JP5044343B2 - Radio correction clock - Google Patents
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Description
本発明は、複数の標準電波を受信することができる電波修正時計に関し、特にフィルタ回路を有する電波修正時計に関するものである。 The present invention relates to a radio-controlled timepiece capable of receiving a plurality of standard radio waves, and more particularly to a radio-controlled timepiece having a filter circuit.
現在、日本やアメリカ、ドイツ等の各国において、時刻情報入りの標準電波が送出されており、この標準電波を受信する時刻受信装置の一種として、計時時刻を修正する電波修正時計が実用化されている。 Currently, standard radio waves with time information are being sent out in countries such as Japan, the United States, and Germany. Radio correction clocks that correct timekeeping time have been put to practical use as a type of time receiver that receives these standard radio waves. Yes.
標準電波は1分間を1フレームとして1月1日からの累積日数から時、分までの時刻データをバイナリーコードで直列に送出している。具体的には1秒間に1つの矩形パルスで搬送波を振幅変調し、矩形パルスのパルス幅で”0”、”1”等を表現している。(以降、この矩形パルスのことをタイムコードと呼ぶ。)
そして、この”0”、”1”等の組み合わせで時刻情報が表わされるため、電波修正時計において、標準電波を受信し、その中からタイムコードを抽出することで、正確な時刻情報を得ることができる。
Standard radio waves are sent serially in binary code as time data from the cumulative number of days since January 1 to hours and minutes, with one frame being one minute. Specifically, the carrier wave is amplitude-modulated by one rectangular pulse per second, and “0”, “1”, etc. are expressed by the pulse width of the rectangular pulse. (Hereafter, this rectangular pulse is called a time code.)
Since the time information is represented by a combination of “0”, “1”, etc., the radio-controlled timepiece receives the standard radio wave and extracts the time code from it to obtain accurate time information. Can do.
標準電波は国によって重畳されているタイムコードのパルス幅および搬送波の周波数が異なる。例えば、日本における標準電波は、タイムコードのパルス幅は200ms、500ms、800msの3種類であり、その搬送波周波数は40kHzおよび60kHzの2種類が使用されている。一方、ドイツにおける標準電波は、タイムコードのパルス幅は100ms、200ms、1000msの3種類であり、搬送波周波数は77.5kHzである。 Standard radio waves have different time code pulse widths and carrier wave frequencies depending on the country. For example, standard radio waves in Japan have three types of time code pulse widths of 200 ms, 500 ms, and 800 ms, and two carrier frequencies of 40 kHz and 60 kHz are used. On the other hand, standard radio waves in Germany have three types of time code pulse widths of 100 ms, 200 ms, and 1000 ms, and the carrier frequency is 77.5 kHz.
電波修正時計の受信回路は、一般的にストレート方式が用いられる。そのブロック図を図9に示す。1はアンテナ、2は同調部、3は増幅回路、5はフィルタ回路、6は検波回路を示している。
アンテナ1および同調部2で同調を取り、標準電波を受信する。そして受信した標準電波を増幅回路3で増幅し、フィルタ回路5で必要な周波数成分だけを通過させた後、検波回路6で包絡線を抽出し、タイムコードを得る。
高い受信感度を得るためには、フィルタ回路5に高いQ値が求められる。このため、フィルタ回路5には、水晶振動子を使用した所謂水晶フィルタ回路が用いられる。
Q値とは、振動の状態を表すものであって、共振のピークを示す値として知られるものである。このQ値が高いほどピークが鋭くなる。
A straight system is generally used for the reception circuit of the radio-controlled timepiece. The block diagram is shown in FIG.
Tuning is performed by the
In order to obtain high reception sensitivity, the
The Q value represents a state of vibration and is known as a value indicating a resonance peak. The higher the Q value, the sharper the peak.
ストレート方式の受信回路は、簡単な構成で標準電波の受信が可能となるが、フィルタ回路5に水晶フィルタ回路を用いる場合、高いQ値を得られる反面、複数の周波数の標準電波を受信するには不向きとなる。
それは、水晶フィルタ回路が通過させる周波数が、使用する水晶振動子の特性により1つに決まってしまうため、複数の周波数に対して使用する場合には、その周波数の数だけ水晶振動子を使用する必要があるためである。
つまり、複数の周波数の標準電波を受信するには、その周波数の数だけ水晶振動子を設置しなければならず、回路規模の増大を招いてしまう。
The straight receiving circuit can receive standard radio waves with a simple configuration. However, when a crystal filter circuit is used for the
This is because the frequency that the crystal filter circuit passes is determined to be one by the characteristics of the crystal resonator to be used. Therefore, when using for a plurality of frequencies, the same number of crystal resonators are used. This is necessary.
That is, in order to receive standard radio waves having a plurality of frequencies, it is necessary to install as many crystal resonators as the number of the frequencies, resulting in an increase in circuit scale.
