JP4987745B2

JP4987745B2 - 時刻情報受信装置および電波修正時計

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Publication number: JP4987745B2
Application number: JP2008021152A
Authority: JP
Inventors: 大輔藤田
Original assignee: Rhythm Watch Co Ltd
Current assignee: Rhythm Co Ltd
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2028-01-31
Also published as: JP2009180655A

Description

本発明は、時刻情報を含む電波信号を受けて時刻修正を行う時刻情報受信装置および電波修正時計において、受信した時刻情報のＪＪＹ（登録商標）信号の波形のタイミングから周期を判定し同期信号を求めることに関する。

現在、日本国内や外国において、既にタイムコードを含む時刻情報の長波標準電波が送信されており、この標準電波を受信して時刻を修正して正確な時刻を表示する時刻情報受信装置または電波修正時計が実用化されている。

電波修正時計は、たとえば日本国内において、日本標準時を高精度で伝える長波（４０ｋＨｚまたは６０ＫＨｚ）の標準時刻電波を受信し、受信電波に基づいて時刻修正を行って正確な時刻を表示する。

この種の電波修正時計は、標準時刻電波信号を受信する受信回路と、アナログ式の場合は受信信号に基づいて指針駆動系を駆動し、ディジタル式の場合は表示時刻の修正をディジタル的に行う制御回路とを内蔵しており、時刻修正モードにおいて、指針位置または表示時刻が受信した電波信号の時刻情報（時刻コード信号；ＴＣＯ信号）に応じて修正される。

アンテナで受信される受信信号は、“１”と“０”信号に応じて長波（４０ｋＨｚ、６０ＫＨｚ）の標準時刻電波がＡＭ変調されている（図７（ａ），(ｂ)参照）。
日本標準時を高精度で伝える長波（４０ｋＨｚ）の標準時刻電波のフォーマットは、具体的には、“１”信号の場合には１秒（ｓ）の間に５００ｍｓ（０．５ｓ）だけ４０ｋＨｚの信号が送られ、“０”信号の場合には１秒（ｓ）の間に８００ｍｓ（０．８ｓ）だけ４０ｋＨｚの信号が送られ、“Ｐ”信号（同期信号）の場合には１秒（ｓ）の間に２００ｍｓ（０．２ｓ）だけ４０ｋＨｚの信号が送られる。

図８に１フレームの時刻データの例を示す。フレームのスタートに基準マーカーＭが設けられ、２秒から９秒の各１秒期間に４０，２０，１０，８，４，２，１分の情報を“０”、“１”により表す。１３秒から１９秒の期間は時間情報、２３秒から３４秒の期間は通算日を示し、３７秒から３９秒の期間は符号を、４１秒から４４秒の期間はＤＵＴ１を表し、また、１０，２０，３０，４０，５０秒はポジッションマーカー(Ｐｎ)Ｐ１〜Ｐ５，Ｐ０が設けられている。
この図８の例においては、“Ｈ”と“Ｌ”レベルの値に応じて各時刻データが設定され、１１４日１７時２５分、ＤＵＴ１＝−０．３となる。

次に、図９（ａ）〜（ｄ）に電波修正時計の受信状態が変化した時の時刻情報の波形を示す。
図９（ａ）に、電波の波形図の例を示し、これに対応して図９（ｂ）に、電波の受信状態が良好な時の時刻情報(ＴＣＯ信号)の波形を示す。この時刻情報の波形は、“１”、“０”、また“Ｐ”信号のパルス波形を示す。

図９（ｃ），（ｄ）に、受信電波の強度が弱い時またはノイズが多いために受信状態が悪い時のＴＣＯ信号波形を示す。
図９（ｃ）に示すように、電波強度が非常に弱い時、例えば“１”信号を示すとき１秒間（または１サイクル）の間“Ｈ”レベルとなり、Ｐ信号が“Ｌ”レベルのままとなり、コードの判定が不可能となる。また、“Ｐ”信号においても、“Ｈ”レベルの期間が“Ｌ”レベルに変化してしまう場合がある。
図９（ｄ）に示すように、ノイズが多い時、例えば“１”信号を示す１秒間において、“Ｈ”レベルの期間のある任意期間が“Ｌ”レベルとなり、他の例として“０”信号を示す１秒間において、“Ｌ”レベルの期間のある任意期間が“Ｈ”レベルとなる。また“Ｐ”信号においても、例えば、“Ｌ”レベルの期間のある任意期間が“Ｈ”レベルとなり、“Ｈ”レベルの期間のある任意期間が“Ｌ”レベルとなる。

また、この他に、特許文献１には、時刻情報（時刻コード）信号を復号する際、波形のエッジ、例えば立上りまたは立下りのタイミングで時刻情報の適切度を見ることにより、受信信号にノイズ成分が多く含まれる場合でも、時刻情報を適切に検出する技術が開示されている。

