JP5239539B2 - タイムコード判別装置および電波時計 - Google Patents

Description

この発明は、タイムコードの判別を行うタイムコード判別装置、並びに、標準電波を受信してタイムコードの判別を行う電波時計に関する。

従来の電波時計における標準電波の受信および時刻修正の処理は次の１〜８に示すようにアルゴリズムにより行われる（例えば、特許文献１）。
１．電波受信開始：定刻になったこと、または、所定のユーザ操作等をトリガーとして電波受信を開始する。この電波受信により標準電波が受信されてタイムコードを構成する複数のデータパルスが含まれるデータ信号が検波される。
２．秒同期検出：検波されたデータ信号に含まれる各データパルスの立ち上がり点を秒同期点（コンマゼロ秒点）として検出する。秒同期点はコード判別で使用するため複数回の検出を行って高い精度で行う。

３．符号取り込み：各秒同期点からデータ信号のハイレベル期間を検出し、検出したハイレベル期間に基づいてデータ信号に含まれるデータパルスの種類（符号）を判別する。
４．分同期検出：符号取り込みによって取り込まれたデータパルスから、分同期点（００秒点）を検出する。日本の標準電波では、パルス幅が０．２秒のポジションマーカパルスとマーカパルスとが連続して入力される期間に分同期点が含まれるので、このコード入力を判別することで分同期点を検出する。

５．タイムコードの取り込み：符号取り込みを分同期点から１周期分（１分間）や複数周期分取り込んで１組または複数組のタイムコードとして取り込む。
６．整合判断：パリティチェックや前後に取り込んだタイムコードについて相互比較を行って、整合性を確認する。
７．時刻更新：内部時計をタイムコードにより示される時刻に修正する。
８．終了処理：電波受信を停止させる。
特開平６−２５８３６４号公報

しかしながら、上記のような標準電波の受信処理においては、電波の電界強度が弱い弱電界時において、分同期の検出が困難となって、分同期の検出に長い時間がかかってその消費電力が大きくなったり、或いは、分同期の検出ができずに受信処理がエラー終了するなどの問題があった。

すなわち、分同期の検出は、ポジションマーカパルスとマーカパルスとが連続するコード部分を検出することにより行われるが通常であり、このコード部分は１分間に１回しか現われない。そのため、１回の検出を逃したら、再び１分間の電波受信を続けないと、次の分同期が検出できず、検出時間や消費電力の長大化となる。また、ポジションマーカパルスやマーカパルスは、パルス幅が０．２秒と狭いデータパルスであるため、外来ノイズの影響により他のデータパルスと誤って判別される確率が高い。

他方、秒同期の検出は、１秒ごとに送信されてくるデータパルスの各立ち上がり点を検出すれば良いため、短い時間内で多数回の検出を行うことができ、多数回の検出により弱電界時などにおいても比較的精度の高い検出が可能である。

この発明の目的は、外来ノイズの影響により誤って判別される確率の高いデータパルスを、精度よく判別することのできるタイムコード判別装置、並びに、電波時計を提供することにある。

この発明の他の目的は、弱電界時においても分同期の検出を確実に且つ短い時間で行うことのできるタイムコード判別装置、並びに、電波時計を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、
パルス幅の異なる複数種類のデータパルスが配されてなるタイムコードの判別を行うタイムコード判別装置において、
前記複数種類のデータパルスが配されたデータ信号を入力するとともに、当該データパルスのうちパルス幅の小さい前記タイムコードのフレーム位置を表わすマーカパルス並びにポジションマーカパルスを遮断する通過帯域特性を有した第１フィルタ手段と、
前記複数種類のデータパルスを通過させ且つこれらのデータパルスよりも幅狭のノイズを除去する通過帯域特性を有した第２フィルタ手段と、
前記第１フィルタ手段を通過した前記データ信号から前記データパルスの２倍の送信周期分にわたってローレベルと判定される期間が検出されたら、前記ポジションマーカパルスと前記マーカパルスとが連続して入力される分同期点を含んだコード入力と判別するデータパルス判別手段と、
前記第１フィルタ手段と前記第２フィルタ手段とを切り換えて前記データ信号を前記データパルス判別手段へ送る切換手段と、
前記分同期点を検出する際に前記切換手段により前記第１フィルタ手段を選択させ、前記分同期点が検出されたら前記切換手段により前記第２フィルタ手段を選択させる切換制御手段と、
を備えていることを特徴としている。