そこで複数の周波数の標準電波を効率よく受信する方式として、スーパーヘテロダイン方式が用いられている。スーパーへテロダイン方式とは、混合回路を用いて周波数変換を行うことにより、複数の周波数の信号を同一の周波数に変換して扱う方式のことであり、
様々な技術が考案されている(例えば特許文献1参照。)。
Therefore, the superheterodyne method is used as a method for efficiently receiving standard radio waves having a plurality of frequencies. The superheterodyne system is a system that converts signals of multiple frequencies into the same frequency and handles them by performing frequency conversion using a mixing circuit.
Various techniques have been devised (for example, see Patent Document 1).
ここで特許文献1に示した従来技術を、図10を用いて説明する。図10は、特許文献1に示した従来技術を、説明しやすいようにその主旨が変わらない範囲で簡略化した図である。4は混合回路、7は制御部、8は局部発振回路を示している。なお、すでに説明した構成には同一の番号を付与している。
Here, the prior art shown in
図10に示した受信回路は、異なる2つの周波数(周波数f1またはf2)の標準電波を受信する。制御部7は、受信する標準電波の周波数に応じて、選局命令信号を同調部2へ出力する。同調部2は、入力された選局命令信号に従って同調周波数を設定する。このようにして、アンテナ1および同調部2は、複数の周波数の標準電波を受信する。
The receiving circuit shown in FIG. 10 receives standard radio waves having two different frequencies (frequency f1 or f2). The
増幅回路3は、受信した信号を増幅し、混合回路4へ出力する。混合回路4は、増幅回路から入力される信号と、局部発振回路8から入力される信号とを混合し、それらの周波数の和と差とにあたる周波数の信号を出力する。これらの成分のうち、どちらか片方を信号として使用することになるが、特許文献1に示した従来技術によれば、局部発振回路8の発振周波数f0を(f1+f2)/2とすることで、受信する周波数によらず一定の中間周波数の信号を出力することができる。(以降、中間周波数をfiと表わし、周波数fiの信号を中間周波数信号と呼ぶ。)
その後、フィルタ回路5で必要な周波数成分だけを通過させた後、検波回路6で包絡線を抽出し、タイムコードを得る。
The
After that, only the necessary frequency components are passed through the
このように、混合回路4を用いて周波数変換を行い、複数の周波数の信号をほぼ等しい周波数に変換することで、ひとつのフィルタ回路5を、全ての周波数の標準電波に対して使用することができる。もちろん、フィルタ回路5に水晶フィルタ回路を用いてもよく、その場合であっても、複数の水晶振動子は必要ない。
このような構成は、特に、高感度な電波修正時計の受信回路において、スーパーへテロダイン方式は、回路の簡素化、外付け部品点数の削減など点で大きなメリットを持っている。
Thus, by performing frequency conversion using the mixing circuit 4 and converting signals of a plurality of frequencies into substantially equal frequencies, one
Such a configuration has a great merit in the super-heterodyne method particularly in the reception circuit of a high-sensitivity radio-controlled timepiece in terms of simplifying the circuit and reducing the number of external parts.
特許文献1に示した従来技術は、フィルタ回路5に水晶フィルタ回路を用いて複数の周波数の標準電波を受信する場合においても、1つの水晶振動子で高いQ値のフィルタを得ることができ、高いSN比を実現できるが、受信するタイムコードによって受信感度に差が出てしまうことがわかった。
それは、入力される信号の周波数帯域幅に対してフィルタ回路の通過帯域幅が十分に広くない場合、受信に必要なスペクトル成分までカットされてしまい、搬送波の包絡線である検波波形を抽出した時に、その包絡線になまりが生じてしまうためである。
The conventional technique shown in
That is, when the pass bandwidth of the filter circuit is not sufficiently wide with respect to the frequency bandwidth of the input signal, the spectral components necessary for reception are cut off, and the detection waveform that is the envelope of the carrier wave is extracted. This is because the envelope is rounded.
ここで包絡線になまりが生じてしまう理由について説明する。
図11は、61はタイムコードのスペクトルを、62は搬送波をタイムコードによって振幅変調した標準電波のスペクトルを、63は中間周波数信号のスペクトルをそれぞれ模式的に示した図である。図の横軸は周波数を、縦軸は電力を示している。
搬送波周波数は、例えば、40kHzおよび60kHzであり、その周波数をfcとすると、標準電波のスペクトルはこのfcを中心に、タイムコードのスペクトルと同じスペクトル形状となる。
Here, the reason why the envelope is rounded will be described.
FIG. 11 schematically shows a
The carrier wave frequencies are, for example, 40 kHz and 60 kHz. If the frequencies are fc, the spectrum of the standard radio wave has the same spectrum shape as the time code spectrum, centered on fc.
