JPS5912150B2 - 時刻標準信号発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は時刻信号を発生する装置、さらに詳しくいえば
標準電波受信装置の出力が標準電波であることが確認さ
れた時点においてのみ標準電波の時刻信号に相当する時
刻信号を発生する装置に関する。

時計を常に正しい時刻に保つために、ラジオの時報やＪ
ＪＹの標準電波を用いて時計の累積誤差を修正する提案
が種々行なわれている。

ＪＪＹの標準電波を用いる後者の方式は受信機でＪＪＹ
電波の秒信号を受信し、標準電波の秒時成分のみを取り
出すようにして抽出した信号を用いるようにしてある。

標準電波の伝播状態は常に変動し、また他の妨害電波も
多いので正しく標準電波を再現することは至難である。

時刻信号が雑音に埋没してしまったり、時刻信号と全く
同じような信号が受信されることは通常的にあり得るこ
とである。

そこで従来は比較的雑音が少ないとされる特定の時間の
みをねらって較正信号を発生させようとする試みがなさ
れている。

本件発明者は全く別の観点から、確実にＪＪＹを受信で
きたと確認されたときにのみ出力信号を発生し、一定の
条件を満足しない受信状態のときは出力信号を送出しな
いようにすれば誤った出力は全く出力しないことに着目
して装置を構成しようとするものである。

そのような観点から装置を構成すれば、出力信号が長い
間ない場合もあるが、例えば月差数秒というような時計
を構成するのには、極端にいえば１日に１回でも正しい
出力が発生すれば良いので、誤った信号により誤較正を
するよりは秀れており、十分に時計の較正信号として利
用し得るものである。

本発明の目的は受信器の出力が標準電波等に起因するも
のと確認されたときにのみ、確認の最初の原因となった
信号を検出した時点に基づく信号を出力する時刻標準信
号発生装置を提供することにある。

本発明の原理を説明する。

まず受信器により最初に受信された信号に基づいて、受
信側の基準パルストレインを発生させる。

一方受信器の出力パルスをそのパルス発生後人のパルス
が発生する直前までに次の信号が発生しないことを条件
に他のパルスに置き換える。

つまり一つのパルスを前記条件下で、次のパルスが発生
する位置に置き換えるという手順を次々に行って確認さ
れたパルスからなるパルストレインをつくる。

この確認されたパルスからなるパルストレインと前記基
準パルストレインを逐次照合して複数個の一致を見たと
きに、前記最初に検出された信号に基づいて時刻標準信
号を発生するのである。

前記目的を達成するために本発明による時刻標準信号発
生装置は、標準電波等から一定周期の時刻信号パルス列
を取り出すための受信器と、前記受信器の最初の出力発
生時点から前記周期の基準パルスを発生させる基準パル
ス発生器と、前記受信器の出力を出力発生ごとに出力発
生時から前記周期よりもわずかに短い一定期間内に他の
出力がないことを条件に先に受信した信号を時刻信号パ
ルスと推定して前記出力発生時点から一定周期相当時間
遅らせて置き換え出力する置き換え回路と、前記置き換
え回路出力と前記基準パルスを順次比較し一致したとき
に出力を発生する一致判別器と、前記判別器出力をあら
かじめ定められた期間計数し複数個一致したことが確認
されたときに出力する複数一致判別器と、前記複数一致
判別器の出力が生じたときに前記最初の出力発生時点に
基づく出力信号を形成する出力信号発生器とから構成さ
れている。

上記構成によれば、受信条件の悪いときは絶対に信号を
発生しない。

したがって誤った信号により時計の指示が修正される可
能性は完全に防止される。

さらに構成がきわめて簡単であるために回路をＩＣ化す
ることができ、一般家庭用のデジタルクロックを本発明
による装置を用いて較正することも可能となる。

より高級な時計の較正に使用できることはいうまでもな
い。

第１図は本発明による装置の実施例を示す回路図である
。

第２図は第１図に示した回路が雑音による妨害を受けな
い場合の動作を説明するための波形図であって各波形に
は回路中の位置に対応する符号を付しである。

この実施例はＪＪＹ電波の秒信号を受信し、最初の秒信
号により基準信号発生器を起動し基準信号５個を順次後
続の秒信号と推定された出力により確認し、すべてが一
致すると認められたとき、いいかえれば最初の秒信号が
まさに秒信号であると確認されたときに出力信号１個を
発生するようにしたものである。

不都合がなければ６秒サイクルで時刻標準信号を発生す
るようにしたものである。

受信器１はＪＪＹ電波を受信し、１６００Ｈｚで変調さ
れている秒信号を抽出出力するように構成されており、
１６００Ｈｚで変調された秒信号抽出のためのフィルタ
を備えている。

