ＪＪＹ」（図７参照）に比べて、イギリスおよびドイツの各標準電波「ＭＳＦ」（図８参照）および「ＤＣＦ７７」（図９参照）は、同じ「１」を示す信号のパルス幅が、それぞれ３００ｍｓｅｃしか相違しない。このため、受信する標準電波ごとに適切な基準電圧ＶＲＥＦが設定されておらず、１つの基準電圧ＶＲＥＦのみが設定されている場合には、誤った二値化が行われてしまい、当該標準電波を適切に復調することができない。
さらに、イギリスの標準電波「ＭＳＦ」の「１」および「０」を示す信号におけるピーク時およびボトム時のパルス幅と、ドイツの標準電波「ＤＣＦ７７」の「１」および「０」を示す信号におけるピーク時およびボトム時のパルス幅とは、それぞれで同じであり、また、各標準電波「ＭＳＦ」および「ＤＣＦ７７」において、「１」を示す信号のピーク時およびボトム時のパルス幅と、「０」を示す信号のピーク時およびボトム時のパルス幅とは、それぞれ１００ｍｓｅｃしか相違しない。このため、適切な基準電圧ＶＲＥＦが設定されていない場合には、これら標準電波を適切に復調することができず、これにより、ビット誤り率が高くなってしまう。

これに対し、受信回路１では、記憶部４２に記憶された切替状態情報としてのコードに基づいて、制御部４３が制御信号を出力し、当該制御信号に基づいて、ＶＲＥＦ切替回路３８が、受信設定された標準電波に応じた基準電圧ＶＲＥＦを復調回路３７に出力するので、当該受信設定された標準電波を適切に復調することができ、元の波形に対する復調された信号（ＴＣＯ信号）のビット誤り率を低くすることができる。従って、パルス幅の差の小さい標準電波を一層適切に復調することができる。

また、ＶＲＥＦ切替回路３８は、所定電圧の電源電圧ＶＤＤを出力する定電圧源３８１と、当該電圧の経路上に配置された複数の抵抗Ｒ１〜Ｒ４と、当該抵抗Ｒ１，Ｒ２の間、抵抗Ｒ２，Ｒ３の間、抵抗Ｒ３，Ｒ４の間および抵抗Ｒ４とグランドＧＮＤとの間と、復調回路３７との間に配置される複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４と、抵抗Ｒ４とグランドＧＮＤとの間に配置された定電流源３８２とを備えて構成されている。そして、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、デコード回路３９と選択線ＳＥＬ１〜ＳＥＬ４を介して接続され、デコード回路３９から入力する信号に応じて、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフ状態が切り替わるように構成されている。
これによれば、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のうちの１つをオン状態とし、他のスイッチをオフ状態とすることにより、抵抗Ｒ１〜Ｒ４の少なくともいずれかを導通し、所定の電圧に変換された基準電圧ＶＲＥＦを復調回路３７に出力することができる。従って、複数種類の基準電圧ＶＲＥＦを切り替えて出力するＶＲＥＦ切替回路３８を簡易に構成することができる。

また、制御部４３から受信手段３に入力した制御信号は、デコード回路３９でデコードされる。このデコード回路３９は、デコードした制御信号に含まれる切替状態情報としてのコードに基づいて、各選択線ＳＥＬ１〜ＳＥＬ４に信号を出力し、ＶＲＥＦ切替回路３８の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフ状態を切り替える。
これによれば、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフ状態を個別に切り替えることができるので、ＶＲＥＦ切替部３８が、受信する標準電波に適した電圧の基準電圧ＶＲＥＦを、適切かつ確実に生成出力することができる。
また、制御手段４の制御部４３からデコード回路３９に入力する切替状態情報としてのコードは、２ビットのコードであり、当該コードに基づいてデコード回路３９が、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフ状態を切り替えるので、当該コードを簡略化することができるとともに、制御手段４と受信手段３との間の通信量を削減することができる。