混合回路4によって周波数変換を行うと、スペクトルの中心周波数は変化するが、そのスペクトル形状は変わらない。そのため、中間周波数信号のスペクトルは中間周波数fiを中心に、タイムコードのスペクトルと同じスペクトル形状となる。
このようなスペクトル形状を持った中間周波数信号から、検波回路などによって包絡線を抽出することによってタイムコードを得ることができる。この操作は周波数軸で考えると、標準電波のスペクトルを、その形状を変えることなく中心周波数を0Hzへ戻す操作に相当する。この操作によって中間周波数信号は元のタイムコードと同じスペクトルとなり、その波形は当然、タイムコードと同じ波形となる。
しかしSN比を向上させるためにQ値の高いフィルタ回路を通すと、図11に示した中間周波数信号のスペクトル形状が変化してしまう。つまり、本来受信に必要な中間周波数信号の周波数成分まで除去されてしまうのである。検波回路などによってスペクトルの中心周波数を0Hzへ戻しても、そのスペクトル形状は元のタイムコードのスペクトル形状とは異なり、その時の波形も元のタイムコードとは異なる。
When the frequency conversion is performed by the mixing circuit 4, the center frequency of the spectrum changes, but the spectrum shape does not change. Therefore, the spectrum of the intermediate frequency signal has the same spectrum shape as that of the time code spectrum, centering on the intermediate frequency fi.
A time code can be obtained by extracting an envelope from an intermediate frequency signal having such a spectral shape by a detection circuit or the like. Considering the frequency axis, this operation corresponds to an operation for returning the center frequency to 0 Hz without changing the shape of the spectrum of the standard radio wave. By this operation, the intermediate frequency signal has the same spectrum as the original time code, and the waveform thereof is naturally the same waveform as the time code.
However, if a filter circuit having a high Q value is passed to improve the S / N ratio, the spectrum shape of the intermediate frequency signal shown in FIG. 11 will change. That is, even the frequency component of the intermediate frequency signal that is originally required for reception is removed. Even if the center frequency of the spectrum is returned to 0 Hz by a detection circuit or the like, the spectrum shape is different from the spectrum shape of the original time code, and the waveform at that time is also different from the original time code.
その結果、復元されるタイムコードは元のタイムコードと比べると、主に高い周波数成分が除去されているため、その波形は角が丸くなり、なまったような形になってしまう。 As a result, since the restored time code has a higher frequency component mainly removed than the original time code, the waveform has rounded corners and becomes distorted.
つまり、SN比を高くするためにはフィルタ回路のQ値は高い方が良いが、フィルタ回路のQ値が高過ぎると回路の応答性が悪くなり、タイムコードがなまってしまう。SN比と応答性とは、トレードオフの関係になっているのである。 That is, in order to increase the S / N ratio, it is better that the Q value of the filter circuit is high. However, if the Q value of the filter circuit is too high, the response of the circuit deteriorates and the time code is lost. The SN ratio and responsiveness are in a trade-off relationship.
一般に電波時計においては、検波波形を比較器によって波形整形することでタイムコードを得る。前述したようにこのタイムコードのパルス幅を読み取ることによって時刻情報を得るが、検波波形がなまってしまうとタイムコードのパルス幅が変化してしまい、受信感度の悪化を引き起こす。すなわち、SN比と応答性との関係で、受信感度が最高となるベストなQ値が存在するのである。
そして、そのベストなQ値は、受信する信号の帯域幅、すなわちタイムコードに依存することになる。パルス幅の狭いタイムコードを受信する場合には、パルス幅の広いタイムコードを受信する場合より広い通過帯域幅がフィルタ回路に求められることになる。タイムコードによって、受信感度が最高となるQ値が異なるのである。
In general, in a radio timepiece, a time code is obtained by shaping a detected waveform with a comparator. As described above, the time information is obtained by reading the pulse width of the time code. However, if the detected waveform is lost, the pulse width of the time code is changed, and the reception sensitivity is deteriorated. That is, there is a best Q value with the highest reception sensitivity due to the relationship between the SN ratio and the responsiveness.
The best Q value depends on the bandwidth of the received signal, that is, the time code. When a time code with a narrow pulse width is received, a wider pass bandwidth is required for the filter circuit than when a time code with a wide pulse width is received. The Q value with the highest reception sensitivity differs depending on the time code.
しかし、特許文献1に示した従来技術は、フィルタ回路5のQ値が、受信するタイムコードによらず一定であるため、あるタイムコードを受信する場合には、Q値が高すぎ、またある別のタイムコードを受信する場合にはQ値が低すぎといった状態となり、結果的に受信感度の低下を引き起こしてしまう。
However, in the prior art shown in
本発明は上記問題点を解決するものであり、その目的とするところは、同一の電波修正時計で複数のタイムコードを受信する環境において、受信するタイムコードに応じてフィルタ回路のQ値を最適な値に切り換えることによって、あらゆる標準電波を受信する場合においても高い受信感度を実現できる電波修正時計を提供するところにある。 The present invention solves the above-mentioned problems, and the object is to optimize the Q value of the filter circuit according to the received time code in an environment where a plurality of time codes are received by the same radio-controlled timepiece. The present invention is to provide a radio-controlled timepiece that can realize high reception sensitivity even when receiving any standard radio wave by switching to a different value.
上記の課題を解決するため、本発明の電波修正時計は、以下のような構成を採用する。 In order to solve the above problems, the radio-controlled timepiece of the present invention employs the following configuration.