本発明は、
パルス幅の異なる複数種類のデータパルスが配されてなるタイムコードの判別を行うタイムコード判別装置において、
前記複数種類のデータパルスが配されたデータ信号を入力するとともに、当該データパルスのうちパルス幅の小さい前記タイムコードのフレーム位置を表わすマーカパルス並びにポジションマーカパルスを遮断する第１通過帯域特性と、前記複数種類のデータパルスを通過させ且つノイズを除去する第２通過帯域特性とに切換可能な構成を有する第１フィルタ手段と、
前記第１フィルタ手段を通過した前記データ信号から前記データパルスの２倍の送信周期分にわたってローレベルと判定される期間が検出されたら、前記ポジションマーカパルスと前記マーカパルスとが連続して入力される分同期点を含んだコード入力と判別するデータパルス判別手段と、
前記分同期点を検出する際に前記第１フィルタ手段の特性を前記第１通過帯域特性に切り換え、前記分同期点が検出されたら前記第１フィルタ手段の特性を前記第２通過帯域特性に切り換える切換制御手段と、
を備えていることを特徴としている。

本発明は、
パルス幅の異なる複数種類のデータパルスが配されてなるタイムコードの判別を行うタイムコード判別装置において、
前記複数種類のデータパルスが配されてなるデータ信号を入力するとともに、当該データパルスのうちパルス幅の小さな前記タイムコードのフレーム位置を表わすマーカパルス並びにポジションマーカパルスであればハイレベルとなる期間に、前記データ信号の信号レベルをローレベルに変更する信号変更手段と、
前記信号変更手段を通過した前記データ信号から前記データパルスの２倍の送信周期分にわたってローレベルと判定される期間が検出されたら、前記ポジションマーカパルスと前記マーカパルスとが連続して入力される分同期点を含んだコード入力と判別するデータパルス判別手段と、
前記分同期点を検出する際に前記信号変更手段を動作させ、前記分同期点を検出したら前記信号変更手段の動作を停止させる切換制御手段と、
を備えていることを特徴としている。

本発明に従うと、小幅データパルスをも遮断するような時定数の大きな第１フィルタ手段によって、データ信号に混入した外来ノイズがより多く除去されるので、受信電波の電界強度が弱い場合でもデータパルスの正確な判別を行うことが可能となる。

一方、データパルス判別手段は、データ信号のローレベル期間がデータパルスの送信周期分続いた場合に小幅データパルスの入力と判別するので、第１フィルタ手段により小幅データパルスが遮断された状態でも、小幅データパルスの検出を確実に行うことができる。従って、受信電波が弱電界である場合でも、小幅データパルスを含んだ各データパルスを正確に且つ確実に判別することができる。

また、本発明に従うと、データ信号の信号レベルを所定期間において強制的にローレベルに変更する信号変更手段によって、小幅データパルスを他のデータパルスと誤って判別させるような外来ノイズの影響を低減することができる（図８と実施形態のその説明を参照）。

一方、データパルス判別手段は、データ信号のローレベル期間がデータパルスの送信周期分続いた場合に小幅データパルスの入力と判別するので、信号変更手段により小幅データパルスのパルス波形がデータ信号から除去された状態でも、小幅データパルスの検出を確実に行うことができる。従って、受信電波が弱電界である場合でも、小幅データパルスの判別を正確に且つ確実に行うことができる。

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実施形態の電波時計の全体を示す構成図である。

この実施形態の電波時計１は、タイムコードにより振幅変調された標準電波を受信して自動的に時刻修正を行う電子時計であり、例えば、腕時計の本体となるものである。この電波時計１は、標準電波を受信するアンテナＡＮと、標準電波からタイムコードを検波する電波受信部１０と、電波時計１の全体的な制御を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）３１と、ＣＰＵ３１が実行する制御プログラムや制御データが格納されるＲＯＭ（Read Only Memory）３２と、ＣＰＵ３１の作業用のメモリ空間を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）３３と、時刻をカウントする計時回路部３４と、時刻を表示する時刻表示部３５等を備えている。

日本のタイムコードは、タイムコードのフレーム位置を表わすパルス幅が０．２秒のＰ信号（小幅データパルス：ポジションマーカパルスＰ０〜Ｐ５およびマーカパルスＭ）と、パルス幅が０．５秒の１信号（データ値“１”を表わすデータパルス）と、パルス幅が０．８秒の０信号（データ値“０”を表わすデータパルス）とから構成される。各データパルスは、タイムコードの分同期点（００秒）から１秒間隔で配置され、各データパルスの立ち上がり点を検出することで秒同期点（コンマゼロ秒）を検出することが可能になっている。また、ポジションマーカパルスＰ１〜Ｐ５，Ｐ０はタイムコードの０９秒、１９秒、…５９秒の位置に、マーカパルスＭは００秒の位置にそれぞれ配置され、５９秒位置のポジションマーカパルスＰ０と００秒位置のマーカパルスＭを検出することで分同期点（００秒）を検出することが可能になっている。

