(57)【要約】【課題】  受信した標準電波の変調部（又は非変調部）間の差が小さい場合であっても、正確に波形を判別することができる電波修正時計、及び標準電波受信方法を提供する。【解決手段】  発振回路５からサンプリング用に出力される規定のクロック信号を基にして、当該規定のクロック信号とは発振タイミングの異なるクロック信号をサンプリング加算回路１０により生成する。生成されたクロック信号は、サンプリング回路４に出力されて発振回路５より出力された規定のクロック信号に加算される。サンプリング回路４は、このようにして加算されたクロック信号に従って復調波形のサンプリングを行う。これにより、マイコンにより予め規定されているサンプリング回数が増加し、サンプリング回路４のサンプリング周期が実質的に短縮されて波形判別の信頼性が向上する。【選択図】  図１
2006105606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、
時刻情報を含む標準電波を受信する受信手段と、
前記受信手段が受信した前記標準電波を復調して復調信号を出力する復調手段と、
前記復調信号をサンプリングするための第一のクロック信号を出力する発振手段と、
前記第一のクロック信号に基づいて当該第一のクロック信号とは発振タイミングの異なる第二のクロック信号を生成するクロック信号生成手段と、
前記第一及び第二のクロック信号に基づいて前記復調信号をサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段のサンプリング結果に基づいて前記復調信号の波形を判別する波形判別手段と、
前記波形判別手段の波形判別結果に基づいて前記標準電波に含まれる時刻情報を読み出す時刻特定手段とを有することを特徴とする電波修正時計。
【請求項２】
前記第二のクロック信号は、前記第一のクロック信号を一定時間遅延させることで生成されることを特徴とする請求項１に記載の電波修正時計。
【請求項３】
前記第二のクロック信号の発振タイミングは、前記第一のクロック信号における発振タイミングの中間に位置するタイミングであることを特徴とする請求項１、又は２に記載の電波修正時計。
【請求項４】
前記第一のクロック信号の発振周期は、３１．２５ｍｓであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の電波修正時計。
【請求項５】
少なくとも、
時刻情報を含む標準電波を受信する受信ステップと、
前記受信手段が受信した前記標準電波を復調して復調信号を出力する復調ステップと、
前記復調信号をサンプリングするための第一のクロック信号を出力する発振ステップと、
前記第一のクロック信号に基づいて当該第一のクロック信号とは発振タイミングの異なる第二のクロック信号を生成するクロック信号生成ステップと、
前記第一及び第二のクロック信号に基づいて前記復調信号をサンプリングするサンプリングステップと、
前記サンプリングステップのサンプリング結果に基づいて前記復調信号の波形を判別する波形判別ステップと、
前記波形判別ステップの波形判別結果に基づいて前記標準電波に含まれる時刻情報を読み出す時刻特定ステップとを有することを特徴とする標準電波受信方法。
【請求項６】
前記第二のクロック信号は、前記第一のクロック信号を一定時間遅延させることで生成されることを特徴とする請求項５に記載の標準電波受信方法。
【請求項７】
前記第二のクロック信号の発振タイミングは、前記第一のクロック信号における発振タイミングの中間に位置するタイミングであることを特徴とする請求項５、又は６に記載の標準電波受信方法。
【請求項８】
前記第一のクロック信号の発振周期は、３１．２５ｍｓであることを特徴とする請求項５〜７の何れか１つに記載の標準電波受信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電波修正時計、及び標準電波受信方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、日本、アメリカ、ドイツ等においては、数１０ｋＨｚ程度の周波数を搬送波として時刻情報を送信するいわゆる長波標準電波を送信しており、近年この長波標準電波（以下、単に標準電波）を用いた電波修正時計が普及してきている。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