電波信号を受信するためのアンテナと、
電波信号を同調させる同調部、同調部の同調データを設定する選局命令信号を送る制御部、電波信号から所定の信号通過帯域を抽出するフィルタ回路、フィルタ回路で抽出された信号を検波する検波回路、からなる複数の標準電波を受信する受信回路と、
を有する電波修正時計において、
フィルタ回路は、Q値の変更が可能であり、制御部からの選択命令信号により、受信するタイムコードのパルス幅の種類に応じて、フィルタ回路のQ値を変更することを特徴とする。
An antenna for receiving radio signals,
Tuning unit to tune the radio signal, the control unit sends a tuning command signal for setting the tuning data of the tuning unit, a filter circuit for extracting a predetermined signal pass band from the radio wave signal, detecting for detecting a signal extracted by the filter circuit circuit, a receiving circuit for receiving a plurality of standard radio waves consisting of,
In the radio-controlled watch with
The filter circuit can change the Q value, and changes the Q value of the filter circuit according to the type of the pulse width of the time code to be received by a selection command signal from the control unit .
受信回路は、スーパーヘテロダイン方式で構成されていることを特徴とする。The receiving circuit is configured by a superheterodyne system.
フィルタ回路は、それぞれの信号通過帯域でも増幅率は、ほぼ等しいことを特徴とする。The filter circuit is characterized in that the amplification factor is substantially equal even in each signal passband.
基準発振器と、基準発振器の出力周波数を発振出力基準周波数として発振する局部発振回路と、局部発振回路で作られた局発周波数と電波信号とをミキシングする混合回路と、を有し、フィルタ回路の信号通過帯域の中心周波数は、混合回路で作られた中間周波数とほぼ同一の周波数であることを特徴とする。 A reference oscillator, a local oscillation circuit that oscillates using the output frequency of the reference oscillator as an oscillation output reference frequency, and a mixing circuit that mixes the local oscillation frequency generated by the local oscillation circuit and a radio signal, The center frequency of the signal passband is substantially the same as the intermediate frequency created by the mixing circuit.
フィルタ回路が有する複数の信号通過帯域同士は、その中心周波数がほぼ等しいことを特徴とする。 The plurality of signal passbands included in the filter circuit are characterized in that their center frequencies are substantially equal.
外部入力手段を有し、制御部は、外部入力手段からの情報に基づいて選局命令信号を出力することを特徴とする。 It has an external input means, and a control part outputs a channel selection command signal based on information from an external input means.
本発明の電波修正時計に用いるフィルタ回路は、複数の信号通過帯域を作り出すための複数の構成要素と、この構成要素同士の接続を切り換える切換手段を有している。
このような構成とすることにより、複数の標準電波を受信する際に、タイムコードに応じた最適なQ値を得ることができ、あらゆるタイムコードにおいて良好な受信感度を得ることが可能となる。
The filter circuit used in the radio-controlled timepiece of the present invention has a plurality of components for creating a plurality of signal pass bands and a switching means for switching the connection between these components.
With such a configuration, when receiving a plurality of standard radio waves, it is possible to obtain an optimum Q value corresponding to the time code, and it is possible to obtain good reception sensitivity in any time code.
以下、本発明の電波修正時計の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の実施形態においては、受信したタイムコードを時刻情報へ変換する作業は、マイコンを使って行う場合を例にして説明する。なお、以下の説明にあたって、同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。 Hereinafter, embodiments of the radio-controlled timepiece of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiment of the present invention, the operation of converting the received time code into time information will be described using a microcomputer as an example. In the following description, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
[全体構成の説明:図1〜図7]
本発明の電波修正時計の第1の実施形態では、図1から図7を参照して説明する。まず、図1は、本発明の電波修正時計のブロック図を示す。1はアンテナ、11は受信回路、12はマイコン、13は時刻表示部を示している。
アンテナ1および受信回路11で標準電波を受信し、タイムコードを得る。そしてマイコン12でタイムコードを時刻情報へ変換し、時刻表示部13を制御することで、正確な時刻を表示することができる。
本発明の電波修正時計では、日本の標準電波である60kHzと、ドイツの標準電波である77.5kHzとの2種類の標準電波を受信するものとして説明する。
[Description of Overall Configuration: FIGS. 1 to 7]
A first embodiment of the radio-controlled timepiece of the present invention will be described with reference to FIGS. First, FIG. 1 shows a block diagram of a radio-controlled timepiece according to the present invention.
The standard radio wave is received by the
The radio-controlled timepiece of the present invention will be described on the assumption that it receives two types of standard radio waves, 60 kHz which is a Japanese standard radio wave and 77.5 kHz which is a German standard radio wave.