また、図１０に他の従来例である電波修正時計３００の回路ブロックの構成を示す。
この電波修正時計３００は、アンテナ３１０、受信回路３２０、同期信号処理回路３３０で構成される。
アンテナ３１０は、例えば４０ＫＨｚに受信信号を受信するために、例えばバーアンテナ構造が用いられる。受信回路３２０は不図示の同調回路、ＲＦアンプ（増幅回路）、フィルタ回路（Ｂ．Ｐ．Ｆなど）、後段アンプ、検波回路、波形整形回路などで構成される。これらの回路により、受信回路３２０は、アンテナ３１０で受信した受信信号を増幅、検波し、さらに波形整形して時刻情報（ＴＣＯ信号）を出力する。

同期信号処理回路３３０は、データ取得回路３３１、データ保存回路(バッファ回路)３３２、秒同期処理回路３３３で構成される。
受信回路３２０から出力されたＴＣＯ信号がデータ取得回路３３１に供給され、このＴＣＯ信号の１秒周期（１サイクル）のデータを取り込む。
例えば、図１１（ａ）〜（ｃ）に示す様に、１秒周期内に存在する“Ｈ”レベルのパルスを取り込み、データ取得回路３３１でカウントする。例えば、１秒から１０秒までの各周期において、順次カウント動作を行うことによりデータを取得し、データ保存回路３３２に保存する。
上記データ保存回路（バッファ回路）３３２を設け、ここに例えば１〜８（または１０秒）間のデータを秒同期用データとして保存する。

データ保存回路３３２に記憶されたこれらのデータが、同期データとして秒同期処理回路３３３に供給され、例えば、不図示のマイクロコンピュータと制御プログラムによりデータ処理が行われる。秒保存データの位置を並べ替え、また各１秒周期内のデータをカウントすることによりＴＣＯ信号の各秒における開始時刻を算出し、各１秒サイクル内における立下りエッジの妥当な同期信号（スタート位置）を判定する。

時刻コード信号を所定期間、例えば８秒分のデータをバッファ回路に入れて、不図示の制御装置（マイクロコンピュータ（簡略してマイコンとも記載する）など）を用いて、所定の制御プログラムに従ってデータの並べ替え、波形の“Ｈ”（ハイ）レベルの数、“Ｌ”（ロー）レベルの数を計算して、ＪＪＹ波形の立下りの位置を検出している。
特開２００７−１３９７０３号公報特開２００５−８３９９０号公報

ところで、上述した現状の方法を用いると１個のデータ取得回路と１個のデータ保存回路（バッファ回路）しか設けていないため、このデータ保存回路には、例えば、８秒分のデータを記憶する容量を備える必要がある。また、この他各秒のデータの並べ替え等を行い、各タイミングでの波形のレベルの数を数える必要もある。
この方法においては、電波受信状況が悪く、電界強度が極めて弱くノイズレベルが混入する場合において、耐ノイズ性能は向上するが、その反面上述した処理を行うことにより長い処理時間を要し、さらに多くのプログラム領域が必要となる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、時刻情報受信装置及び電波修正時計の受信回路の後段に同期信号処理回路を設け、該同期処理回路において並列にデータを取得し、立下り周期の判定を行い保存する。この保存されたデータを用いて秒同期処理を行ことにより、同期検出のための処理プログラムを従来と比較して削減しかつ該同期検出の処理時間を短縮する。

上記目的を達成するため、本発明は、標準時刻電波信号を受けて時刻修正を行う時刻情報受信装置において、上記標準時刻電波信号を受信し、該受信した信号を信号処理して時刻情報を導出する受信回路と、上記受信回路から導出された上記時刻情報の時間経過に伴う波形の連続する立上りエッジまたは連続する立下りエッジの時刻を順次取込む複数のデータ取得回路と、上記データ取得回路にそれぞれ対応して並列に設けられ、上記各データ取得回路から供給された上記エッジの時刻データから周期を並列的に判定する複数の周期判定回路と、上記複数の周期判定回路で判定された周期データから同期信号を求める同期処理回路と、を有する。

また、本発明は、標準時刻電波信号を受けて時刻修正を行う電波修正時計において、上記標準時刻電波信号を受信し、該受信した信号を信号処理して時刻情報を導出する受信回路と、上記受信回路から導出された上記時刻情報の時間経過に伴う波形の連続する立上りエッジまたは連続する立下りエッジの時刻を順次取込む複数のデータ取得回路と、上記データ取得回路にそれぞれ対応して並列に設けられ、上記各データ取得回路から供給された上記エッジの時刻データから周期を並列的に判定する複数の周期判定回路と、上記複数の周期判定回路で判定された周期データから同期信号を求める同期処理回路と、を有する。

受信回路から導出された時刻情報を異なるサイクルで各データ取得回路で取込み、該時刻情報の波形の立下りまたは立上りエッジ時刻の各エッジ間の時刻から周期を判定し、各サイクルにおける妥当なスタート時刻（または同期信号）を求める。

本発明は、複数のデータ取得回路と同期用データ保存回路（バッファ回路）を設け、時刻情報の時間差で波形のデータを取込むことにより、同期用データ保存回路を削減すると共に同期信号の判定処理時間を短縮することができる。また、本発明は、ノイズなどによりＴＣＯ信号のスタート波形が不安定な状態においても、正確な同期信号を得ることができる。

