KR20060127025A - 시보 주변장치 - Google Patents

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KR20060127025A
KR20060127025A KR1020067013524A KR20067013524A KR20060127025A KR 20060127025 A KR20060127025 A KR 20060127025A KR 1020067013524 A KR1020067013524 A KR 1020067013524A KR 20067013524 A KR20067013524 A KR 20067013524A KR 20060127025 A KR20060127025 A KR 20060127025A
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루안 루렌스
더글라스 리로이 채피
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마이크로칩 테크놀로지 인코포레이티드
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Abstract

시보 주변장치는 라디오 수신기, 디코더/디모듈러, 및 시각 레지스터를 포함한다. 시보 주변장치는 WWV, WWVH, WWVB (USA), JJY (Japan), MSF(UK) 등의 시보로부터 시각 정보를 수신, 검출 및 저장한다. 시각 정보는 셀프 설정 시계에 이용될 수 있으며, 이 시계는 타임 센시티브 애플리케이션, 디바이스, 및 시스템의 기준으로서 이용된다. 디지털 프로세서는 시보 주변장치에 연결되며, 이에 의해 제어된다. 디지털 프로세서는 수신한 시보에서 시각 정보를 디코딩하고, 디코딩된 시각 정보를 저장하고, 디바이스 및/또는 시스템에 의해 이용될 수 있는 시각 정보를 생성한다. 한편, 디지털 프로세서가 한층 높은 레벨의 애플리케이션에 이용될 수 있도록, 시보 주변장치가 이러한 기능을 수행할 수도 있다. 시보 주변장치는 디지털 프로세서를 포함 또는 포함하지 않는 집적회로 기판에 형성될 수 있다. 시보 주변장치 및 디지털 프로세서는 별개의 집적회로 기판에 패키징될 수 있으며, 신호 집적회로 패키지에 함께 패키징될 수도 있다.
디지털 프로세서, 시보 주변장치

Description

시보 주변장치{TIME SIGNAL PERIPHERAL}
본 발명은 시각을 정확하게 설정하기 위해 라디오 시보를 이용하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 라디오 수신기 및 디지털 프로세서를 구비한 시보 주변장치에 관한 것이다.
기준 원자 시각을 추적할 수 있는 NIST(Natural Institute of Standards and Technology)의 시분할 및 주파수 분할은 시각 정보를 방송하고, 이는 시각 측정의 기준이 된다. 이러한 기준 시각을 전송하는 데에는 다양한 라디오 주파수들이 이용될 수 있다. NIST 무선국(radio station)인 WWVB는, 60kHz의 매우 낮은 주파수(VLF)로 기준 시각 정보를 북아메리카 대륙의 약 1/2 이상에 대해 전파하고 있다. 기준 시각을 전송하는 또다른 VLF 사이트는, 동부(JJY; 일본) 및 유럽(MSF; 영국)의 대부분을 담당한다.
NIST 무선국(예를 들면, WWV, WWVH, WWVB)은 주파수 및 시각의 정확한 조정을 위해 지속적으로 이용되어 진다. 주파수 및 시각의 정확한 조정에 대한 요구는, 모든 가정 및 사무실에 "원자 시간"을 적용하고자, 개발자에게 새롭고 저렴한 제품을 제작하도록 했다. 하지만, 고도한 정밀도를 갖추면서도 자동으로 설정될 수 있는 시각 장치는, 그 제작에 있어서의 비용과 용이성에 큰 영향을 받는다. 집적회로 기술은, 디지털 시계 및 주차 미터기 등과 같은 시각 측정, 기록 및 표시 시스템의 가격을 하락시켰다. 하지만, 아직까지도 NIST 무선국으로부터 시보를 수신하기 위해서는 복잡하고 값비싼 수신 장치를 이용하고 있다.
정확한 시각 정보를 필요로 하는 장치 및 시스템은, 예를 들면 시계, 시각 이용 미터기, 교통 신호등; 버스, 기차, 및 비행기의 스케줄링 장치; 및 GPS(Global Positioning Satellite) 장치를 이용하는 속도 측정 장치, 타이머, 주차 미터기 등이 있으며, 이에만 한정되는 것은 아니다.
이렇게, NIST 무선국 등으로부터 정확한 시각을 수신, 디코드, 및 저장할 수 있고, 또한 시각 정보를 디코드하여 정확한 시각을 표시할 수 있는 라디오 수신기 및 디지털 프로세서를 구비하는 값싼 시보 주변장치에 대한 요구가 발생하고 있다.