[受信回路の全体説明:図2]
図2は、図1に示す受信回路11の内部およびその接続を説明するためのブロック図である。図2において、2は同調部、3は増幅回路、4は混合回路、5はフィルタ回路、6は検波回路、7は制御部、8は局部発振回路である。また、9はスイッチを示している。
アンテナ1および同調部2で同調を取り、標準電波を受信する。そして、アンテナで受信した標準電波を増幅回路3で増幅して混合回路4に出力する。混合回路4は、増幅回路
3からの信号と局部発振回路8から入力される信号とを混合し、フィルタ回路5に出力する。フィルタ回路5で必要な周波数成分だけを通過させた後、検波回路6で包絡線を抽出し、搬送波に重畳されているタイムコードを復元し、復元したタイムコードをマイコン12へ出力する。マイコン12は、受信ICから入力されたタイムコードから、時刻情報を抽出して、時刻表示部13を制御する。
[Overall description of receiving circuit: FIG. 2]
FIG. 2 is a block diagram for explaining the inside of the receiving
Tuning is performed by the
高い受信感度を得るためには、フィルタ回路5に高いQ値が求められる。このため、フィルタ回路5には、水晶振動子を使用した所謂水晶フィルタ回路が用いられる。
スイッチ9は、外部操作による受信局変更手段であり、通常は”L”レベルを出力している。そしてスイッチが挿下されている場合のみ、”H”レベルの信号を制御部7へ出力する。ここで信号の”H”レベルおよび”L”レベルはそれぞれ、信号線の電圧レベルが高い状態と低い状態とを表わしている。
In order to obtain high reception sensitivity, the
The switch 9 is a receiving station changing means by an external operation, and normally outputs “L” level. Only when the switch is inserted, an “H” level signal is output to the
制御部7は、受信する標準電波の周波数に応じて選局命令信号を同調部2とフィルタ回路5と局部発振回路8とへ出力する。選局命令信号は、日本の標準電波の受信時には”H”レベル、ドイツの標準電波の受信時には”L”レベルとなる。
The
スイッチ9から”L”レベルの信号が入力されている場合には、前回の受信時と同じ信号を選局命令信号として出力し、スイッチ9から”H”レベルの信号が入力された場合には、前回の受信時と反対の信号を選局命令信号として出力する。
例えば、前回日本の標準電波を受信していた場合、スイッチ9からの信号が”L”レベルであれば前回と同じ”H”レベルを出力し、スイッチ9からの信号が”H”レベルであれば”L”レベルを出力する。
When the “L” level signal is input from the switch 9, the same signal as the previous reception is output as the channel selection command signal, and when the “H” level signal is input from the switch 9 The signal opposite to the previous reception is output as a channel selection command signal.
For example, if the Japanese standard radio wave was received last time, if the signal from the switch 9 is “L” level, the same “H” level as the previous time is output, and the signal from the switch 9 is “H” level. “L” level is output.
[同調部の説明:図2、図3]
同調部2は、選局命令信号に従って、アンテナ1との同調をとる。同調部2の回路例を図3に示す。図3において、21、22は容量素子、23、24はスイッチ、10は接地(GNDレベル、例えば0V)を示している。
容量素子21、22は、それぞれ、アンテナ1と日本の標準電波である60kHzおよびドイツの標準電波である77.5kHzで共振するように容量値が設定されている。
”H”レベルの選局命令信号を受けた場合には、スイッチ23を閉じ、スイッチ24を開放することで、60kHzの標準電波を受信する。また”L”レベルの選局命令信号を受けた場合には、スイッチ23を開放してスイッチ24を閉じることで77.5kHzの標準電波を受信する。
このようにして、同調部2に選局命令信号を入力することで所定の周波数の標準電波を受信する。
[Description of tuning unit: FIGS. 2 and 3]
The
When an “H” level channel selection command signal is received, the standard radio wave of 60 kHz is received by closing the
In this way, a standard radio wave having a predetermined frequency is received by inputting a tuning command signal to the
混合回路4は、増幅回路3から入力される信号と、局部発振回路8から入力される信号とを混合し、それらの和と差にあたる成分の信号を出力する。これらの成分のうち、どちらか片方を信号として使用することになるが、ここでは差の成分を使用する。
このとき、局部発振回路8から出力される信号の周波数は、制御部7から入力される選局命令信号に従って設定される。つまり、”H”レベルの選局命令信号が入力された場合には、60kHz+Δfの周波数の信号を出力し、”L”レベルの選局命令信号が入力された場合には77.5kHz+Δfの周波数の信号を出力する。
その結果、混合回路4からは、受信する標準電波の周波数によらず、一定の周波数Δfの信号がフィルタ回路5に出力される。
The mixing circuit 4 mixes the signal input from the
At this time, the frequency of the signal output from the
As a result, a signal having a constant frequency Δf is output from the mixing circuit 4 to the
[フィルタ回路の説明:図2、図4、図5、図6]
フィルタ回路5は、不要な周波数成分を除去し、必要な周波数成分のみを検波回路6に出力する。フィルタ回路5の回路例を図4に示す。図4において、51は水晶振動子、5