電波受信部１０は、受信信号を増幅するＲＦアンプ１１と、受信信号を中間周波数に変換するミキサー１２および局部発振器１３と、高周波ノイズを除去するローパスフィルタ１４と、中間周波数の信号を増幅するＩＦアンプ１５と、中間周波数帯の信号のみを通過させるバンドパスフィルタ１６と、中間周波数の信号からタイムコードが表わされるデータ信号を抽出する検波器１７と、データ信号の信号レベルが安定するようにＲＦアンプ１１とＩＦアンプ１５の利得を調整する自動利得制御回路１８と、時定数の大きな通過帯域特性を有する第１ローパスフィルタ２１と、ノイズ除去用の通過帯域特性を有する第２ローパスフィルタ２２と、検波され第１ローパスフィルタ２１または第２ローパスフィルタ２２を通過したデータ信号をしきい値電圧Ｖｔｈと比較して２値化するコンパレータ２４と、しきい値電圧Ｖｔｈを生成する基準電圧生成回路２５と、第１ローパスフィルタ２１と第２ローパスフィルタ２２の切り換えを行う切換スイッチ２３とを備えている。

第１ローパスフィルタ２１は、パルス幅が０．２秒のＰ信号をなまらせて遮断する通過帯域特性を有するものである。すなわち、パルス幅が０．２秒のＰ信号に対して、信号レベルのピーク値がコンパレータ２４のしきい値電圧Ｖｔｈより低くなる程度に信号波形を鈍らせる。一方、次に幅広のパルス幅が０．５秒の１信号に対しては、信号波形を鈍らせるものの、信号レベルはピーク値を維持するか、或いは、ピーク値がしきい値電圧Ｖｔｈを下回らない程度に若干低くして通過させる通過帯域特性を有している。

第２ローパスフィルタ２２は、タイムコードを構成する何れのデータパルスについても信号レベルのピーク値を維持するか或いはピーク値を若干低くする程度で通過させるとともに、データパルスよりもパルス幅の狭いパルス状のノイズを除去する通過帯域特性を有するものである。

切換スイッチ２３は、データ信号を通過させるフィルタ回路を、第１ローパスフィルタ２１と第２ローパスフィルタ２２の何れかに切り換えるものである。この切換スイッチ２３は、ＣＰＵ３１からのＳＷ制御信号によって切り換えられる。

なお、フィルタ回路の切り換えは、フィルタ回路の通過帯域特性が切り換えられれば良いため、上記のように特性の異なる複数のローパスフィルタ２１，２２を設けて、データ信号を通過させる信号経路を選択的に切り換える構成に制限されず、例えば上記の第１と第２のローパスフィルタ２１，２２の両通過帯域特性を実現できるスイッチドキャパシタフィルタなどを用いて、この通過帯域特性を直接に切り換える構成を採用するようにしても良い。また、この実施形態では、２個のローパスフィルタ（２１，２２）を切換可能な構成を示したが、例えば、ノイズ除去用のフィルタ回路を複数設けるなど、フィルタ回路を３個以上用意しておき、これらを選択的に切り換えて使用するようにしても良い。

ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に格納された制御プログラムを実行して種々の制御処理を実行する。すなわち、計時回路部３４の計時データに同期させて時刻表示部３５の時刻表示を変化させる時刻表示処理、所定時刻になった場合などに電波受信部１０を起動させて標準電波を受信してタイムコードを取り込む電波受信処理、取り込んだタイムコードを判読して計時回路部３４の計時データを修正する自動時刻修正処理などを実行する。

ここで、上記電波受信処理中に行われる分同期点（００秒）の検出処理について説明する。

図２には、第１ローパスフィルタ２１を利用した分同期点の検出方法を説明する波形図を示す。同図（ａ）は分同期点周辺の第１ローパスフィルタ２１の出力、（ｂ）はそのコンパレータ２４の出力である。また、図３には、第２ローパスフィルタ２２を用いて分同期点周辺のデータ信号を取り込んだときの状態を説明する波形図を示す。同図（ａ）は分同期点周辺の第２ローパスフィルタ２２の出力、（ｂ）はコンパレータ２４の出力を表わしている。

分同期点（００秒）の検出は、タイムコードの５９秒位置と００秒位置で２個連続して配置されるＰ信号を判別することで行う。この実施の形態においては、分同期点の検出時に、ＣＰＵ３１からのＳＷ制御信号によって第１ローパスフィルタ２１が選択されるように切換スイッチ２３が切り換えられる。