また、制御手段４の記憶部４２に記憶され、受信設定された標準電波の種類に応じたコードは、各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフ状態の切り替えによりＶＲＥＦ切替回路３８から出力される各基準電圧の実測値に基づいて設定されている。すなわち、標準電波の種類に応じて適切な基準電圧が出力されるように各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフ状態を切り替えるように設定されている。
これによれば、制御部４３が、標準電波の種類に応じて、ＶＲＥＦ切替回路３８から出力可能な各基準電圧の実測電圧値に基づいて設定されたコードを、受信手段３のデコード回路３９に出力することにより、ＶＲＥＦ切替回路３８が、受信する標準電波に対して適切な基準電圧を出力することができる。従って、標準電波に含まれるＴＣＯ信号を適切に復調することができる。
さらに、ＶＲＥＦ切替回路３８が出力可能な基準電圧ＶＲＥＦ１〜ＶＲＥＦ４の各実測電圧値に基づいて、標準電波ごとにコードが設定されているので、受信回路１の製造時の個々のばらつきを補正することができる。従って、標準電波の受信特性を一層向上することができる。

また、記憶部４２は、受信回路１が受信する標準電波の種類を受信電波情報として記憶し、制御部４３は、当該受信電波情報に応じたコードを取得して、受信手段３のデコード手段３９に出力する。さらに、記憶部４２には、１つの標準電波に対応するコードだけでなく、複数の標準電波に対応したコードが記憶されている。
これによれば、受信する標準電波として記憶部４２に記憶された受信電波情報を変更することにより、他の標準電波の復調を行うことができる。従って、受信回路１の汎用性を向上することができる。

また、制御手段４と受信手段３との間は、シリアル通信線ＳＬにより互いに接続され、当該制御手段４の制御部４３は、受信手段３のデコード回路３９に対して、前述のコードをシリアル出力する。これによれば、コードが２ビットで設定されているのに対し、通信線のうちのデータ線を１つで済ませることができるので、ビット数ごとにデータ線を確保するパラレル通信を行う場合に比べ、データ線の本数を削減することができる。

（７）実施形態の変形
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
前記実施形態では、ＶＲＥＦ切替回路３８は、４種の基準電圧を出力可能に構成されているが、本発明はこれに限らない。すなわち、ＶＲＥＦ切替回路が出力可能な基準電圧の数および種類は、適宜設定してよい。

前記実施形態では、切替状態情報としてのコードを記憶する記憶部４３は、ＥＥＰＲＯＭで構成されるとしたが、本発明はこれに限らず、フラッシュメモリおよびヒューズ等の他の不揮発性メモリ、並びに、ＲＡＭ等の揮発性メモリで構成してもよい。すなわち、切替状態情報を記憶する記憶手段としての記憶部の形態は問わない。例えば、記憶部が、揮発性メモリで構成されている場合には、当該揮発性メモリに記憶された切替状態情報に基づいて、制御部４３が制御信号を出力するようにすればよい。

前記実施形態では、ＶＲＥＦ切替回路３８の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、アナログスイッチで構成され、デコード回路３９から選択線ＳＥＬ１〜ＳＥＬ４を介して入力する信号に応じてオン／オフ状態が切り替わるとしたが、本発明はこれに限らない。例えば、所定電圧の印加によってオン／オフ状態が切り替わる他のスイッチング素子で構成してもよい。

前記実施形態では、受信回路１は、日本の標準電波「ＪＪＹ」を受信可能に構成したが、他の標準電波を受信可能に構成してもよい。例えば、イギリス、ドイツおよびアメリカの各標準電波「ＭＳＦ」、「ＤＣＦ７７」および「ＷＷＶＢ」を受信可能としてもよく、これら以外の標準電波を受信可能に構成してもよい。

前記実施形態では、受信回路１は、周波数の変換を行わないストレート方式の受信回路として構成したが、本発明はこれに限らず、スーパーヘテロダイン方式の受信回路として構成してもよい。このような場合、受信周波数の切り替えは、バンドパスフィルタの切り替えではなく、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）の発振周波数または分周比の切り替えにて行えばよい。

本発明の一実施形態に係る受信回路の構成を示すブロック図。 前記実施形態における受信手段の構成を示す回路図。 前記実施形態における復調回路およびＶＲＥＦ切替回路の構成を示す回路図。 前記実施形態における記憶部の記憶内容を示す図。 （Ａ）二値化信号に係る元の波形を示す図。（Ｂ）二値化信号に係る包絡線検波後の波形を示す図。（Ｃ）包絡線検波後の波形に係る信号と、基準電圧とによる二値化信号の波形を示す図。（Ｄ）包絡線検波後の波形に係る信号と、基準電圧とによる二値化信号の波形を示す図。（Ｅ）包絡線検波後の波形に係る信号と、基準電圧とによる二値化信号の波形を示す図。 前記実施形態における基準電圧と復調されたＴＣＯ信号のビット誤り率を示すグラフ。 日本の標準電波「ＪＪＹ」に係るＴＣＯ信号の振幅を示す図。 イギリスの標準電波「ＭＳＦ」に係るＴＣＯ信号の振幅を示す図。 ドイツの標準電波「ＤＣＦ７７」に係るＴＣＯ信号の振幅を示す図。 前記実施形態におけるコードの設定処理の処理フローを示す図。 前記実施形態における標準電波受信時処理の処理フローを示す図。