2はQ値減衰用の抵抗素子であり、ダンピング抵抗と呼ぶ。53は帰還抵抗、54は演算増幅器である。55はQ値調整用抵抗、56は増幅率調整用抵抗、57、58はスイッチを示している。演算増幅器54において、541は正の入力端子(以降INPと呼ぶ)、542は負の入力端子(以降INNと呼ぶ)を示している。
[Description of Filter Circuit: FIGS. 2, 4, 5, and 6]
The
フィルタ回路5は、複数の信号通過帯域を作り出すための複数の構成要素を有している。また、それら構成要素を切り換える切換手段も有している。図4に示すフィルタ回路5の例では、ダンピング抵抗52、Q値調整用抵抗55、帰還抵抗53、増幅率調整用抵抗56が信号通過帯域を作り出すための複数の構成要素である。
ダンピング抵抗52とQ値調整用抵抗55とを並列接続するかどうかを切り換える切換手段として、スイッチ57が設けてあり、帰還抵抗53と増幅率調整用抵抗56とを並列接続するかどうかを切り換える切換手段として、スイッチ58が設けてある。
The
As a switching means for switching whether or not the damping
図5は、水晶振動子51の等価回路を示している。511は等価直列抵抗、512は等価直列容量、513は等価直列インダクタンス、514は電極容量を示している。
等価直列抵抗511と等価直列容量512と等価直列インダクタンス513とは、直列に接続されており、これと並列に電極容量514が接続されている回路となっている。
FIG. 5 shows an equivalent circuit of the
The
図6は、水晶振動子51の等価インダクタンス特性を模式的に示す図である。図6において、横軸は周波数を、縦軸は水晶振動子51の等価インダクタンスを示している。水晶振動子51の等価インダクタンスは、等価直列容量512と等価直列インダクタンス513との直列共振点においてゼロとなり、そのときの周波数をfrと表わす。周波数frにおける水晶振動子51の両端のインピーダンスは、等価直列抵抗511の値とほぼ等しくなる。
FIG. 6 is a diagram schematically showing the equivalent inductance characteristics of the
周波数frより高い周波数においては、等価直列容量512と等価直列インダクタンス513との直列合成インダクタンスは、等価直列インダクタンス513が支配的となり、誘導性となる。そして水晶振動子51の等価インダクタンスはその直列合成インダクタンスと電極容量514との並列共振点において無限大となる。そのときの周波数をfaと表わす。
At a frequency higher than the frequency fr, the
周波数faより高い周波数においては電極容量514が支配的となり、水晶振動子51の等価インダクタンスは容量性となる。
At a frequency higher than the frequency fa, the
すなわち、水晶振動子51は、周波数frおよび周波数faにおいて特異点を持つが、周波数faは、実装時や配線時などに発生する寄生容量の影響を受けやすい。そのため本実施形態では、周波数frの特性を利用する。
That is, the
[動作の説明:図7]
まず、ドイツの標準電波を受信する場合の動作を説明する。ドイツの標準電波を受信するとき、制御部7から”L”レベルの選局命令信号が入力され、スイッチ57およびスイッチ58が開放される。
演算増幅器54は、非常に高い入力インピーダンスと非常に大きい増幅率を持っているため、演算増幅器54の内部には電流は流れ込まず、INPとINNとの電位は、ほぼ一定となるように動作する。このため、INNは、接地電位となる。
[Description of operation: Fig. 7]
First, the operation when receiving a German standard radio wave will be described. When receiving a German standard radio wave, an "L" level channel selection command signal is input from the
Since the
水晶振動子51とダンピング抵抗52とを流れる電流をI1とし、水晶振動子51の等価インピーダンスをZcとし、ダンピング抵抗52の抵抗値をRdとすると、電流I1は、次式で示すことができる。
I1=Vin/(Zc+Rd)
When the current flowing through the
I1 = Vin / (Zc + Rd)
演算増幅器54の内部に電流は流れ込まないため、水晶振動子51およびダンピング抵抗52を流れた電流は全て帰還抵抗53に流れる。そのため、帰還抵抗53の抵抗値をRfとすると、帰還抵抗53で発生する電圧は、Rf*I1となる。
その結果、演算増幅器54の出力電圧は、次式で示すことができる。
−(Rf/(Zc+Rd))Vin
Since no current flows into the
As a result, the output voltage of the
− (Rf / (Zc + Rd)) Vin
すなわち、図4に示す演算増幅器54の増幅率は、−Rf/(Zc+Rd)で与えられる。ここで符号がマイナスになっているのは、入力電圧の位相に対して出力電圧の位相が180°遅れていることを表わしているためである。
That is, the amplification factor of the
水晶振動子51の等価インダクタンスは、図6に示すようになるため、図4に示す演算増幅器54の増幅率周波数特性は図7のようになる。図7は、演算増幅器54の増幅率周波数特性を模式的に示すものである。図7において、横軸は周波数を、縦軸は演算増幅器54の増幅率を示している。
増幅率は、等価直列容量512と等価直列インダクタンス513との直列共振点の周波数frで最大値を取り、等価直列抵抗511の抵抗値をR1とすると、その時の増幅率は、次式で示すことができる。
Rf/(R1+Rd)
周波数frは、水晶振動子51の特性のみで決まるため、非常に精度の良いフィルタ特性を得ることができる。
また増幅率は、周波数faにおいて最小となるが、この周波数は標準電波の周波数とは十分に離れているため、その影響は小さい。
Since the equivalent inductance of the
The amplification factor takes the maximum value at the frequency fr of the series resonance point between the
Rf / (R1 + Rd)
Since the frequency fr is determined only by the characteristics of the
Further, the amplification factor is minimum at the frequency fa, but since this frequency is sufficiently separated from the frequency of the standard radio wave, the influence is small.