図４は日本、アメリカ、ドイツにおける標準電波のパルス（復調）波形を示す図であり、このように標準電波は、搬送波の周波数、送信データのフォーマット、データの“０”や“１”、マーカーとしての“Ｐ”や“Ｍ”等を表すパルス波形が国毎に異なっている。
【０００４】
送信データのフォーマットにおいて、時刻データの送信は１ｂｉｔ／秒で行われ、日本、アメリカ、ドイツでは１分間を１フレームとしており、このフレーム内に「分」や「時」、１月１日からの「積算日」、「年」下２桁、「曜」等の情報が含まれている。
【０００５】
受信した標準電波から以上のような情報を取り出すためには、送信されてくるデータに対して１秒毎にサンプリングを行い、その波形を判別する。図５は従来の電波修正時計の概略的な構成を示すブロック図、図６は日本の送信データ（復調波形）とそのサンプリングのタイミングを示す図、図７はサンプリング結果に基づく波形判別方法を説明するための図である。まず、アンテナ１で受信した標準電波は、受信回路２で増幅されて復調回路３に出力される。復調回路３は、受信回路２で増幅された標準電波をフィルタ回路、整流回路、検波回路等（いずれも不図示）を通して復調し、標準電波の変調波形を方形波である復調波形としてサンプリング回路４へ出力する。
【０００６】
サンプリング回路４は、復調回路３から出力された復調波形を発振回路５が発生した規定のサンプリング周期に従って、図６に示すように例えば２時点Ｔａ、Ｔｂのタイミングでサンプリングを行う。
【０００７】
発振回路５は、マイコンによりハードウェア的に予め決められた発振周期のクロック信号を発生してサンプリング回路４へ出力し、サンプリング回路４は、このクロック信号の発振周期、即ちサンプリング周期に従って復調波形のサンプリングを行っていく。
【０００８】
図６では１秒間の送信データに対して２時点Ｔａ、Ｔｂのタイミングでサンプリングを行った場合を例示しているが、実際には１秒間の送信データに対して数十回程度（例えば、３２回）のサンプリングを行う。
【０００９】
波形判別部６は、サンプリング回路４のサンプリングに応じて、各サンプリングタイミングＴａ、Ｔｂにおける復調波形の“Ｈｉｇｈ”または“Ｌｏｗ”の状態を判別し、それらの情報に基づいて復調波形をデジタル信号として変換していく。
【００１０】
例えば、図７に示すようにＴａ、Ｔｂがそれぞれ“Ｈｉｇｈ”、“Ｈｉｇｈ”であれば“０”コードの波形として認識し、Ｔａ、Ｔｂがそれぞれ“Ｈｉｇｈ”、“Ｌｏｗ”であれば、“１”コードの波形として認識し、Ｔａ、Ｔｂがそれぞれ“Ｌｏｗ”、“Ｌｏｗ”であれば、“Ｐ”コードの波形として認識する。
【００１１】
以上のようにして波形判別部６より出力されたデジタル信号は、時刻特定回路７に送られて時刻情報として読み出され、その結果が計時回路８に出力される。計時回路８は、時刻特定回路７より出力された時刻情報を基に時刻を修正して表示部９に表示する。
【００１２】
尚、サンプリングのサンプリング周期は、短ければ短いほどサンプリング回数が増えて波形判別の信頼性が向上するが、日本やアメリカの標準電波では、図４に示すように復調波形の変調部（又は非変調部）Ｍ０、Ｍ１間の差（Ｍ０−Ｍ１＝３００ｍｓ）が比較的大きく、各コード間の判別がし易いため、３１．２５ｍｓが一般的であり、それ以下の短いサンプリング周期は要求されない。
【特許文献１】特開２００３−２２２６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
電波修正時計において、受信回路の受信精度は受信する標準電波の電界強度や信号成分とノイズ成分の比（以下Ｓ／Ｎ）に大きく左右される。受信回路は、Ｓ／Ｎの良い環境下では標準電波の送信波形を正確に受信できるが、標準電波の電界強度が弱くなったり、Ｓ／Ｎの値が小さくなると、正確な受信結果が得難くなる。
【００１４】
特にドイツの送信波形では、図４に示すように“０”コードの変調部Ｍ０が１００ｍｓ、“１”コードの変調部Ｍ１が２００ｍｓで、変調部（又は非変調部）Ｍ０、Ｍ１間の差（Ｍ１−Ｍ０＝１００ｍｓ）が他国の標準電波に比べて小さい。その上、以上説明したように標準電波の電界強度が弱くなったり、Ｓ／Ｎが小さくなると、変調部Ｍ０、Ｍ１が不要に長くなったり短くなってしまう。
【００１５】
図８は電界強度が弱くなったり、Ｓ／Ｎの値が小さくなった場合のドイツ標準電波の復調波形を示しており、このように復調波形の変調部（又は非変調部）Ｍ０、Ｍ１が不要に長くなったり短くなってしまうと、サンプリング周期３１．２５ｍｓのサンプリングではサンプリング周期が長すぎて波形の判別が正確に行えないことがある。