본 발명의 목적은 상기한 문제점뿐만 아니라, WWV, WWVH, WWVB (USA), JJY (Japan), MSF(UK) 등의 시보로부터 시각 정보를 수신, 디코딩 및 저장하기 위한 라디오 수신기 및 디지털 프로세서를 포함하는 시보 주변장치를 제공함으로써, 종래 기술의 단점 및 부족한 점을 극복하고자 한다. 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서, PLA(Programmable Logic Array), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), DSP(Digital Signal Processor) 등의 디지털 프로세서는, 라디오 수신기를 제어하여 수신한 시보로부터 시각 정보를 디코딩한다. 라디오 수신기는 수퍼-재생 수신기(super-regenerative receiver)일 수 있으며, 이에 대한 바람직한 실시예에 대해서는, 루안 루렌스에 의해 2003년 9월 25일에 "Q-Quenching Super_Rgenerative Receiver"라는 명칭으로 출원된 미국특허 출원번호 10/670,619)에 더욱 상세하게 기재되어 있다. 라디오 수신기는 직접 변환 수신기(direct conversion receiver)일 수 있으며, 이에 대한 바람직한 실시예에 대해서는, 루안 루렌스, 레이톤 W. 이가, 러셀 유진 쿠퍼에 의해 2003년 12월 15일에, "A Time Signal Receiver and Decoder"라는 명칭으로 출원된 미국특허 출원번호 10/736,372에 더욱 상세하게 기재되어 있으며, 상기한 특허 출원서들은 본 발명을 설명하기 위하여 참조될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 시보 라디오 수신기는 복조된 시보 정보를, 시보 내의 시각 정보를 디코딩하고 이 디코딩된 시각 정보를 저장하는 디지털 프로세서에 제공한다. 라디오 수신기는, 수신한 시보의 복조된 엔벨로프(envelope)를 디지털 프로세서에 제공한다. 디지털 프로세서는 시각 정보를 생성하기 위해, 이 복조된 신호를 디코딩한다. 또한, 디지털 프로세서는 수신 성능을 향상시키기 위해, 라디오 수신기의 특성을 제어할 수도 있다.
시보 주변장치는, 예를 들면 시계, 시각 이용 미터기, 교통 신호등; 버스, 기차, 및 비행기의 스케줄링 장치; 및 GPS 장치를 이용하는 속도 측정 장치, 타이머, 주차 미터기 등과 같이, 정확한 시각(들)의 결정이 필요한 장치 및 시스템에 정확한 시각 정보를 제공하기 위해 이용될 수 있다.
본 발명은, 리드 프레임 또는 기판상에 패키지 되지 않은 하나 또는 다수의 집적회로 다이스 내에 형성되거나, PDIP(Plastic Dual In-line Package), SOIC(Small-Outline Integrated Circuit), MSOP(Mini Small Outline Package), TSSOP(Thin Shrink Small Outline Package), QSOP(Quarter Size Outline Package) 등의 플라스틱, 에폭시 및/또는 세라믹 집적회로 패키지 내에 캡슐링될 수 있다.
본 발명의 기술적인 특징은, 저주파수 및 중주파수 수신 대역에서 공진하는 물리적 소형 마그네틱 코일 안테나를 이용한다는 것이다. 또다른 기술적인 특징은, 집적회로로 수신기를 형성할 수 있다는 것이다. 또다른 기술적 특징은, 수신기 회로로부터 발산되는 노이즈를 저감시킬 수 있도록 입력 버퍼링단(input buffering stage)을 추가하였다는 것이다. 또다른 기술적 특징은, 저전력으로 동작한다는 것이다. 또다른 기술적 특징은, WWVB와 같은 디지털적으로 변조된 데이터 신호를 효과적으로 검출할 수 있다는 것이다. 또다른 기술적 특징은, 정확한 시각을 요구하는 장치 및 시스템에 대한 저렴한 집적회로를 제공할 수 있다는 것이다.
본 발명의 독특한 형태 및 특징은, 기재된 목적 및 첨부한 도면을 참조하는 본 발명의 실시예에 대한 이하의 설명에 의해 명백해질 것이다.