このとき、フィルタ回路5のQ値をQDCF77とし、等価直列インダクタンス513のインダクタンス値をL1とすると、QDCF77は、次式で示すことができる。
QDCF77=(2πf0*L1)/(R1+Rd)
ダンピング抵抗52がない場合のQ値は、水晶振動子51の特性で決まり、その値は非常に大きな値となる。そこに適当な抵抗値を持つダンピング抵抗52を挿入することで、ドイツの標準電波の受信に最適なQ値を得ることができる。
At this time, when the Q value of the
QDCF77 = (2πf0 * L1) / (R1 + Rd)
The Q value in the absence of the damping
演算増幅器54の増幅率をADCF77とすると、ADCF77は、次式で示すことができる。
ADCF77=Rf/(R1+Rd)
つまり、帰還抵抗53の抵抗値を調整する事により、フィルタ回路のQ値とは独立に、フィルタ回路の増幅率を調整することができる。
If the amplification factor of the
ADCF77 = Rf / (R1 + Rd)
That is, by adjusting the resistance value of the
次に、日本の標準電波を受信する場合について説明する。日本の標準電波を受信する場合には、制御部7から”H”レベルの選局命令信号が入力される。それによってスイッチ57およびスイッチ58は閉じられ、ダンピング抵抗52と並列にQ値調整用抵抗55が、帰還抵抗53と並列に増幅率調整用抵抗56が、それぞれ挿入される。
このとき、フィルタ回路5のQ値をQJJYとし、Q値調整用抵抗55とダンピング抵抗52の並列合成抵抗値をRaとすると、QJJYは、次式で示すことができる。
QJJY=(2πf0*L1)/(R1+Ra)
つまり、Q値調整用抵抗55の抵抗値を適当な値に設定することで、日本の標準電波の受信に最適なQ値を得ることができる。
Next, the case of receiving Japanese standard radio waves will be described. When receiving a Japanese standard radio wave, an “H” level channel selection command signal is input from the
At this time, when the Q value of the
QJJY = (2πf0 * L1) / (R1 + Ra)
That is, by setting the resistance value of the Q value adjusting resistor 55 to an appropriate value, it is possible to obtain an optimum Q value for receiving Japanese standard radio waves.
スイッチ57およびスイッチ58を閉じた場合の演算増幅器54の増幅率をAJJYとし、増幅率調整用抵抗56と帰還抵抗53との並列合成抵抗値をRbとすると、AJJYは、次式で示すことができる。
AJJY=Rb/Ra
つまり、増幅率調整用抵抗56の抵抗値であるRbを適当な値に設定することで、”L”レベルの選局命令信号が入力されている状態、すなわちドイツの標準電波を受信する場合と等しい増幅率を得ることができるのである。
When the amplification factor of the
AJJY = Rb / Ra
That is, by setting Rb, which is the resistance value of the amplification
このように、受信するタイムコードに応じてフィルタ回路5のQ値を最適な値に切り換えることで、タイムコードによらず良好な受信感度を得ることができる。
As described above, by switching the Q value of the
以上の説明では、日本の標準電波とドイツの標準電波を受信する場合を例にして説明したが、もちろん、それに限定するものではない。大切なことは、受信する標準電波に対応してフィルタ回路5のQ値を最適な値に変更するというものであり、本発明の電波修正時計の仕様により、受信する標準電波の種類は適宜変更されるものである。
In the above description, the case where the standard radio wave of Japan and the standard radio wave of Germany are received has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. What is important is that the Q value of the
[全体構成の説明:図8]
次に、本発明の電波修正時計の第2の実施形態を説明する。第2の実施形態は、フィルタ回路を複数設ける場合である。図8を参照して説明する。図8において、30および40はフィルタ回路を示している。31、41は水晶振動子、32、42はダンピング抵抗、33、43は帰還抵抗、34、44は演算増幅器である。61、62はスイッチである。
[Description of Overall Configuration: FIG. 8]
Next, a second embodiment of the radio-controlled timepiece of the invention will be described. In the second embodiment, a plurality of filter circuits are provided. This will be described with reference to FIG. In FIG. 8,
フィルタ回路30は、水晶振動子31とダンピング抵抗32とを直列に接続するとともに、ダンピング抵抗32を演算増幅器34のINNに接続している。演算増幅器34のINPは、接地(GNDレベル、例えば0V)に接続している。演算増幅器34の出力端子とINNとの間に帰還抵抗33を接続している。
フィルタ回路40の構成および各構成の接続形態は、フィルタ回路30と同じであるため説明は省略する。
In the
Since the configuration of the filter circuit 40 and the connection form of each configuration are the same as those of the
フィルタ回路30は、日本の標準電波の60kHzの電波を受信する際に使用するフィルタ回路であり、水晶振動子31の直列共振周波数は、60kHzとなっており、ダンピング抵抗32は比較的小さな値となっている。
The
フィルタ回路40は、ドイツの標準電波の77.5kHzの電波を受信する際に使用するフィルタ回路であり、水晶振動子41の直列共振周波数は、77.5kHzとなっており、ダンピング抵抗42はダンピング抵抗32に比べて大きな値となっている。
The filter circuit 40 is a filter circuit used when receiving a German standard radio wave of 77.5 kHz. The series resonance frequency of the
このように、本発明の電波修正時計の第2の実施形態のフィルタ回路は、2つのフィルタ回路から構成しており、フィルタ回路30とフィルタ回路40とで、複数の信号通過帯域を作り出すための複数の構成要素となっている。
また、これらの構成要素を切り換える切換手段も有しており、スイッチ61、62である。図8に示すフィルタ回路の例では、フィルタ回路30とフィルタ回路40とのどちらを使用するかを切り換える切換手段として設けている。