図１は本発明の実施形態に係る電波修正時計１００の外観を示す正面図である。
電波修正時計１００は、筐体１０１と、文字盤１０２と、秒針（第１指針）１０３と、分針（第２指針）１０４と、時針（第２指針）１０５とを備えている。文字盤１０２には、指針の回転位置により、秒、分、又は、時が示されるように、円形、方形及び線状の指標が、指針の回転中心を中心とする円周上に複数配列されている。

本実施形態の電波修正時計１００は、時刻情報を含む標準電波信号あるいは所定の放送局が送信される放送電波、あるいは有線により受けた時刻情報を含む信号受信して、受信した時刻情報に基づいて指針（秒針、時分針）による表示時刻を修正する機能を有する。
電波修正時計１００は、通常運針において、秒針を第１周期、たとえば１秒をもって駆動する指針用駆動源を有し、時刻情報を受けて、時刻情報と表示時刻が異なる場合に、秒針１０３の駆動周期を１秒の第１周期とは異なる第２周期、たとえば１．１秒、１．３秒、あるいは０．９秒、０．７秒をもって駆動するように駆動源を制御する機能を有している。

図２は電波修正時計１００の信号処理系回路１０を示すブロック構成図である。
図２において、番号１０は信号処理系回路、番号１１は標準電波信号受信系、番号１２はリセット／強制受信スイッチ、番号１３Ａは第１の発振回路、番号１３Ｂは第２の発振回路、番号１４は制御回路、番号１５はドライブ回路、番号１６は発光素子、番号１７はバッファ回路、番号１８，１９はドライブ回路、番号２０はアラーム用アンプ、番号２１はスピーカ、Ｖ_ＣＣは電源電圧、Ｃ_１〜Ｃ_５はキャパシタ、Ｒ_１〜Ｒ_６は抵抗素子をそれぞれ示す。また、電波修正時計１００には、例えば、不図示の秒針を駆動する第１駆動系、指針である分針および時針を駆動する第２駆動系、光透過型光検出センサ、利用者が手により直接時刻合わせを行う手動修正系が備えられている。

光センサ１６０の検出信号は制御回路１４へ出力される。制御回路１４は、光センサ１６０からの検出信号に基づいて、電波修正時計１００の前面側の光量が所定の閾値未満であるか否かを判定する。

標準電波信号受信系１１は、アンテナ１１ａと、たとえば不図示のキー局から送信された時刻コード信号を含む長波（たとえば４０ｋＨｚ）を受信し所定の信号処理を行い、パルス信号Ｓ１１（ＴＣＯ信号）として制御回路１４に出力する長波受信回路１１ｂとから構成されている。

リセット／強制受信スイッチ１２は、制御回路１４の各種状態を初期状態に戻すときにオンにされる。
このリセット／強制受信スイッチ１２がオンされたとき、または図示しない電池をセットしたときに本電波修正時計は、標準時刻電波信号を強制的に受信して時刻の修正を行う修正モード（強制修正モード）になる。

発振回路１３Ａは、セラミック発振器ＣＲＭおよびキャパシタＣ_２，Ｃ_３により構成され、所定周波数、たとえば８００ｋＨｚの基本クロックＣＬＫＡを制御回路１４に供給する。

発振回路１３Ｂは、水晶発振器ＣＲＹおよびキャパシタＣ_４，Ｃ_５により構成され、所定周波数、たとえば３２ｋＨｚの基本クロックＣＬＫＢを制御回路１４に供給する。

制御回路１４は、ノイズや電界強度が弱いときに１秒周期の同期信号を判定する同期信号処理回路と後述の各機能回路を制御する制御部と、不図示のアラーム発生回路、時計タイマー、時計部、信号検出／修正回路などで構成される。時刻情報信号のサイクルのあらかじめ設定した時刻または強制的に標準時刻電波信号を受信して時刻修正を行う場合には、標準電波信号受信系１１に駆動電力を供給する。
受信時刻については、たとえば午前（ＡＭ）および午後（ＰＭ）の６回ずつ設定可能となっている。なお、この時刻については、任意に選択することが可能で、必ずしもＡＭ，ＰＭで６回ずつ受信する必要はない。

ドライブ回路１５はｐｎｐ型トランジスタＱ_１および抵抗素子Ｒ_１，Ｒ_２により構成されている。
トランジスタＱ_１のベースが抵抗素子Ｒ_１を介して制御回路１４のドライブ信号ＤＲ_１の出力ラインに接続され、コレクタが抵抗素子Ｒ_２を介して発光ダイオードからなる発光素子１６のカソードに接続され、エミッタが電源電圧Ｖ_ＣＣの供給ラインに接続されている。そして、発光素子１６のカソードが接地されている。
すなわち、発光素子１６は、制御回路１４からローレベルのドライブ信号ＤＲ_１が出力されたときに発光するようにドライブ回路１５に接続されている。