符号の説明

１…受信回路、３…受信手段、４…制御手段、３２…第１増幅回路（増幅回路）、３７…復調回路（比較部）、３８…ＶＲＥＦ切替回路（基準電圧切替部）、３９…デコード回路（デコード部）、４２…記憶部（記憶手段）、３５１…整流器（整流部）、３５２…ＬＰＦ（フィルタ部）、３８１…定電圧源（電源部）、３８２…定電流源（電源部）、Ｒ１〜Ｒ４…抵抗、ＳＬ…シリアル通信線、ＳＷ１〜ＳＷ４…スイッチ（スイッチング素子）、ＳＥＬ１〜ＳＥＬ４…選択線（信号線）。

Claims (6)

1. 少なくとも時刻情報を含む標準電波を復調する受信手段と、前記受信手段を制御する制御信号を出力する制御手段とを備えた標準電波受信回路であって、
   前記受信手段には、
   受信した標準電波に係る受信信号を増幅する信号増幅部と、
   増幅された前記受信信号を整流する整流部と、
   整流された前記受信信号をろ波するフィルタ部と、
   ろ波された前記受信信号と基準電圧とから二値化した二値化信号を出力する比較部と、
   前記比較部にそれぞれ異なる前記基準電圧を出力可能に構成され、前記制御信号に基づいて、出力する前記基準電圧を切り替える基準電圧切替部とが設けられ、
   前記制御手段は、前記受信信号のピーク時電圧及びボトム時電圧の略中間値の前記基準電圧を前記基準電圧切替部が出力する際の当該基準電圧切替部の切替状態を示す切替状態情報を、前記標準電波の種類ごとに記憶する記憶手段を備え、
   前記制御手段は、受信される前記標準電波の種類と、前記切替状態情報とに基づいて、前記制御信号を出力することを特徴とする標準電波受信回路。
2. 請求項１に記載の標準電波受信回路において、
   前記基準電圧切替部は、
   所定の電流を出力する電源部と、
   前記電源部から出力された電流の経路上に設けられた少なくとも１つの抵抗と、
   前記抵抗を挟む位置と、前記比較部とをそれぞれ接続する複数の経路上にそれぞれ設けられ、前記制御信号に応じて導通状態が切り替わる複数のスイッチング素子とを備えることを特徴とする標準電波受信回路。
3. 請求項２に記載の標準電波受信回路において、
   当該標準電波受信回路には、
   前記制御手段から入力する前記制御信号をデコードするデコード部と、
   前記デコード部と前記複数のスイッチング素子とをそれぞれ個別に接続する複数の信号線とが設けられ、
   前記デコード部は、前記制御信号に基づいて、前記複数のスイッチング素子の導通状態を切り替える信号を、それぞれ個別に出力することを特徴とする標準電波受信回路。
4. 請求項２または請求項３に記載の標準電波受信回路において、
   前記切替状態情報には、予め測定された前記各基準電圧の実測電圧値に基づく、前記標準電波の種類ごとの前記各スイッチング素子の導通状態が設定され、
   前記制御手段は、
   前記切替状態情報に基づいて、前記各スイッチング素子の導通状態を切り替える制御信号を出力することを特徴とする標準電波受信回路。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の標準電波受信回路において、
   前記受信手段は、複数種類の前記標準電波のうち予め受信設定された標準電波を受信可能に構成され、
   前記記憶手段は、前記受信手段により受信される前記標準電波の種類を示す受信電波情報を記憶し、
   前記制御手段は、
   前記受信電波情報および前記切替状態情報に基づいて、前記制御信号を出力することを特徴とする標準電波受信回路。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の標準電波受信回路において、
   前記受信手段と、前記制御手段とを接続するシリアル通信線を備え、
   前記制御手段は、前記シリアル通信線を介して、前記受信手段に前記制御信号をシリアル出力することを特徴とする標準電波受信回路。

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