図２（ａ）に示すように、検波されたデータ信号が第１ローパスフィルタ２１を通過すると、パルス幅が０．２秒のＰ信号Ｐ０，Ｍはフィルタ内で減衰されてそのピーク電圧がコンパレータ２４のしきい値電圧Ｖｔｈよりも低くなる。それゆえ、図２（ｂ）に示すように、Ｐ信号Ｐ０，Ｍが送信される５９秒〜０１秒の間は、コンパレータ２４の出力はローレベルとなる。従って、ＣＰＵ３１はコンパレータ２４の出力が２秒間にわたってローレベルと判定される期間を検出することで、この中に分同期点があると判別する。

コンパレータ２４の出力において、２秒間のローレベル期間の直前の立下り点ｔ１は、タイムコードの５８秒位置のデータパルスの立下り点であり、２秒間のローレベル期間を経過した直後の立上り点ｔ２は、タイムコードの０１秒位置のデータパルスの立上り点となる。従って、この２秒間のローレベル期間を検出したら、その直後の立上り点ｔ２を検出して、この立上り点ｔ２を時刻情報の０１秒として分同期の検出を行うことができる。

一方、第２ローパスフィルタ２２を使用した受信処理においては、図３（ａ）に示すように、パルス幅が０．２秒のＰ信号でも信号レベルのピーク値を維持したまま第２ローパスフィルタ２２を通過するので、図３（ｂ）に示すように、分同期点周辺において、コンパレータ２４からは、ポジションマーカパルスＰ０とマーカパルスＭのパルス出力が行われる。そして、マーカパルスＭの立上り点ｔ３により分同期点（００秒）が示されることとなる。

しかしながら、第２ローパスフィルタ２２を使用した受信処理では、例えば、図３（ａ）に示すように、弱電界時などにポジションマーカパルスＰ０やマーカパルスＭの前後にパルス状の外来ノイズＮ１が混入した場合に、図３（ｂ）の点線に示すように、上記外来ノイズＮ１によってコンパレータ２４の出力パルスが幅広になるなどの影響が現れてしまう。この場合、例えば、Ｐ信号が１信号と誤って判定されるなどして、分同期の検出に失敗する。

一方、上述したように第１ローパスフィルタ２１を使用した受信処理では、例えば、図２（ａ）に示すように、弱電界時などにポジションマーカパルスＰ０やマーカパルスＭの前後にパルス状の外来ノイズＮ１が混入していた場合でも、時定数の大きな第１ローパスフィルタ２１によりこの外来ノイズＮ１の信号レベルはしきい値電圧Ｖｔｈより低く減衰されるので、コンパレータ２４の出力に影響を及ぼさない。従って、このコンパレータ２４の出力に基づき正確で確実な分同期の検出が可能となる。

次に、電波受信処理の動作について説明する。

図４には、ＣＰＵ３１により実行される電波受信処理の前半部分のフローチャートを示す。

電波受信処理が開始されると、まず、ステップＳ１において、ＣＰＵ３１はＳＷ制御信号の出力制御により、切換スイッチ２３を切り換えて、通常のノイズ除去用の第２ローパスフィルタ２２に接続を設定する。

続いて、秒同期検出動作を開始し（ステップＳ２）、秒同期の修正が完了するのを確認したら（ステップＳ３）、次に移行する。秒同期検出動作とは、コンパレータ２４から出力される複数のデータパルスの立上りを検出し、ほぼ１秒間隔で検出される複数の立上り点を抽出して、その立上り点のバラツキを演算処理等により除去して、これら複数の立ち上がり点を秒同期点（コンマゼロ秒点）として検出するものである。なお、秒同期点の検出に基づく計時回路部３４のコンマゼロ秒の修正処理は、第１ローパスフィルタ２１等による信号遅延分を補正した秒同期点により行われたりする。

秒同期の検出と修正が完了したら、次いで、ＣＰＵ３１はＳＷ制御信号の出力制御により、切換スイッチ２３を切り換えて、時定数の大きな第１ローパスフィルタ２１に接続を切り換える（ステップＳ４）。これにより、ポジションマーカパルスＰ０〜Ｐ５やマーカパルスＭは減衰されて、その入力時にコンパレータ２４の出力はローレベルのままとなる。

次いで、分同期の検出動作を行う（ステップＳ５）。分同期の検出動作は、例えば、ＣＰＵ３１がコンパレータ２４の出力を１分間入力して、２秒間ローレベルが続く期間を検出するものである。

分同期の検出動作を行ったら、次いで、２秒間のローレベルが続く期間が検出できたか判別し（ステップＳ６）、検出できていれば、図２（ｂ）に示したように、２秒間ローレベルが続いた直後のデータパルスの立上り点を、分同期点（００秒）から０１秒後のタイミングとして、計時回路部３４の計時データを設定する処理を行う（ステップＳ７）。