また、ドライブ回路１８は、ｐｎｐ型トランジスタＱ_２、および抵抗素子Ｒ_３，Ｒ_４により構成されている。

また、ドライブ回路１９は、ｐｎｐ型トランジスタＱ_３、および抵抗素子Ｒ_６により構成されている。
トランジスタＱ_３のベースが抵抗素子Ｒ_６を介して制御回路１４のドライブ信号ＤＲ_３の出力ラインに接続され、エミッタが電源電圧Ｖ_ＣＣの供給ラインに接続され、コレクタがアンプ２０の電力供給端子に接続されている。
このドライブ回路１９は、たとえば毎正時に制御回路１４からドライブ信号ＤＲ_３がローレベルで出力されると、トランジスタＱ_３がオンとなり、アンプ２０に駆動電力を供給する。

アンプ２０は、ドライブ回路１９から駆動電力を受け、かつ制御回路１４からアラーム信号Ｓ１０４５を受けて、スピーカ２１を鳴動させる。

図３に、本発明の時刻情報受信装置及び電波修正時計に係る標準電波信号受信系１１のブロック構成を示す。
標準電波信号受信系１１は、アンテナ１１ａと長波受信回路１１ｂで構成され、この長波受信回路１１ｂは、同調回路１１１、ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）アンプ１１２、フィルタ回路１１３、後段（ポスト）アンプ１１４、検波回路１１５、波形整形回路１１６で構成される。

アンテナ１１ａは、例えばバーアンテナで構成され、時刻情報を含む標準電波（４０ＫＨｚまたは６０ＫＨｚ）を受信する。

同調回路１１１は、コイルとコンデンサが並列に接続され、このコンデンサを切り替えることにより容量値を変えて、標準電波の周波数４０ＫＨｚまたは６０ＫＨｚに同調させ、それ以外の周波数を減衰させる。

ＲＦアンプ１１２は、小信号用増幅回路が用いられ、入力信号を増幅すると共にＮ．Ｆ（ＮｏｉｓｅＦｉｇｕｒｅ；雑音指数）を良くし、良好なＳ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ（信号）／Ｎｏｉｓｅ（雑音））比を得る。
また、このＲＦアンプ１１２は、ＡＧＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ）制御信号により増幅度を入力信号のレベルに応じて自動的に可変できるＡＧＣアンプを構成する。例えば、入力信号が大きい時は、ＲＦアンプ１１２のゲイン(利得)を下げて出力信号のレベルを下げ、入力信号のレベルが小さい時は、ＲＦアンプ１１２のゲインを上げて出力信号のレベルを大きくする。

フィルタ回路１１３は、水晶フィルタなどでＢ．Ｐ．Ｆ（ＢａｎｄＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）を構成し、通過周波数帯域以外の周波数を急峻に減衰する。その結果、フィルタ回路１１３は、受信周波数のみを通過させそれ以外の信号やノイズ等を減衰または除去する。また、このフィルタ回路１１３は水晶フィルタ以外にも他のフィルタを用いて構成することができる。

後段アンプ１１４は、ダイナミックレンジの大きい増幅回路で構成され、フィルタ回路１１３で選択された受信信号（標準電波）をさらに増幅し、信号振幅を大きくする。

検波回路１１５は、例えば包絡線検波回路が用いられ、後段アンプ１１４で増幅され受信信号を検波する。またこの検波回路１１５に不図示の整流回路が設けられ、この整流回路から出力されたＤＣ電圧が前述のＲＦアンプ１１２にＡＧＣ制御電圧としてフィードバックされる。このＡＧＣ制御電圧のレベルに応じてＲＦアンプ１１２のゲイン（利得）が自動的に制御される。

波形整形回路１１６は、例えば、検波回路１１５で検出された検波信号のピーク電圧とボトム電圧を検出してホールドし、このピーク電圧とボトム電圧の平均値を閾値とする。そして、検波回路１１５で検波された検波信号と前述の閾値とを比較し、検波信号が閾値より大きい場合は“Ｈ”レベルのパルスを発生し、閾値より小さい場合は“Ｌ”レベルのパルスを発生する。この結果、波形整形回路１１６から、“１”と“０”レベルの矩形パルスが時刻情報（ＴＣＯ）として後段の制御回路１４（図２参照）へ出力される。

次に、標準電波信号受信系１１の動作について説明する。
アンテナ１１ａは、図８に示すフォーマットを有する長波（４０ｋＨｚ、６０ＫＨｚ）の標準時刻電波を受信する。
アンテナ１１ａで受信された標準時刻電波（受信信号）は同調回路１１１に入力され、例えば同調周波数の４０ＫＨｚが選択され、それ以外の信号は減衰される。

同調回路１１１で選択された受信信号はＲＦアンプ１１２に供給され、この受信信号が小さい時（または電界強度が弱い時）は、ＡＧＣ電圧によりＲＦアンプ１１２のゲインを上げ、一方受信信号が大きい時は、ＡＧＣ電圧によりゲインを下げ出力信号の信号レベルを制御する。