第２図ａに１秒間隔の受信器１の出力を示しである。

発振器２は水晶により周波数が規制されており発振器２
は１００Ｈｚのパルスを送出している。

５．８秒発生カウンタ６は前記受信器１の最初の出力時
点（以下時点０）でセットされ、後述するリセット出力
Ｒにより、リセットされるまで５．８秒間出力を送出す
る矩形波発生器である（第２図ｅ参照）。

この回路６の出力は５，８秒ゲート７に供給されており
、ゲート７は５．８秒間前記発振器２の１００Ｈｚパル
スを通過させる。

基準信号発生器８はこの１００Ｈｚパルスを８０個計数
すると、すなわち８０×１０１０ｍ５＝８００経過する
と２００ｍ５持続するパルスを発生させ、さらに８００
ｍ５後に２００ｍ５パルスを発生させる。

この１秒周期のパルスを基準パルスということにする。

第２図ｇに基準パルス列を示す。

このパルス列は前記発振器に基づいて発生されるもので
あって、時点０から１秒間隔で発生し、時点Ｏの受信器
１の出力がＪＪＹの秒信号であれば、この基準パルス列
はＪＪＹの秒信号による出力に時間的に対応し得るもの
である。

一方受信器１の出力はフリップフロップ（ＦＦ）３によ
り構成される回路３に供給される。

このＦＦ３は受信器１の出力信号（秒信号またはノイズ
）により反転させられ、相補的な出力ｃ 、 ｃ’をゲ
ート４ 、４’にそれぞれ送出する（第２図ｃ 、 ｃ
’）発信器２の出力１００Ｈｚパルス列はゲー） ４
、４’を介して９８カウンタ５に入力される（第２図ｄ
。

ｄ′）。

９８カウンタは、まず出力ｄを計数して９８カウンタし
たときに出力パルス（第２図ｉの１）を出し、ついで出
力ｄ′をを計数して９８カウントしたときに出力パルス
（第２図ｉの２）を送出する。

つまり時点０の受信器１の出力をｉの１に、時点１の受
信器１の出力をｉの２におきかえる。

このおきかえには、９８カウントという条件があり、９
８カウントという一定期間以内に、ＦＦ３が反転すると
出力は生じない。

正常に動作しているときは受信器１から最初の入力があ
った時点から９８０ ｍｓ後に１個のパルスを発生し、
次の入力があった時点（正常な場合は最初の入力から１
秒後）から９８０ｍ５後に２個目のパルスを発生し、順
次秒信号またはそれと認められる信号を１対１に対応し
ておきかえ、パルスを送出する（第２図ｉ）。

９８カウンタ５の出力と基準信号発生器８の出力は時間
比較のための一致判別ゲート９に入力される。

一致判別ゲート９は基準信号発生器８と、９８カウンタ
５の出力が時間的な一致を見るたびに出力を送出する（
第２図ｊ）。

一致判別ゲート９の出力は一致カウンタ１１に入力され
る。

この一致カウンタ１１は一致判別ゲート９の出力を順次
計数し５個計数すると出力を送出する（第２図ｋ）。

もつとも５個計数する前に後述するリセット出力Ｈによ
り、リセットされたときは出力を送出しない。

５計数カウンタ１０は基準信号発生器８の出力をカウン
トし、５個目の基準パルスの立下り時点から出力を送出
する（第２図ｈ）。

５計数カウンタ１０の出力と、一致カウンタ１１の出力
は５個一致判別ゲート１２に入力される。

５個一致判別ゲート１２の出力（第２図ｉりは微分回路
１３を経て出力される（第２図ｍ）。

リセット信号発生器１４は、５計数カウンタ１０の出力
と、基準信号発生器８の出力からリセット信号を形成す
る。

この信号は０時点から５．８秒経過した時点に発生する
。

基準信号発生器８の発生する６個目のパルスの立上り時
点にリセット信号を、前述したＦＦ３．９８カウンタ５
．５．８秒発生器６、基準信号発生器８．５計数カウン
タ１０、一致カウンタ１１に送出しそれ等をリセットし
、次の時刻標準信号発生のための回路状態を形成する。

上記構成の装置の動作を各場合ごとに説明する（秒信号
のみが受信されている場合、第２図）受信器１の第１の
ＪＪＹ秒信号（第２図ａ、０時点）によるＦＦ３の出力
ＣはＨレベル、Ｃ′はＬレベル、となる。