その後、ＣＰＵ３１はＳＷ制御信号の出力制御により、切換スイッチ２３を切り換えて、通常のノイズ除去用の第２ローパスフィルタ２２に接続を切り換える（ステップＳ８）。そして、続く、タイムコード（時刻データ）の取り込み処理へ移行する。タイムコードの取り込みは、例えば、秒同期点から各データパルスがローレベルに遷移するまでの時間長を判定し、これに基づき、データパルスの種別を判別していくものである。そして、分同期点から例えば１分間や３分間分のデータパルスが取得されたら、ＣＰＵ３１は、これらからタイムコードの照合や判読を行ってタイムコードに示される時刻データに基づいて計時回路部３４のデータを修正する。

一方、ステップＳ６の判別処理で２秒間のローレベルが検出されなかったら、秒同期検出の受信をＮ回繰り返したか判別し（ステップＳ９）、まだであれば再受信のため所定時間待機して（ステップＳ１０）、ステップＳ１に戻る。Ｎ回繰り返していれば、受信不能とし受信アルゴリズムを停止して（ステップＳ１１）、電波受信処理を終了する。

以上のように、この実施形態の電波時計１およびタイムコード判別装置（第１および第２ローパスフィルタ２１，２２、切換スイッチ２３、コンパレータ２４、ＣＰＵ３１）によれば、パルス幅が０．２秒のデータパルスを減衰させて遮断する第１ローパスフィルタ２１を備えているので、弱電界時などでデータパルスの誤判定をさせるようなパルス状のノイズが混入された場合でも、時定数の大きな第１ローパスフィルタ２１によってこのノイズを除去することができる。さらに、ＣＰＵ３１はデータ信号がローレベルのまま１秒や２秒続くことを検出して、パルス幅が０．２秒のデータパルスを検出する構成なので、これらによって、確実に且つ正確にポジションマーカパルスＰ０やマーカパルスＭの検出を行うことができる。従って、弱電界時などでも分同期の検出を確実に且つ短時間で行うことが可能となる。

また、上記のようにデータパルスの検出を確実に行えることから、例えばデータ信号をＡＤ変換によりサンプリングして取り込むといった複雑な構成を必要とせず、コンパレータ２４により２値化して取り込むといった単純な構成を採用することが可能になっている。

また、切換スイッチ２３により、分同期検出を行うときのみ第１ローパスフィルタ２１を使用し、分同期検出が完了したら通常のノイズ除去用の第２ローパスフィルタ２２に切り換える構成により、タイムコードを取得する際は従来のデータパルスの判定手法を流用して、タイムコードの１信号や０信号の最適な判別処理を行うことができる。

［第２実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態の電波時計の全体を示す構成図である。

第２実施形態の電波時計１Ａは、電波受信部１０Ａの検波器１７より後段の構成と、ＣＰＵ３１により実行される電波受信処理の一部が、第１実施形態と異なるものであり、その他の構成は第１実施形態とほぼ同様である。同様の構成については説明を省略する。

第２実施形態の電波受信部１０Ａは、検波器１７の後段に、検波されたデータ信号の信号レベルを所定のタイミングだけローレベルＶＬに強制的に変更するローレベル変換回路２７を設けている。また、ローレベル変換回路２７の後段には、高周波ノイズやデータパルスよりもパルス幅の狭いパルス状のノイズを除去するためのローパスフィルタ２９が設けられ、このローパスフィルタ２９を通過した信号がコンパレータ２４に入力するように構成されている。

ローレベル変換回路２７は、特に制限されないが、例えば、ローレベル電圧を生成する電圧生成部２７１と、検波された信号をそのままローパスフィルタ２９に送ったり電圧生成部２７１の電圧に切り換えたりするスイッチ回路ＳＷ２とから構成されている。

図６には、ローレベル変換回路２７の作用を説明する波形図を示す。同図（ａ）はＰ信号（ポジションマーカパルスＰ０〜Ｐ５およびマーカパルスＭ）、（ｂ），（ｃ）は、１信号（データ値“１”を表わすデータパルス）と０信号（データ値“０”を表わすデータパルス）を示している。また、（ｄ）〜（ｆ）には、これらＰ信号、１信号、０信号がローレベル変換回路２７により変換された信号を示している。