As described above, the filter circuit according to the second embodiment of the radio-controlled timepiece of the present invention is composed of two filter circuits, and the
In addition, there are also switching means for switching these components, which are
帰還抵抗33および帰還抵抗43は、フィルタ回路30の増幅率とフィルタ回路40の増幅率とが等しくなるような値に設定されている。
The
”H”レベルの選局命令信号が入力されると、スイッチ61は閉じられ、スイッチ62は開放される。それによって信号は、フィルタ回路30を通過する。
”L”レベルの選局命令信号が入力されると、スイッチ62が閉じられ、スイッチ61が開放される。それによって信号は、フィルタ回路40を通過する。
When the “H” level channel selection command signal is input, the
When the “L” level channel selection command signal is input, the
このように、受信するタイムコードに応じてフィルタ回路を構成するフィルタ回路30とフィルタ回路40とを切り換え、Q値を最適な値に切り換えることができる。このため、タイムコードによらず高い受信感度を得ることができる。
In this way, the Q value can be switched to an optimum value by switching between the
本発明の電波修正時計は、フィルタ回路のQ値を切り換えることによって、受信するタイムコードに応じた最適なQ値を得ることができる。そのため、複数の標準電波を受信する電波修正時計に好適である。 The radio-controlled timepiece of the present invention can obtain an optimum Q value corresponding to the received time code by switching the Q value of the filter circuit. Therefore, it is suitable for a radio wave correction watch that receives a plurality of standard radio waves.
1 アンテナ
2 同調部
3 増幅回路
4 混合回路
5 フィルタ回路
6 検波回路
7 制御部
8 局部発振回路
9 スイッチ
11 受信回路
12 マイコン
13 時刻表示部
51 水晶振動子
52 ダンピング抵抗
53 帰還抵抗
54 演算増幅器
55 Q値調整用抵抗
56 増幅率調整用抵抗
57、58はスイッチ
541 正の入力端子(INP)
542 負の入力端子(INN)
61 タイムコードのスペクトル
62 標準電波のスペクトル
63 中間周波数信号のスペクトル
DESCRIPTION OF
542 Negative input terminal (INN)
61 Spectrum of
Claims (6)
該電波信号を同調させる同調部、
該同調部の同調データを設定する選局命令信号を送る制御部、
前記電波信号から所定の信号通過帯域を抽出するフィルタ回路、
該フィルタ回路で抽出された信号を検波する検波回路、
からなる複数の標準電波を受信する受信回路と、
を有する電波修正時計において、
前記フィルタ回路は、Q値の変更が可能であり、
前記制御部からの選択命令信号により、受信するタイムコードのパルス幅の種類に応じて、前記フィルタ回路のQ値を変更することを特徴とする電波修正時計。 An antenna for receiving radio signals,
A tuning unit for tuning the radio signal,
Controller sends a tuning command signal for setting the tuning data of the tuning unit,
A filter circuit for extracting a predetermined signal passband from the radio signal;
A detection circuit for detecting the signal extracted by the filter circuit;
A receiving circuit for receiving a plurality of standard radio waves consisting of,
In the radio-controlled watch with
The filter circuit can change the Q value,
A radio-controlled timepiece , wherein the Q value of the filter circuit is changed according to the type of pulse width of a received time code in accordance with a selection command signal from the control unit .
前記基準発振器の出力周波数を発振出力基準周波数として発振する局部発振回路と、
前記局部発振回路で作られた局発周波数と前記電波信号とをミキシングする混合回路と、
を有し、
前記フィルタ回路の信号通過帯域の中心周波数は、前記混合回路で作られた中間周波数とほぼ同一の周波数であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の電波修正時計。 A reference oscillator;
A local oscillation circuit that oscillates with an output frequency of the reference oscillator as an oscillation output reference frequency;
A mixing circuit for mixing the local frequency generated by the local oscillation circuit and the radio signal;
Have
The center frequency of the signal pass band of the filter circuit, radio-controlled timepiece according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the substantially the same frequency as-made intermediate frequency in the mixing circuit.
前記制御部は、前記外部入力手段からの情報に基づいて前記選局命令信号を出力するこ
とを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の電波修正時計。
Having external input means,
6. The radio-controlled timepiece according to claim 1, wherein the control unit outputs the channel selection command signal based on information from the external input unit.
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