そのため発振器２の出力はゲート４を介して（同図ｄ）
を９８カウンタ５に入力する。

一方時点０に５．８秒発生器６が出力を５．８秒ゲート
７に送出するので、ゲート７を介して発振器２の出力が
基準信号発生器８に入力される（同図ｆ）。

発振器２の出力パルスが８０個計数されると最初の基準
パルスが発生する（同図ｇ）。

また９８カウンタ５は０時点から９８０ｍ５後に０時点
の受信器１の出力に起因する第１番目のパルスを発生す
る（同図ｉの１）。

この時点に前記基準パルスが発生しているので、一致判
別ゲート９に出力があられれ、一致カウンタ１１は、第
１回目の一致をカウントする。

次のＪＪＹ秒信号（ａ、１時点）による受信出力が発生
するとＦＦ３のＣ′に出力が生ずる（同図Ｃ′）。

その結果９８カウンタ５はゲート４′を介して発振器２
の出力を受け、これの計数を開始する。

一方５．８秒発生器６にも時点１に出力が供給されるが
この５．８秒発生器の状態は変らず、基準信号発生器は
基準信号発生のための動作を続けている。

９８カウンタ５が時点１から９８番目のパルスを計数し
出力（同図ｉの２）を送出した時に基準信号（同図ｇの
２）が存在するので一致判別ゲート９に出力が生じ一致
カウンタ１１は２個目の一致を計数する。

以下同様にして時点４の受信出力より９８カウンタ５が
時点４の出力に対応する出力（同ｉの５）を送出すると
、一致判別ゲート９に出力が生じ（同図ｊの５）一致カ
ウンタ１１は５回目の一致をカウントし、同図ｋに示す
出力を送出する。

一方基準側の５計数カウンタ１０は５番目の基準パルス
の立下り時点で同図りに示す出力を送出する。

その結果ゲート１２に出力ｌが発生し、その出力は微分
回路１３により微分され時刻標準信号ｍが出力される。

同時にリセット回路１４の出力により回路の必要部分は
リセットされ回路は時点０以前の状態に復帰し、その後
も順調に秒信号を受信すれば６秒間隔で時刻標準信号が
送出される。

（狭い間隔で連続して雑音を受信した場合）ＪＪＹの秒
信号と混同される雑音を受信することが多い、そしてそ
のような雑音の中に秒信号が埋没してしまう場合がある
。

短波受信器では受信レベルを一定にするためにＡＧＯ回
路を設けであるので一時的に雑音レベルが高いとその期
間、雑音成分に原因する受信器出力のみが得られること
がある。

第３図は、理解を容易にするために、％ｓｅｃで雑音が
混入する場合について示したものである。

ＦＦ３は０時点から受信器１の出力に対して反転しその
都度ｃ 、 ｃ’の出力が変化する。

９８カウンタ５は常に９８カウントに達しないので９８
カウンタの出力（第３図のｉ）は生じない。

一方発振器２の出力に基づく（第３図ｅ、ｆ。

ｇ、ｈ、ｎ）の出力は何等変わることなく出力されるが
９８カウンタ５の出力がないので一致判別ゲート９の出
力（第３図Ｊ）はあられれない。

したがって一致カウンタ１１の出力はあられれず時刻標
準信号は送出されない。

（秒信号間に雑音を受信した場合） 第４図は時点１と２の間に雑音を受信した場合について
示しである。

雑音受信の時点でＦＦ３は反転するために、２番目の秒
信号（第４図時点１）に対応するパルスと雑音信号に対
応するパルスは発生しない。

他の部分では一致判別ゲートの出力が発生するが、基準
パルス５（第４図ｇ）が発生する時点では一致カウンタ
１１は４しかカウントしておらず、ｈの出力が現われる
時点には一致カウンタ１１の出力は発生しない。

したがって時刻標準信号は発生しない。

このことは一見不都合に見えるが、このような構成しな
いと、ノイズの多いときに誤動作出力が生じる可能性が
ある。

（０時点至近に雑音信号が発生した場合）第５図は０時
点の直前２０ｍ５以内に雑音が発生した場合についての
動作説明図である。

この雑音信号により回路が起動されると、５．８秒発生
器はその時間だけ早く信号を送出し、ｆ２ｇｐｈｔｎの
出力は、正常な場合に比較して、それだけ早くなること
になる。

一方前記雑音信号によりＦＦ３も起動されるが続いて最
初の秒信号が入力されるので、雑音信号に起因する９８
カウンタ５の出力は発生せず、時点０以後の９８カウン
タ５の出力（第５図ｉ）が正常に現われる。

基準信号は時点０に対しては２０ ｍ ｓ以内の進みが
あるが、時間的に第５図ｉのパルスと第５図ｇのパルス
は共通部分があるので一致判別ゲート９には一致信号１
，２，３，４，５が現われる。