【００１６】
例えば、図８に示すような“０”コード（正）を表す復調波形をサンプリング周期３１．２５ｍｓでサンプリングすると、変調部Ｍ０をサンプリングする回数は最大で１００／３１．２５による３回となり、“Ｌｏｗ”が３回連続して出力される。
【００１７】
一方、変調部Ｍ０以外の復調波形（非変調部）をサンプリングする回数は最大で９００／３１．２５による２９回となり、“Ｈｉｇｈ”が２９回連続して出力される。
【００１８】
復調波形の判別は、１秒間のサンプリング回数（１０００／３１．２５による３２回）の中で、復調波形の“Ｈｉｇｈ”と“Ｌｏｗ”がどのような組み合わせで何回出現するかをカウントすることで行われる。
【００１９】
例えば、以上の場合ように“Ｌｏｗ”が３回連続して出力された後、“Ｈｉｇｈ”が２９回連続して出力された時を“０”コードとして認識する。
【００２０】
このような波形の認識定義は、予め任意に決められているものであるが、通常は“Ｈｉｇｈ”もしくは“Ｌｏｗ”の連続出力回数に±１、２回程度の誤差を許容してある。
【００２１】
例えば、“０”コード（正）の復調波形をサンプリングした場合に、許容誤差を±１回とすると“Ｌｏｗ”の連続出力回数の許容範囲は２〜４回、“Ｈｉｇｈ”は２８〜３０回となる。
【００２２】
つまり、以上のように許容誤差が±１回であれば、“Ｌｏｗ”が３回ではなく４回連続して出力された場合であっても、それは誤差許容範囲内ということで“０”コードとして正常に認識される。
【００２３】
ところが、復調波形が図８に示す“０”コード（誤）ように変調部が正常値の１００ｍｓから異常値の１６０ｍｓへ不要に延びていると、“Ｌｏｗ”を連続して出力する回数は１６０／３１．２５による５回となり、“Ｌｏｗ”の連続出力回数の誤差許容範囲２〜４回を超えてしまう。
【００２４】
一方、“１”コードに対しても“０”コードと同じく、例えば±１回の許容誤差が設定されており、その場合、変調部Ｍ１における“Ｌｏｗ”の連続出力回数の誤差許容範囲は、２００／３１．２５による６回に±１回で５〜７回となる。
【００２５】
そうすると、“０”コード（誤）の変調部Ｍ０をサンプリングした際の“Ｌｏｗ”の連続出力回数（５回）が“１”コードの誤差許容範囲内（５〜７回）に入ってしまうことになり、本来“０”コードとして認識すべき復調波形を誤って“１”コードとして認識してしまうことがある。また、誤認識までは行かないとしても、“Ｌｏｗ”もしくは“Ｈｉｇｈ”の連続出力回数が未定義の範囲に入るとＮＧとして認識してしまう。
【００２６】
つまりは、各コードを表す波形の判別が困難となる。波形の判別が正確に行えないと、標準電波に含まれる時刻情報を誤って認識してしまったり、判別不能としてＮＧ処理をしてしまうことになる。
【００２７】
サンプリング周期は、マイコンによりハードウェア的に予め決められているため、変更することは実質的に不可能である。
【００２８】
また、単純に使用するマイコンをサンプリング周期３１．２５ｍｓのものから、例えば半分の１５．６２５ｍｓのものに変更してサンプリング周期を短くすることも可能であるが、サンプリング周期の短いマイコンは一般的に高価である。
【００２９】
本発明は上記問題を解決しようとするもので、コストの増大を招くことなく、標準電波を正確に受信することが可能な電波修正時計、及び標準電波受信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
少なくとも、
時刻情報を含む標準電波を受信する受信手段と、
前記受信手段が受信した前記標準電波を復調して復調信号を出力する復調手段と、
前記復調信号をサンプリングするための第一のクロック信号を出力する発振手段と、
前記第一のクロック信号に基づいて当該第一のクロック信号とは発振タイミングの異なる第二のクロック信号を生成するクロック信号生成手段と、
前記第一及び第二のクロック信号に基づいて前記復調信号をサンプリングするサンプリング手段と、
前記サンプリング手段のサンプリング結果に基づいて前記復調信号の波形を判別する波形判別手段と、
前記波形判別手段の波形判別結果に基づいて前記標準電波に含まれる時刻情報を読み出す時刻特定手段とを有する電波修正時計とする。
【００３１】
前記第二のクロック信号は、前記第一のクロック信号を一定時間遅延させることで生成される電波修正時計とする。
【００３２】
前記第二のクロック信号の発振タイミングは、前記第一のクロック信号における発振タイミングの中間に位置するタイミングである電波修正時計とする。