ローレベル変換回路２７は、ＣＰＵ３１のＳＷ制御信号の出力に基づいてスイッチ回路ＳＷ２の接続が切り換えられて動作する。ＣＰＵ３１は、パルス幅の狭いＰ信号であればハイレベルとなる期間、すなわち、秒同期点ｔ１０から０．２秒の期間にＳＷ制御信号の出力によりデータ信号の信号レベルをローレベルに変更する。ＣＰＵ３１は、このようなＳＷ制御信号を切り換えるタイミング制御を、電波受信開始時の秒同期の検出と、所定周波数で入力されるクロック信号ＣＬＫのカウントにより実行する。

このような制御により、検波器１７により検波されたデータ信号は、次のように信号波形を変化させる。すなわち、図６（ａ），（ｄ）に示すように、Ｐ信号はローレベル固定の信号に変換される。また、図６（ｂ），（ｃ），（ｅ），（ｆ）に示すように、１信号は秒同期点ｔ１０〜０．２秒までローレベルで０．２秒〜０．５秒までハイレベルとなる信号に変換され、０信号は秒同期点ｔ１０〜０．２秒までローレベルで０．２秒〜０．８秒までハイレベルとなる信号に変換される。

つまり、上記のローレベル変換回路２７の動作によって、コンパレータ２４からＣＰＵ３１へ送られるデータ信号のうち、ポジションマーカパルスＰ０〜Ｐ５やマーカパルスＭのみ１秒間通してローレベルとなる信号に変換される。

図７には、第２実施形態のＣＰＵ３１により実行される電波受信処理の前半部分のフローチャートを示す。

第２実施形態の電波時計１Ａにおいて電波受信処理が開始されると、先ず、ＣＰＵ３１は秒同期検出動作を開始し（ステップＳ２１）、秒同期の修正が完了するのを確認したら（ステップＳ２２）、次に移行する。このとき、ローレベル変換回路２７は動作を停止し、検波器１７の信号をそのままローパスフィルタ２９に送るようにされる。

秒同期検出が完了したら、次に、ＣＰＵ３１はＳＷ制御信号の出力制御を行って、秒同期点から０．２秒の間、検波したデータ信号の信号レベルがローレベルに変換されるようにローレベル変換回路２７の動作を開始させる（ステップＳ２３）。

そして、この状態のまま、分同期の検出処理を実行する（ステップＳ２４）。分同期の検出動作は、例えば、ＣＰＵ３１がコンパレータ２４の出力を１分間入力して、２秒間ローレベルが続く期間を検出するものである。

次に、１回の分同期の検出動作が終了したら、ローレベル変換回路２７の動作を停止させる。すなわち、検波器１７の信号がそのままローパスフィルタ２９に送られるようにする。

ローレベル変換回路２７の動作を停止させたら、次いで、２秒間のローレベルが続く期間が検出できたか判別し（ステップＳ２６）、検出できていれば、図２（ｂ）に示したように、２秒間ローレベルが続いた直後のデータパルスの立上り点を、分同期点（００秒）から０１秒後のタイミングとして、計時回路部３４の計時データを設定する処理を行う（ステップＳ２７）。

一方、ステップＳ２６の判別処理で２秒間のローレベルが検出されなかったら、秒同期検出の受信をＮ回繰り返したか判別し（ステップＳ２８）、まだであれば再受信のため所定時間待機して（ステップＳ２９）、ステップＳ２３に戻る。Ｎ回繰り返していれば、受信不能と判断し、受信不可の表示出力を行ったり受信アルゴリズムを停止して（ステップＳ３０）、電波受信処理を終了する。

ここで、ローレベル変換回路２７の外来ノイズに対する作用について説明する。

図８には、ローレベル変換回路の外来ノイズに対する作用を説明する波形図を示す。同図（ａ）は検波後のＰ信号の信号波形、（ｂ）はローレベル変換回路２７を動作させずに（ａ）の信号がローパスフィルタ２９を通過した信号波形、（ｃ）はローレベル変換回路２７を動作させたときの変換後のデータ信号、（ｄ）は（ｃ）の信号がローパスフィルタ２９を通過した信号波形である。

図８（ａ）に示すように、例えば、弱電界時などにおいてＰ信号のデータパルスの直後にパルス状の外来ノイズＮ３，Ｎ３が混入されたとする。なお、Ｎ２はホワイトノイズである。

図８（ｂ）に示すように、（ａ）のデータ信号がそのままローパスフィルタ２９を通過すると、ホワイトノイズＮ２が除去されたり、Ｐ信号のパルス波形が少しなまった波形になることに加えて、外来ノイズＮ３，Ｎ３の影響により、ローパスフィルタ２９の出力の立下りＢが緩慢になる。すなわち、ローパスフィルタ２９は、Ｐ信号のパルス入力により出力を上昇させた後、外来ノイズＮ３，Ｎ３がなければ点線で示すような比較的急な立下りＡにより出力が低下する。一方、外来ノイズＮ３，Ｎ３の混入があると、これら外来ノイズＮ３，Ｎ３がローパスフィルタ２９に入力されることで、ローパスフィルタ２９の出力が速やかに低下するのを阻害する。それゆえ、ローパスフィルタ２９の出力の立下りＢが緩慢となる。