その結果一致カウンタ１１は５を計数し出力（第５図１
）を送出し、時刻標準信号ｍを送出する。

この信号ｍは、＋２０ｍ５の誤差を生ずる。

しかし２０ｍ５以上進むと一致判別ゲート９の出力が現
われないから時刻標準信号はあられれない。

時点０で秒信号が出現せずに２０ ｍ ｓ以内に雑音信
号が発生した場合においては±２０ｍ５以内の誤差が生
じる可能性がある。

したがって、上記構成による装置は、２０ｍ５誤差を有
することになる。

なお時計の送りパルスが１秒であることを考えると２０
ｍ５は無視・し得るものであるが、この精度は改善する
ことができる。

この点については後述する。以上、詳し・く説明したよ
うに本発明によれば標準電波の時刻信号を受信しこれを
確認することにより時刻標準信号を送出することかでき
る。

また前述したところから明らかなように秒信号を一定条
件下におきかえ、さらにおきかえたものと基準との比較
をするのであるから誤出力の生ずる可能性は完全に除去
される。

上記実施例につき、本発明の範囲内で種々の変形、応用
を行なうことができる。

まず第１に必要に応じ発振器１の出力周波数を上げ、か
つおきかえ選別のための期間を１ｓｅｃに近づ・ければ
前記２０ｍ５の誤差を小さくすることができる。

また複数一致の個数を増加させることによってもたしか
らしさは向上させることができる。

また逆に４個一致、３個一致、等一致数をすくなくする
こともできる。

また秒信号選別おきかえの期間を１秒間隔としたが、２
秒間隔または３秒間隔にしても装置を構成することがで
きる。

また出力信号を一発のパルスではなく基準信号によるパ
ルストレインとすることもできる。

パルストレインとするとこれをＪＪＹの２次基準とする
ことができる。

またこの装置を水晶発振器を用いる時計と一体に設ける
こともできる。

その場合にあっては発振器として時計の水晶発振回路を
利用することもできる。

また上記実施例はＪＪＹの秒信号を受信して所定の判別
を行ない時刻標準信号を発生する構成に関するものであ
るが、上記秒信号以外の信号を用いることもできる。

例えば秒信号の変調波自体からパルス列を形成し、この
パルス列を前記実施例と同様の原理でおきかえて判別し
時刻標準信号を発生させることができる。

変調波周波数１６００Ｈｚで５ｍｓ秒信号が持続すると
きは、周期０．６２５ｍ５で８本のパルス列を形成する
ことができるので上記実施例よりは短い間隔で時刻標準
信号を発生することができる。

また標準電波中１０００Ｈｚ変調波、６００Ｈｚ変調波
も同様に利用でき分に関連する時刻標準信号を発生する
こともできる。

したがって本発明における受信器の意味はＪＪＹ受信の
ための短波受信器に限られず時刻に関する信号を受信す
る装置の意味に解されるべきである。

また上記実施例では装置の各構成部分を独立した回路か
ら形成しであるが、固定記憶装置や中央制御装置（ＣＰ
Ｕ）、カウンタ等を用いたシステムとしても構成できる
。

本発明の範囲はそのような変形例を含めて特許請求の範
囲記載のすべてにおよぶものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による時刻標準信号発生装置の実施例を
示す回路図、第２図は前記回路が時刻信号を発生すると
きの動作を説明するための波形図、第３図、第４図、第
５図はそれぞれ時刻信号を発生しないときまたは、わず
かにずれて発生するときの動作を説明するための波形図
である。 １・・・・・・受信器、２・・・・・・１００Ｈｚ発振
器、計・・・・・フリップフロップ（ＦＦ）、４，４′
・・・・・・ゲート、５・・・・・・９８カウンタ、６
・・・・・・５．８秒発生器、７・・・・・・５．８秒
ゲート、８・・・・・・基準信号発生器、９・・・・・
・一致判別ゲート、１０・・・・・・５計数カウンタ、
１１・・・・・・一致カウンタ、１２・・・・・・５個
一致判別ゲート、１３・・・・・・微分回路、１４・・
・・・・リセット信号発生器。 １７２− １７３− １７４−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 標準電波等から一定周期の時刻信号パルス列を取り
   出すための受信器と、前記受信器の最初の出力発生時点
   から前記周期の基準パルスを発生させる基準パルス発生
   器と、前記受信器の出力を出力発生ごとに出力発生時か
   ら前記周期よりもわずかに短い一定期間内に他の出力が
   ないことを条件に先に受信した信号を時刻信号パルスと
   推定して前記出力発生時点から一定周期相当時間遅らせ
   て置き換え出力する置き換え回路と、前記置き換え回路
   出力と前記基準パルスを順次比較し一致したときに出力
   を発生する一致判別器と、前記判別器出力をあらかじめ
   定められた期間計数し複数個一致したことが確認された
   ときに出力する複数一致判別器と、前記複数一致判別器
   の出力が生じたときに前記最初の出力発生時点に基づく
   出力信号を形成する出力信号発生器とからなる時刻標準
   信号発生装置。