ＲＦアンプ１１２で増幅された受信信号は、フィルタ回路１１３に入力され、４０ＫＨｚの受信信号のみが選択され、帯域以外の信号またはノイズは減衰される。フィルタ回路１１３で選択された受信信号はさらに後段アンプ１１４に供給され、出力電圧の振幅を検波できるレベルまで増幅する。

後段アンプ１１４で増幅された受信信号は、検波回路１１５で包絡線検波され、パルス信号を発生する。このパルス信号は後段の波形整形回路１１６に供給され、ピーク電圧とボトム電圧がホールドされる。さらに、このボトム電圧とピーク電圧から平均値を求め閾値電圧とする。

波形整形回路１１６に入力されるパルス信号と閾値電圧が比較され、パルス信号が閾値電圧より高いと“Ｈ”レベルの電圧が出力され、一方パルス信号が閾値電圧より低いと“Ｌ”レベルの電圧が出力される。すなわち、閾値電圧と比較してパルス信号の波形電圧の高、低に応じて矩形パルスが発生し、ＴＣＯ信号として導出される。

次に図４に、同期信号処理回路２００のブロック構成を示す。この同期信号処理回路２００は、波形整形回路１１６の後段に接続され、ＴＣＯ信号の同期信号を検出（または判定）する。

同期信号処理回路２００は、複数のデータ１取得回路２０１〜データ３取得回路２０３、立下り周期判定回路２０５〜２０７と、秒同期用データ保存回路２１０、秒同期処理回路２２０で構成される。ここではデータ取得回路と立下り周期判定回路２０５〜２０７はそれぞれは３個で構成される例を示すが、これらの個数は限定されるものではない。

データ１取得回路２０１〜データ３取得回路２０３は、例えば、波形の立下りに同期してカウント動作するカウンタ回路等を有し、ＴＣＯ信号のスタート時の立下り時刻（データ）、また１秒周期（または１サイクル期間）内に存在するパルス波形の立下りエッジなどの時刻（データ）を計測する。以下の例では、立下りエッジで時刻を取り込む構成、動作について説明する。
また、図４に示すデータ１取得回路２０１〜データ３取得回路２０３は後述するように、ＴＣＯ信号の時系列に発生したパルスに関する時刻を、異なるサイクル毎に順次取込む。例えば、図５に示すように、データ１取得回路２０１は時刻ｔ１の立下り時刻からデータの取得を開始し、データ２取得回路２０２は、時刻ｔ３の立下り時刻からデータの取得を開始し、データ３取得回路２０３は時刻ｔ５の立下り時刻からデータの取得を開始する。さらに、データ１取得回路２０１は時刻ｔ７を取得し、データ２取得回路２０２は時刻ｔ９を取得し、・・・と同様な動作を繰り返す。

立下り周期判定回路２０５（〜２０７）は、データ１取得回路２０１（〜データ３取得回路２０３）から供給されたＴＣＯ信号のパルス波形の立下りの時刻データを基に各パルスの立下り時間から周期が計算される。この処理は、マイコンなどを用いてソフトウェアで処理することができるが、ハードウェアを用いて周期の判定を行うこともできる。

立下り周期判定回路２０５〜２０７は、パルス波形の立下り周期が１秒周期であるか否かを判定する。具体的には、ノイズによりまたは受信電波が微弱なときは１秒周期（１サイクル）が変動するので、１秒に所定の許容範囲を加味して、１秒周期を判定する。この許容範囲を例えば、２００ｍｓ（ミリ秒）とすると、０．８秒から１．２秒の範囲を規定値とし、この規定値の範囲に存在する立下り時刻のパルスを測定し、この計測したパルスから各１秒周期（１サイクル期間）におけるスタート時間を判定し、１秒周期の同期信号を設定する。
また、ノイズなどにより、１サイクル期間に複数のパルスが存在するとき、スタート時刻から最初のパルスの立下り時刻を計測し、スタート時刻からの期間を測定し、この期間が０．８〜１．２秒の規定値内にあるか否か判定する。判定の結果、この規定値を満足すれば、１秒周期と見做してスタート時刻を１秒周期の同期信号とする。判定の結果が、規定値を満足しない場合、次に２番目のパルスの立下り時刻を計測し、スタート時刻から２番目のパルスの立下り時刻を計測し、スタート時刻からの期間が上述した規定値内にあるか否かを計算処理し、その結果に応じてスタート時刻が１秒周期のスタート時刻であるかどうかを判定する。

さらに、ノイズなどにより１サイクル期間に例えば２個のパルスが存在する場合、スタート時刻を１番目のノイズにより発生したパルスの立下り時刻に再度設定し直して、同様な計測と判定動作を行う。
もし、さらにノイズが存在するときは、３個目のパルスも立下り時刻をスタート時刻として、同様な動作を行う。
このような動作を、各立下り周期判定回路２０５〜２０７において繰り返し、スタート時刻を判定する。さらに詳細な説明は後述する。