본 발명에 관한 이하의 설명 및 장점들을 더욱 완전하게 이해할 수 있도록, 이하의 첨부 도면을 참조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기, 복조기/디코더 및 시각 레지스터(들)를 갖는 시보 주변장치에 대한 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라디오 수신기 및 디지털 프로세서를 갖는 시보 주변장치에 대한 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 디지털 디코더와 결합된 시보 수신기 및 신호 복조기에 대한 개략적인 블록도이다.
도 4는 WWVB 시각 코드 포맷을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 상세한 설명 및 도면에 의한 특정 실시예에 부가하는 다양한 수정 및 변경을 적용할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시되는 특정 실시예는 본 발명을 특정 형태로 한정하고자 하는 것이 아니며, 첨부한 청구범위에 기재된 본 발명의 정신 및 범위를 일탈하지 않는 모든 수정 및 등가물이 적용될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 도면에 있어서 동일한 구성요소는 동일한 부호에 의해 표시되며, 유사한 구성요소는 첨자를 부가한 동일한 부호를 이용하여 표시된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기, 복조기/디코더 및 시각 레지스터(들)를 갖는 시보 주변장치에 대한 개략적인 블록도이다. WWV, WWVH, WWVB (미국); JJY (일본), MSF (영국) 등의 시보는 안테나(102)에 의해 수신되고, 수신된 시보(112)는 시보를 다른 원치 않는 신호로부터 분리함으로써, 얻어낸 원하는 시보를 복조 및 디코딩할 수 있도록 증폭하는 시보 수신기(104)의 입력부에 연결된다. 증폭된 시보(114)는, 시보로부터 시보 정보를 복조하고 이 시보 정보를 이용가능한 정확한 시각으로 디코딩하는 복조기/디코더(106)에 인가된다. 디코딩된 시보 정보(116)는, 외부 장치(도시하지 않음)에 의해 이용될 수 있도록, 시각 레지스터(들)(108)에 저장된다. 시각 레지스터(108)의 출력(118)에서는 정확한 시각 정보가 출력된다. 본 발명의 시보 주변장치는, 부호 (100)으로 표시된 집적회로 다이 또는 다이스 상에 형성된다. 다이 또는 다이스는, 집적 회로 패키지 내에 캡슐링 또는 패키징되지 않은 리드프레임 상에 위치한다.
시보 수신기(104) 및/또는 복조기/디코더(106)의 더욱 상세한 예는 수퍼-재생 수신기일 수 있으며, 더욱 바람직한 예는, 미국 특허 "Q-Quenching Super_Rgenerative Receiver" (시리얼 번호 10/670,619, 2003년 9월 25일 출원, 루안 루렌스)에 상세하게 기재되어 있다. 라디오 수신기는 직접 변환 수신기(direct conversion receiver)일 수 있으며, 이에 대한 바람직한 예는, 미국 특허 "A Time Signal Receiver and Decoder" (시리얼 번호 10/736,372, 2003년 12월 15일 출원, 루안 루렌스, 레이톤 W. 이가, 러셀 유진 쿠퍼)에 상세하게 기재되어 있으며, 상기한 특허 출원서들은 본 발명을 설명하기 위하여 참조될 수 있다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 시보 주변장치 및 디지털 프로세서의 블록도이다. 시보 주변장치(204)는, 안테나(212)에 연결되어 있는 수신기 전단(214), 이 수신기 전단(214)의 출력에 연결되어 있는 엔벨로프 검출기(216), 이 엔벨로프 검출기(216)의 출력에 연결되어 있는 엔벨로프 필터(218), 이 엔벨로프 필터(218)의 출력에 연결되어 있는 데이터 슬라이서(220), 이 데이터 슬라이서(220)의 출력에 연결되어 있는 제어 회로(226) 및 데이터 비트 디코더(224), 제어 회로(226)의 출력에 연결되어 있는 이득 자동 제어부(228), 및 데이터 비트 디코더(224)의 출력에 연결되어 있는 수신기 버퍼 레지스터(222)를 포함하여 이루어진다.
디지털 프로세서(202)는, 예를 들면 디지털 프로세서 주변장치 인터페이 스(230)를 통해, 시보 주변장치(204)에 연결된다. 이 주변장치 인터페이스(230)는, 안테나(212)에서 수신한 시보로부터 결정된 시각 정보를 제공하기 위한 출력(242)을 구비한다.