そして、このローパスフィルタ２９の出力がコンパレータ２４で２値化されると、立下りＢが緩慢であることから、２値化後のＰ信号はパルス幅が広がるように影響を受ける。そして、これによりＰ信号が１信号と誤判別されることが生じる。

一方、図８（ｃ）に示すように、ローレベル変換回路２７が動作すると、秒同期点ｔ１０から０．２秒の間の信号レベルがローレベルに固定される。

そして、図８（ｄ）に示すように、（ｃ）のデータ信号がローパスフィルタ２９を通過することで、ホワイトノイズＮ２が除去されて、ほぼローレベルの信号を得ることができる。すなわち、ローパスフィルタ２９には、ローレベル変換回路２７によりＰ信号のハイレベル信号が入力されないので、Ｐ信号のパルス直後の期間にローパスフィルタ２９に外来ノイズＮ３，Ｎ３が入力されても、その時の出力は低下しており、出力が大きく上昇することはない。従って、このローパスフィルタ２９の出力がコンパレータ２４で２値化されても、１秒間を通してローレベルなる信号が得られて、Ｐ信号が１信号と誤判定されない。

以上のように、この実施形態の電波時計１Ａおよびタイムコード判別装置（ローレベル変換回路２７、ローパスフィルタ２９、コンパレータ２４、ＣＰＵ３１）によれば、パルス幅が０．２秒のデータパルスをローレベル固定とするローレベル変換回路２７を用いているので、弱電界時などでＰ信号のデータパルス判定を誤らせるようなパルス状の外来ノイズが混入された場合でも、ローレベル変換回路２７の作用によって、この外来ノイズの影響を除去することができる。

さらに、ＣＰＵ３１はデータ信号がローレベルのまま１秒や２秒続くことを検出することで、パルス幅が０．２秒のＰ信号の入力を検出する構成なので、これらによって、確実に且つ正確にポジションマーカパルスＰ０やマーカパルスＭの検出を行うことができる。従って、弱電界時などでも分同期の検出を確実に且つ短時間で行うことが可能となる。

また、分同期の検出時に、第１実施形態では、時定数の大きな第１ローパスフィルタ２１を使用していたため、分同期の検出時に比較的大きなデータ信号の信号遅延が生じてしまうが、第２実施形態では、上記のような時定数の大きなローパスフィルタを使用しないので、分同期の検出時における信号遅延量を小さくすることができる。

また、分同期検出を行うときのみローレベル変換回路２７を動作させ、分同期検出が完了したらローレベル変換回路２７を停止させて、データパルスの判別処理を行うので、無駄な動作を省いて消費電力の低減を図ることができる。

なお、本発明は、上記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、上記実施形態では、検波したデータ信号をコンパレータ２４で２値化してデータ判別する構成を示したが、コンパレータ２４の替わりにＡＤコンバータを用いてデータサンプリングを行ってデータ判別を行うようにしても良い。

また、上記実施形態では、分同期検出のときのみ時定数の大きな第１ローパスフィルタ２１を使用したり、ローレベル変換回路２７を動作させる構成を示したが、タイムコードの各データパルスを判別する際にも、時定数の大きな第１ローパスフィルタ２１を使用した状態としたり、ローレベル変換回路２７を動作させた状態にしてもよい。

その他、電波受信部の構成や秒同期の検出方法など、実施形態で示した細部等は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の第１実施形態の電波時計の全体を示す構成図である。 第１ローパスフィルタ２１を利用した分同期点の検出方法を説明する波形図を示す。 第２ローパスフィルタ２２を用いて分同期点周辺のデータ信号を取り込んだときの状態を説明する波形図を示す。 第１実施形態のＣＰＵにより実行される電波受信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実施形態の電波時計の全体を示す構成図である。 ローレベル変換回路の信号波形に及ぼす作用を説明する波形図である。 第２実施形態のＣＰＵにより実行される電波受信処理の制御手順を示すフローチャートである。 ローレベル変換回路の外来ノイズに対する作用を説明する波形図である。 日本のタイムコードのフォーマットを示すデータチャートである。

符号の説明

１ 電波時計
１０ 電波受信部
１７ 検波器
２１ 第１ローパスフィルタ（第１フィルタ手段）
２２ 第２ローパスフィルタ（第２フィルタ手段）
２３ 切換スイッチ（切換手段）
２４ コンパレータ
２７ ローレベル変換回路（信号変更手段）
２７１ 電圧生成部
ＳＷ２ スイッチ回路
２９ ローパスフィルタ（ノイズ除去用のフィルタ手段）
３１ ＣＰＵ
３４ 計時回路部
３５ 時刻表示部