もし、図１０に示すように、データ取得回路と立下り周期判定回路をそれぞれ１個しか設けないと、所定秒の繰返し周期から１秒周期のスタート時刻を判定するとき、データを蓄積するバッファ回路（の容量）などが図４の構成と比較して多く必要となる。また、データ取得回路と立下り周期判定回路がそれぞれ１個しかないと、データ取り込みや判定処理に時間がかかる。
これに対して、図４に示すように、複数のデータ１取得回路２０１〜データ３取得回路２０３とこれに対応して複数の立下り周期判定回路２０５〜２０７を並列に設けることにより、一対のデータ取得回路と立下り周期判定回路を組み合わせて順次異なる１秒周期の立下り時刻を取得するようにしているので、所定秒（例えば８秒）間のデータ取得、またこれらの各秒間における判定処理の処理時間を総合的に短縮することができる。

次に、秒同期用データ保存回路２１０には、上述した立下り周期判定回路２０５〜２０７から規定値以内のデータがそれぞれ入力され、保存手段に保存される。保存手段として半導体装置のＲＡＭなどがあるが、必ずしもこれに限定されるものではない。

秒同期処理回路２２０は、例えば、不図示のマイクロコンピュータとこれを制御する制御プログラムや秒同期処理するためのアプリケーションプログラムなどで構成される。あるいは、これ以外にハードウェアで構成してもよく、さらにハードウェアとソフトウェアを組み合わせて構成しても良い。
秒同期処理回路２２０では、上述した手段により、秒同期用データ保存回路２１０から出力されたデータを用いてデータ処理して秒同期信号を確定する。

次に、同期信号処理回路２００の具体的動作を図５と図６の波形図を参照しながら説明する。
なお、ここでは、説明を簡単にするために、データ取得回路が３個とこれに対応して立下り周期判定回路が３個の構成例について示す。
図５に示すＴＣＯ信号が同期信号処理回路２００に供給されると、時刻ｔ１の立下り時刻でデータ１取得回路２０１が動作し、時刻データの取得を開始する。また、時刻ｔ３になるとデータ２取得回路２０２が動作し、時刻データの取得を開始する。さらに時刻ｔ５になるとデータ３取得回路２０３が動作し、時刻データの取得を開始する。以下同様に、時刻ｔ７でデータ１取得回路２０１が時刻データの取得を開始し、時刻ｔ９でデータ２取得回路２０２が時刻データの取得を開始し、さらにＴＣＯ信号の波形の立下りに応じてデータ３取得回路２０３・・・、と順次繰り返される。

次に、各データ１取得回路２０１〜データ３取得回路２０３の動作について説明する。
例えば、データ１取得回路２０１において、図５に示すＴＣＯ信号が入力されたとする。このＴＣＯ信号の波形は、図５に示すように時刻ｔ１で立下り、またノイズなどにより時刻ｔ２、ｔ３にパルスが発生し、時刻ｔ５の立下り、略１Ｓ（秒）の周期を示す。
時刻ｔ１を仮の第１のスタート時刻としてデータの取得を開始する。時刻ｔ１のデータ、時刻ｔ２、ｔ３とパルス波形の立下り時刻ｔ５の時刻データを取得する。
また、データ２取得回路２０２、データ３取得回路２０３においても、各取り込み期間において同様なデータ取り込み動作を行う。
また、これ以外に、例えばデータ１取得回路２０１は、立下りの時刻データｔ１〜ｔ５の取得タイミングに関し、時刻ｔ１と時刻ｔ２の周期判定処理が終わった後に、時刻ｔ３のデータを取込み周期判定処理を行い、この判定が終わった後に時刻ｔ４の時刻データを取込み周期判定処理を行い、・・・、と順次このように行っても良い。その他のデータ２取得回路２０２、データ３取得回路２０３においても同様行う。
したがって、各データ１取得回路２０１〜データ３取得回路２０３の各１サイクル内における時刻データの取り込タイミングは、後段に接続される立下り周期判別回路２０５〜２０７等の動作速度や処理速度等により変更することができるので、これらの方法に限定されない。

立下り周期判定回路２０５は、データ１取得回路２０１から供給された時刻データｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ５を用いて時刻ｔ１から各時刻データにおける各期間が所定の規定値内にあるかどうかを判定する。図５と図８に示すように、受信信号の信号レベルやノイズによりＴＣＯ信号の１秒周期が変動したり、略１秒周期内にノイズが発生したりするので、１秒周期の判定時間を広げて判定する。例えば、上述したように、許容範囲を２００ｍｓ（ミリ秒）とすると、略１秒の規定値は、０．８秒から１．２秒と設定される。

立下り周期判定回路２０５は、例えば、図６（ｂ）において、時刻ｔ１を第１のスタート時刻とし、この時刻ｔ１から次のパルスの立下り時刻ｔ２までの期間を求める。この時刻ｔ１からｔ２までの期間が上述した０．８秒から１．２秒の規定値内にあるか否かを判定し、この規定値内にあると、妥当なデータであると見做す。得られたデータが０．８秒以下または１．２秒以上であると妥当なデータでないのでこのデータを破棄し、次の動作に移る。
時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間を求め、０．８秒から１．２秒の規定値内にあるか否かを判定する。判定結果が、上述の規定値内にあると妥当であると見做し、規定値外であるとこのデータを破棄し、次の動作に移り、時刻ｔ１から時刻ｔ４の判定処理、さらに時刻ｔ１から時刻ｔ５の期間を求め同様な判定処理が行われる。