【００３３】
前記第一のクロック信号の発振周期は、３１．２５ｍｓである電波修正時計とする。
【００３４】
少なくとも、
時刻情報を含む標準電波を受信する受信ステップと、
前記受信手段が受信した前記標準電波を復調して復調信号を出力する復調ステップと、
前記復調信号をサンプリングするための第一のクロック信号を出力する発振ステップと、
前記第一のクロック信号に基づいて当該第一のクロック信号とは発振タイミングの異なる第二のクロック信号を生成するクロック信号生成ステップと、
前記第一及び第二のクロック信号に基づいて前記復調信号をサンプリングするサンプリングステップと、
前記サンプリングステップのサンプリング結果に基づいて前記復調信号の波形を判別する波形判別ステップと、
前記波形判別ステップの波形判別結果に基づいて前記標準電波に含まれる時刻情報を読み出す時刻特定ステップとを有する標準電波受信方法とする。
【００３５】
前記第二のクロック信号は、前記第一のクロック信号を一定時間遅延させることで生成される標準電波受信方法とする。
【００３６】
前記第二のクロック信号の発振タイミングは、前記第一のクロック信号における発振タイミングの中間に位置するタイミングである標準電波受信方法とする。
【００３７】
前記第一のクロック信号の発振周期は、３１．２５ｍｓである標準電波受信方法とする。
【発明の効果】
【００３８】
本発明では、ハードウェア的に予め回数が規定（制限）されているサンプリングに対し、そのサンプリング回数をソフトウェア的に増やすことで実質的にマイコンのサンプリング周期を短縮しているので、標準電波の復調波形を判別する際の信頼性が向上する。また、マイコンには従来と同様の低周波数用のマイコンをそのまま使用すればよいので、高価な高周波数用のマイコンに置き換える必要がなく、コストの増大を招くことはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
図１は本発明のよる電波修正時計の概略的な構成を示すブロック図、図２は日本の送信データ（復調波形）とそのサンプリングのタイミングを示す図、図３はサンプリング結果に基づく波形判別方法を説明するための図である。但し、図２は見易いように模式的に表したものであり、線間隔等は比例尺ではない。以下、図１〜３を参照して本発明の一実施例について説明する。まず、アンテナ１で受信した標準電波は、受信回路２で増幅されて復調回路３に出力される。復調回路３は、受信回路２で増幅された標準電波をフィルタ回路、整流回路、検波回路等（いずれも不図示）を通して復調し、標準電波の変調波形を方形波である復調波形としてサンプリング回路４へ出力する。
【００４０】
サンプリング回路４は、発振回路５が発生した規定のサンプリング周期（本実施例では３１．２５ｍｓ）に従って、復調回路３から出力された復調波形をサンプリングする。その際、サンプリングは基本的に上記規定のサンプリング周期３１．２５ｍｓに従って進むが、本実施例ではサンプリング回数加算回路１０を設けることによりサンプリング回数を増加させ、サンプリング周期を実質的に短縮する構成としている。詳細は以下のとおりである。
【００４１】
まず、サンプリング回路４には発振回路５から発振周期３１．２５ｍｓのクロック信号が出力されおり、それと同時にサンプリング加算回路１０にも発振回路５から発振周期３１．２５ｍｓのクロック信号が出力されている。
【００４２】
サンプリング回数加算回路１０は、発振回路５から出力された発振周期３１．２５ｍｓのクロック信号を基準タイミングとしてソフトウェア的にタイマーをかけ、それより一定時間遅延したタイミングのクロック信号を生成してサンプリング回路４へ出力する。遅延させる時間は任意に設定が可能であるが、本実施例では遅延期間を３１．２５ｍｓの半分である１５．６２５ｍｓとしている。
【００４３】
サンプリング回路４へ出力された遅延タイミングのクロック信号は、発振回路５から出力された規定のクロック信号（発振周期３１．２５ｍｓ）に加算されて、実質的に発振周期の短いクロック信号が生成される。
【００４４】
これら一連の動作は、発振回路５からサンプリング回数加算回路１０へサンプリングのクロック信号が出力される度に繰り返し行われる。即ち、発振回路５から出力されるサンプリングのクロック信号が本実施例のようにサンプリング（発振）周期３１．２５ｍｓを表すのものであれば、そのサンプリング周期は３１．２５ｍｓから半分の１５．６２５ｍｓに相当するものとなり、サンプリング回数は３２回／秒から６４回／秒へと増加する。