디지털 프로세서(202)는, 주변장치 인터페이스(230)를 통해 제어 회로(226)에 액세스하거나, 또는 제어 회로(226)에 직접적으로 접속될 수도 있다. 제어 회로(226)는, 엔벨로프 검출기(216)의 신호 레벨에 기초하여 이득 자동 제어부(228)를 제어한다. 이득 자동 제어부(228)는, 신호의 오버로드(overload)를 방지하기 위해 수신기 전단의 민감도를 제어한다. 제어 회로(226)는, 데이터 슬라이서(220)로부터의 정보에 기초하여, 데이터 비트 디코더(224) 및 수신기 버퍼 레지스터(222)를 제어한다. 제어 회로(226)는, 시각 정보가 수신기 버퍼 레지스터(222)로부터 주변장치 인터페이스(230)로 전송될 때, 제어를 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 시보 주변장치(204)는, 집적회로 다이(도시하지 않음) 상에 형성될 수 있으며, 디지털 프로세서(202)와는 독립적으로 작용할 수 있다. 디지털 프로세서는, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서, PLA, ASIC, DSP 와 같은 산업 표준 프로세서일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 디지털 프로세서(202)는, 제어 회로(226)의 기능을 수행할 수도 있으며, 이에 의해 제어 회로(226)의 필요성을 제거할 수도 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 디지털 프로세서(202) 및 시보 주변장치(204)는 디지털 집적회로 다이 또는 다이스 상에 형성될 수 있으며, 또한, 리드프레임 또는 기판 상에 캡슐링되지 않은 상태일 수도 있으며, 또한, PDIP, SOIC, MSOP, TSSOP, QSOP 등의 집적회로 패키지 내에 캡슐링될 수도 있다.
도 3은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 디지털 디코더와 결합한 시보 수신기(104)에 대한 블록도이다. 시보는 안테나(102)에 의해 수신되고, 원하는 시보가 시보 수신기(104)에서 증폭된다. 증폭된 시보는 신호 복조기(106a)에서 검출 또는 복조되고, 복조/검출된 시보는 혼합된 신호 디코더(300) 및/또는 디지털 디코더(302)에 연결된다. 혼합된 신호 디코더(300)는 주파수-전압 변환기(314), 제1 저역통과 필터(316), 제2 저역통과 필터(318), 및 전압 비교기(320)를 포함한다. 디지털 디코더(302)는 타이머(310) 및 디지털 필터(312)를 포함한다. 시보 수신기(104)는 시보를 수신하고, 신호 복조기(106a)는 주파수 변조된 신호 정보 및/또는 진폭 변조된 신호 정보를 복조하는데, 이는, 혼합된 신호 디코더(300) 및/또는 디지털 디코더(302)에 의해 각각 처리될 수도 있다.
도 4는, WWVB 시각 코드 포맷을 설명하기 위한 도면이다. 수신기(104)에서는 60kHz의 WWVB 시각 코드 신호를 수신하고, 복조기/디코더(106)에서는 이 진폭 변조(AM)된 디지털 시각 코드 포맷을 복조 및 디코딩한다. 복조기/디코더(106)는 WWVB 시각 코드 포맷을 복조하고, 복조된 펄스의 진폭과 펄스의 타이밍을 검출한다.
이러한 본 발명에 의해, 상기한 것뿐만 아니라 다른 장점 및 효과들도 얻을 수 있다. 본 발명이 비록 특정의 실시예를 참조하여 설명되었지만, 이러한 참조에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 다양한 수정 및 변경이 있을 수 있다. 또한, 본 발명의 예시로서 기 재된 실시예는 단지 예시일 뿐 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다. 따라서, 모든 균등물을 포함할 수 있는 첨부한 청구범위들에 의해서만 본 발명의 정신 및 범위가 한정될 수 있는 것이다.
본 발명은, 저주파수 및 중주파수 수신 대역에서 공진하는 물리적 소형 마그네틱 코일 안테나를 이용하며, 집적회로로 수신기를 형성할 수 있고, 수신기 회로로부터 발산되는 노이즈를 저감시킬 수 있으며, 저전력으로 동작하고, WWVB와 같은 디지털적으로 변조된 데이터 신호를 효과적으로 검출할 수 있으며, 정확한 시각을 요구하는 장치 및 시스템에 대한 저렴한 집적회로를 제공할 수 있다.