さらに、立下り周期判定回路２０５は、上述したＴＣＯ信号のスタート時刻をｔ１に代えて時刻ｔ２を新たなスタート時刻として同様な立下り周期の判定動作を行う。
図６（ｃ）に示すように、時刻ｔ２を第２のスタート時刻とし、この時刻ｔ２から次のパルスの立下り時刻ｔ３までの期間を求める。この時刻ｔ２からｔ３までの期間が上述した０．８秒から１．２秒の規定値内にあるか否かを判定する。この規定値内にあると、妥当なデータであると見做し、得られたデータが０．８秒以下または１．２秒以上であると妥当なデータでないのでこのデータを破棄し、次の動作に移る。
時刻ｔ２から時刻ｔ４までの期間を求め、０．８秒から１．２秒の規定値内にあるか否かを判定する。判定結果が、上述の範囲にあると妥当であると見做し、規定値内外であるとこのデータを破棄し、次の動作に移り、時刻ｔ２から時刻ｔ５の期間を求め、得られたデータが妥当な値かどうか判定される。
時刻４、ｔ５のデータが破棄された場合、さらに、時刻ｔ２と時刻ｔ６の期間を求め、この期間が例えば０．８から１．２秒の規定値内にあると妥当なデータと見做され確保される。しかし、時刻ｔ２と時刻ｔ６の期間が１．２秒以上であると、このデータは妥当なデータでないと判断されて破棄される。

また図６（ａ）においては、ノイズによるパルスが時刻ｔ３にも発生しているので、さらに時刻ｔ３をスタート時刻として、立下り周期判定動作を行う。
図６（ｄ）に示すように、スタート時刻を時刻ｔ０からｔ３に変更する。時刻ｔ３を第３のスタート時刻とし、この時刻ｔ３から次のパルスの立下り時刻ｔ４までの期間を求める。この時刻ｔ３からｔ４までの期間が上述した０．８秒から１．２秒の規定値内にあるか否かを判定し、この範囲にあると、妥当なデータであると見做す。得られたデータが０．８秒以下または１．２秒の規定値外であると妥当なデータでないのでこのデータを破棄し、次の動作に移る。次に、時刻ｔ３から時刻ｔ５までの期間を求め、０．８秒から１．２秒の規定値内にあるか否かを判定する。判定結果が、上述の規定値内にあると妥当であると見做し、規定値外であるとこのデータを破棄し、次の動作に移り、時刻ｔ３から時刻ｔ６の期間を求め、得られたデータが妥当な値かどうか判定される。

また立下り周期判定回路２０５の動作において、時刻ｔ１でデータ取得開始したにもかかわらず、立下り周期が規定値の０．８から１．２秒の規定値内に存在するデータがないときは、再度データ１取得回路２０１に制御信号（立下り周期ＮＧ）を出力し、データ１取得回路２０１が図３のＴＣＯ信号の時刻ｔ７でデータの取得が開始できる様にする。
上述した動作は、データ２取得回路２０２と立下り周期判定回路２０６、またデータ３取得回路２０３と立下り周期判定回路２０７においても行われ、立下り周期判定回路２０６，２０７から１秒周期として妥当な時刻データが出力される。

立下り周期判定回路２０５から図５に示す時刻ｔ１またはｔ７に関する立下り周期データが、また、立下り周期判定回路２０６から図５に示す時刻ｔ３またはｔ９に関する立下り周期データが、さらに立下り周期判定回路２０５から図５に示す時刻ｔ５・・・に関する立下り周期データが、それぞれ出力されて秒同期用データ保存回路２１０に保存される。

秒同期用データ保存回路２１０に保存された時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ７，ｔ９から得られたデータが秒同期処理回路２２０に供給されて、秒同期信号が求められる。
例えば、立下り周期判定回路２０５から出力されたデータから、立下り周期判定回路２０６から出力されたデータから、また立下り周期判定回路２０７から出力されたデータからそれぞれ秒同期信号を求める。
もし、立下り周期判定回路２０５において、立下り時刻ｔ１における周期判定データが無効で、時刻ｔ７における立下り周期データが有効なデータとして出力され、それ以外に立下り周期判定回路２０６から時刻ｔ３における立下り周期データが出力され、立下り周期判定回路２０７から時刻ｔ５における立下り周期データが出力されたとすると、これらの周期データを並べ替える必要がる。他の場合においても、経過時間に沿うように周期データを並べ替える。

このように、データ１取得回路２０１〜データ３取得回路２０３とこれに対応して立下り周期判定回路２０５〜２０７を並列に設けて、ＴＣＯ信号の略１秒の繰り返し周期におけるデータ取得のパルス位置を順次異なる時刻に設定することにより、並列処理するので、判定時間を短縮することができる。