【００４５】
尚、本実施例ではサンプリング回路４が行うサンプリング回数をおよそ倍にしているが、タイマーによる遅延時間を複数設定することにより、それ以上の回数に任意に増加させることも可能である。
【００４６】
サンプリング回路４は、以上のようにして生成された実質的に発振周期の短いクロック信号、つまりは増加したサンプリング回数に従って、複調回路３から出力された復調波形をサンプリングする。即ち、サンプリング回路４は、図２に示すように発振周期３１．２５ｍｓのクロック信号に基づく規定のサンプリングタイミングＴａ、Ｔｂに加え、それらよりそれぞれ１５．６２５ｍｓ遅延したタイミングＴａ’、Ｔｂ’でもサンプリングを行う。
【００４７】
波形判別部６は、サンプリング回路４のサンプリングに応じて各サンプリングタイミングＴａ、Ｔａ’、Ｔｂ、Ｔｂ’における復調波形の“Ｈｉｇｈ”または“Ｌｏｗ”の状態を判別し、それらの情報に基づいて復調波形をデジタル信号として変換していく。
【００４８】
例えば、図３に示す様にＴａ、Ｔａ’、Ｔｂ、Ｔｂ’がそれぞれ“Ｈｉｇｈ”、“Ｈｉｇｈ”、“Ｈｉｇｈ”、“Ｈｉｇｈ”であれば“０”コードの波形として認識し、Ｔａ、Ｔａ’、Ｔｂ、Ｔｂ’がそれぞれ“Ｈｉｇｈ”、“Ｈｉｇｈ”、“Ｌｏｗ”、“Ｌｏｗ”であれば“１”コードの波形として認識し、Ｔａ、Ｔａ’、Ｔｂ、Ｔｂ’がそれぞれ“Ｌｏｗ”、“Ｌｏｗ”、“Ｌｏｗ”、“Ｌｏｗ”であれば“Ｐ”コードの波形として認識する。
【００４９】
以上のようにして波形判別部６より出力されたデジタル信号は、時刻特定回路７に出力されて時刻情報として読み出され、その結果が計時回路８に出力される。計時回路８は、時刻特定回路７から出力された時刻情報を基に時刻を修正して表示部９に表示する。
【００５０】
サンプリング回路４のサンプリング周期は、マイコンによりハードウェア的に規定されているため変更することは基本的に不可能であるが、以上説明したように、サンプリング回路４にソフトウェア的に規定のサンプリングタイミングとは異なるタイミングで付加的にサンプリングを行わせることで、本来変更不可能なサンプリング周期（サンプリング回数）を実質的に変更することが可能となり、波形判別の信頼性が向上する。
【００５１】
また、本実施例のようにサンプリング回数加算回路１０が生成するサンプリングタイミングを、マイコンが規定しているサンプリング周期３１．２５ｍｓの中間位置、即ち１５．６２５ｍｓのタイミングにすれば、実質的にサンプリング周期が一定の１５．６２５ｍｓとなって波形判別の信頼性が向上するので好ましい。
【００５２】
本発明の要旨は、予めハードウェア的に規定されているサンプリング回数をソフトウェア的に増加させること、即ちサンプリング周期を実質的に短縮することであり、その実施態様は以上の実施例に限定されるものではなく、その他種々の形態を取りうるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明のよる電波修正時計の概略的な構成を示すブロック図（実施例）
【図２】日本の送信データ（復調波形）とそのサンプリングのタイミングを示す図（実施例）
【図３】サンプリング結果に基づく波形判別方法を説明するための図（実施例）
【図４】日本、アメリカ、ドイツにおける標準電波のパルス（復調）波形を示す図
【図５】従来の電波修正時計の概略的な構成を示すブロック図
【図６】日本の送信データ（復調波形）とそのサンプリングのタイミングを示す図（従来）
【図７】サンプリング結果に基づく波形判別方法を説明するための図（従来）
【図８】電界強度が弱くなったり、Ｓ／Ｎの値が小さくなった場合のドイツ標準電波の復調波形を示す図
【符号の説明】
【００５４】
１    アンテナ
２    受信回路
３    復調回路
４    サンプリング回路
５    発振回路
６    波形判別部
７    時刻特定回路
８    計時回路
９    表示部
１０  サンプリング回数加算回路
【図１】
2006105606.tif 000003
【図２】
2006105606.tif 000004
【図３】
2006105606.tif 000005
【図４】
2006105606.tif 000006
【図５】
2006105606.tif 000007
【図６】
2006105606.tif 000008
【図７】
2006105606.tif 000009
【図８】
2006105606.tif 000010