Claims (7)

1. パルス幅の異なる複数種類のデータパルスが配されてなるタイムコードの判別を行うタイムコード判別装置において、
   前記複数種類のデータパルスが配されたデータ信号を入力するとともに、当該データパルスのうちパルス幅の小さい前記タイムコードのフレーム位置を表わすマーカパルス並びにポジションマーカパルスを遮断する通過帯域特性を有した第１フィルタ手段と、
   前記複数種類のデータパルスを通過させ且つこれらのデータパルスよりも幅狭のノイズを除去する通過帯域特性を有した第２フィルタ手段と、
   前記第１フィルタ手段を通過した前記データ信号から前記データパルスの２倍の送信周期分にわたってローレベルと判定される期間が検出されたら、前記ポジションマーカパルスと前記マーカパルスとが連続して入力される分同期点を含んだコード入力と判別するデータパルス判別手段と、
   前記第１フィルタ手段と前記第２フィルタ手段とを切り換えて前記データ信号を前記データパルス判別手段へ送る切換手段と、
   前記分同期点を検出する際に前記切換手段により前記第１フィルタ手段を選択させ、前記分同期点が検出されたら前記切換手段により前記第２フィルタ手段を選択させる切換制御手段と、
   を備えていることを特徴とするタイムコード判別装置。
2. パルス幅の異なる複数種類のデータパルスが配されてなるタイムコードの判別を行うタイムコード判別装置において、
   前記複数種類のデータパルスが配されたデータ信号を入力するとともに、当該データパルスのうちパルス幅の小さい前記タイムコードのフレーム位置を表わすマーカパルス並びにポジションマーカパルスを遮断する第１通過帯域特性と、前記複数種類のデータパルスを通過させ且つノイズを除去する第２通過帯域特性とに切換可能な構成を有する第１フィルタ手段と、
   前記第１フィルタ手段を通過した前記データ信号から前記データパルスの２倍の送信周期分にわたってローレベルと判定される期間が検出されたら、前記ポジションマーカパルスと前記マーカパルスとが連続して入力される分同期点を含んだコード入力と判別するデータパルス判別手段と、
   前記分同期点を検出する際に前記第１フィルタ手段の特性を前記第１通過帯域特性に切り換え、前記分同期点が検出されたら前記第１フィルタ手段の特性を前記第２通過帯域特性に切り換える切換制御手段と、
   を備えていることを特徴とするタイムコード判別装置。
3. 前記データ信号の信号レベルをしきい値と比較するコンパレータを備え、
   前記データパルス判別手段は、前記コンパレータの出力に基づいて前記データ信号の信号レベルがハイレベルかローレベルかを判定する構成であることを特徴とする請求項１又は２記載のタイムコード判別装置。
4. パルス幅の異なる複数種類のデータパルスが配されてなるタイムコードの判別を行うタイムコード判別装置において、
   前記複数種類のデータパルスが配されてなるデータ信号を入力するとともに、当該データパルスのうちパルス幅の小さな前記タイムコードのフレーム位置を表わすマーカパルス並びにポジションマーカパルスであればハイレベルとなる期間に、前記データ信号の信号レベルをローレベルに変更する信号変更手段と、
   前記信号変更手段を通過した前記データ信号から前記データパルスの２倍の送信周期分にわたってローレベルと判定される期間が検出されたら、前記ポジションマーカパルスと前記マーカパルスとが連続して入力される分同期点を含んだコード入力と判別するデータパルス判別手段と、
   前記分同期点を検出する際に前記信号変更手段を動作させ、前記分同期点を検出したら前記信号変更手段の動作を停止させる切換制御手段と、
   を備えていることを特徴とするタイムコード判別装置。
5. 前記信号変更手段と前記データパルス判別手段の間にノイズ除去用のフィルタ手段が設けられていることを特徴とする請求項４記載のタイムコード判別装置。
6. 前記データ信号の信号レベルをしきい値と比較するコンパレータを備え、
   前記データパルス判別手段は、前記コンパレータの出力に基づき前記データ信号の信号レベルがハイレベルかローレベルかを判定する構成であることを特徴とする請求項４記載のタイムコード判別装置。
7. 標準電波を受信して前記データ信号を検波する電波受信手段と、
   該電波受信手段により検波された前記データ信号からタイムコードを判別する請求項１〜６の何れか１項に記載のタイムコード判別装置と、
   を備えたことを特徴とする電波時計。

Images