上述したように、時刻情報受信装置及び電波修正時計の制御回路に同期信号処理回路を設け、外同期信号処理回路に複数のデータ取得回路とこれに対応して複数の立下り周期判定回路と、周期判定手段、秒同期用データ保存回路、秒同期処理回路を設け、時間経過に伴う異なるサイクルで順次上記データ取得回路で時刻データを取得し、各サイクルの立下り周期の判定を行い保存し、この保存されたデータを用いて秒同期処理を行うことにより、同期検出のための処理プログラムを従来より削減することができまた該同期検出の処理時間を短縮することができる。また、ノイズなどによりＴＣＯ信号のスタート波形が不安定な状態においても、正確な同期信号を得ることができる。

本発明の標準時刻電波信号を受けて時刻修正を行う時刻情報受信装置及び電波修正時計において、上記標準時刻電波信号を受信し、該受信した信号を信号処理して時刻情報を出力する受信回路は、標準電波信号受信系の長波受信回路１１に対応し、上記受信回路から導出された上記時刻情報の波形のエッジを取込む複数のデータ取得回路は、データ１取得回路２０１〜データ３取得回路２０３に対応し、上記データ取得回路に対応して設けられ、上記各データ取得回路から供給された上記エッジの時間データから周期を判定する複数の周期判定回路は、立下り周期判定回路２０５〜２０７に対応し、上記複数の周期判定回路で判定された周期データから同期信号を求める同期処理回路は、秒同期用データ保存回路２１０と秒同期処理回路２２０に対応する。

図１は、電波修正時計の外観を示す正面図である。図２は、電波修正時計の信号処理系回路を示すブロック構成図である。図３は、本時刻受信装置及び電波修正時計に関する長波受信回路のブロック構成図である。図４は、同期信号処理回路のブロック構成図である。図５は、時刻情報信号の波形を示す図である。図６は、ノイズが存在する時の時刻情報信号の波形図である。図７は、変調された受信信号の波形図である。図８は、１フレームの時刻データを示す図である。図９は、電波修正時計の受信状態が変化した時の時刻情報の波形図である。図１０は、他の従来例である電波修正時計の回路ブロック図である。図１１は、１秒周期内にノイズなどが存在するときの時刻情報信号の波形図である。

符号の説明

１０…信号処理系回路、１１…標準電波信号受信系、１１ａ，３１０…アンテナ、１１ｂ，３２０…長波受信回路、１４…制御回路、２０…アンプ、２１…スピーカ、１００…電波修正時計、１０３…秒針、１０４…分針、１０５…時針、１１１…同調回路、１１２…ＲＦアンプ、１１３…フィルタ回路、１１４…後段アンプ、１１５…検波回路、１１６…波形整形回路、１４２…発光素子、１４４…受光素子、１６０…光センサ、２００…同期信号処理回路、２０１〜２０３，３３１…データ取得回路、２０５〜２０７…立下り周期判定回路、２１０…秒同期用データ保存回路、２２０，３３３…秒同期処理回路、３３２…データ保存回路。

Claims

標準時刻電波信号を受けて時刻修正を行う時刻情報受信装置において、
上記標準時刻電波信号を受信し、該受信した信号を信号処理して時刻情報を導出する受信回路と、
上記受信回路から導出された上記時刻情報の時間経過に伴う波形の連続する立上りエッジまたは連続する立下りエッジの時刻を順次取込む複数のデータ取得回路と、
上記データ取得回路にそれぞれ対応して並列に設けられ、上記各データ取得回路から供給された上記エッジの時刻データから周期を並列的に判定する複数の周期判定回路と、
上記複数の周期判定回路で判定された周期データから同期信号を求める同期処理回路と、
を有する
時刻情報受信装置。
上記周期判定回路は、上記時刻情報の波形の任意の立下りまたは立上りエッジから所定周期内の各波形の立下りまたは立下りエッジまでの期間を順次求め、各波形の上記期間が所定値以内のとき有効なデータとし、所定値以外のとき無効データと判定する
請求項１記載の時刻情報受信装置。
標準時刻電波信号を受けて時刻修正を行う電波修正時計において、
上記標準時刻電波信号を受信し、該受信した信号を信号処理して時刻情報を導出する受信回路と、
上記受信回路から導出された上記時刻情報の時間経過に伴う波形の連続する立上りエッジまたは連続する立下りエッジの時刻を順次取込む複数のデータ取得回路と、
上記データ取得回路にそれぞれ対応して並列に設けられ、上記各データ取得回路から供給された上記エッジの時刻データから周期を並列的に判定する複数の周期判定回路と、
上記複数の周期判定回路で判定された周期データから同期信号を求める同期処理回路と、
を有する
電波修正時計。
上記周期判定回路は、上記時刻情報の波形の任意の立下りまたは立上りエッジから所定周期内の各波形の立下りまたは立下りエッジまでの期間を順次求め、各波形の上記期間が所定値以内のとき有効なデータとし、所定値以外のとき無効データと判定する
請求項３記載の電波修正時計。