Claims (20)

  1. 라디오 주파수 시보를 수신하고 디코딩하기 위한 장치로서,
    시보를 수신하기 위한 시보 수신기;
    상기 시보 수신기에 연결되어 상기 수신한 시보를 기초하여 시각 정보를 결정하는 복조기/디코더; 및
    상기 시각 정보를 저장하는 시각 레지스터를 포함하는 시보 수신 및 디코딩 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시보 수신기는, 상기 시보를 수신하는 안테나와 연결되는 것을 특징으로 하는 시보 수신 및 디코딩 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시보 수신기, 복조기/디코더 및 시각 레지스터는, 일체화된 집적회로 다이 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 시보 수신 및 디코딩 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 집적회로 다이는 집적회로 패키지 내에 패키징되는 것을 특징으로 하는 시보 수신 및 디코딩 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 집적회로 패키지는, PDIP, SOIC, MSOP, TSSOP, 및 QSOP를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 시보 수신 및 디코딩 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    복조기/디코더 및 시각 레지스터에 연결된 디지털 프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시보 수신 및 디코딩 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 디지털 프로세서, 시보 수신기, 복조기/디코더 및 시각 레지스터는 상기 적어도 하나의 집적회로 다이 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 시보 수신 및 디코딩 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 집적회로 다이는, 상기 집적회로 패키지 내에 패키징되는 것을 특징으로 하는 시보 수신 및 디코딩 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 집적회로 패키지는, PCIP, SOIC, MSOP, TSSOP, 및 ASOP를 포함하는 그 룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 시보 수신 및 디코딩 장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 디지털 프로세서는, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서, PLA, ASIC, 및 DSP를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 시보 수신 및 디코딩 장치.
  11. 제1항에 따른 시보 수신 및 디코딩 장치로서,
    복조기/디코더는,
    시보 수신기의 출력에 연결된 엔벨로프 검출기;
    상기 엔벨로프 검출기의 출력에 연결된 엔벨로프 필터;
    상기 엔벨로프 필터의 출력에 연결된 데이터 슬라이서;
    상기 데이터 슬라이서의 출력에 연결된 데이터 비트 디코더;
    상기 데이터 비트 디코더의 출력에 연결된 수신기 버퍼 레지스터; 및
    상기 엔벨로프 검출기, 데이터 슬라이서, 데이터 비트 디코더 및 수신기 버퍼 레지스터에 연결된 제어회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 시보 수신 및 디코딩 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 수신기 버퍼 레지스터에 연결된 주변장치 인터페이스를 갖는 디지털 프 로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시보 수신 및 디코딩 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복조기/디코더는, 타이머 및 디지털 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시보 수신 및 디코딩 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복조기/디코더는, 주파수-전압 변환기, 제1 저역통과 필터, 제2 저역통과 필터, 및 전압 비교기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시보 수신 및 디코딩 장치.
  15. 라디오 주파수 시보를 이용하는 타이밍 시스템으로서,
    시보를 수신하기 위한 시보 수신기;
    상기 시보 수신기에 연결되어 상기 수신한 시보를 기초하여 시각 정보를 결정하는 복조기/디코더;
    상기 시각 정보를 저장하는 시각 레지스터; 및
    상기 복조기/디코더 및 시각 레지스터에 연결된 디지털 프로세서를 포함하는 타이밍 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 타이밍 시스템은, 시계, 시각 이용 미터기, 교통 신호등; 버스, 기차, 및 비행기의 스케줄링 장치; 및 GPS 장치를 이용하는 속도 측정 장치, 타이머, 주차 미터기를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 타이밍 시스템.
  17. 라디오 시보로부터 시각 정보를 제공하기 위한 방법으로서,
    시보 수신기에서 시보를 수신하는 단계;
    상기 시보 수신기에 연결된 복조기/디코더에서 상기 수신된 시보를 기초하여 시각 정보를 결정하는 단계; 및
    상기 시각 정보를 소정의 시각 레지스터에 저장하는 단계를 포함하는 시각 정보 제공 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    소정의 디지털 프로세서를 상기 복조기/디코더 및 시각 레지스터에 연결하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시각 정보 제공 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 시각 정보를 소정의 타이밍 시스템에 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시각 정보 제공 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 타이밍 시스템은, 시계, 시각 이용 미터기, 교통 신호등; 버스, 기차, 및 비행기의 스케줄링 장치; 및 GPS 장치를 이용하는 속도 측정 장치, 타이머, 주차 미터기를 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 시각 정보 제공 방법.
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