(57)【要約】【課題】受信回路の同調周波数の温度補正を行ない受信感度の良い電波修正時計を提供する。【解決手段】電波受信回路近傍の温度を測定する温度測定回路を設けて、その測定温度データに基づき受信回路の温度補償を実施する。より具体的には、並列コンデンサアレイによる同調回路を設けて、測定温度データに基づき同調コンデンサ値を変更し、同調を最適にする。さらには、水晶発振回路の温度補償回路を併設し、その温度補償回路内の温度測定回路を受信回路同調用の温度測定回路と兼用しても良い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準信号発生回路と、
該基準信号発生回路からの基準信号に基づいて内部時刻を計時する内部時刻計時回路と、外部からの時刻情報を含んだ無線信号を受信するアンテナと、
該アンテナが受けた前記無線信号を受信し、復調信号を出力する受信回路と、
該受信回路からの復調信号を入力し、前記外部時刻情報に基づく時刻データを作成し、内部時刻計時回路に設定する時刻データ変換回路と、
前記内部時刻計時回路の内部時刻データに基づいて時刻を表示する時刻表示部を有する
電波修正時計において
前記受信回路近傍の温度を測定して温度データを出力する温度測定回路と、
該温度測定回路からの前記温度データに基づいて前記受信回路の補正データを出力する補正演算回路を有することを特徴とする電波修正時計。
【請求項２】
前記受信回路は前記アンテナを前記無線信号に同調するための同調回路を有しており、
前記温度データに基づいて
同調用の容量値を変更可能な可変容量回路を有する
ことを特徴とする請求項１記載の電波修正時計。
【請求項３】
前記可変容量回路は複数の容量を並列接続した容量アレイと、
前記温度データによって少なくとも前記複数の容量の一つを選択するためのスイッチ素子とを有することを特徴とする請求項２記載の電波修正時計。
【請求項４】
前記基準信号発生回路は、周囲温度の変動に追従して周波数が変動する水晶発振回路と、前記水晶発振回路の温度補償を行なうための温度補償回路とを有しており、
前記温度測定回路が前記温度補償回路に設けられている
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の電波修正時計。
【請求項５】
前記受信回路の動作は前記温度測定回路の動作後に実施され、
前記同調回路の同調動作は前記温度測定回路の測定温度データに基づき実行される
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の電波修正時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電波修正時計における同調回路の温度補償に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子時計の発展の中で、より時間精度の高い製品として電波修正時計が提供されてきている（特許文献１参照）。
上記の電波修正時計は図３に示す如く、発振回路２、分周回路３からなる基準信号発生回路１、計時回路４、表示手段５、受信回路８と時刻データ変換回路１５からなる電波時計機能部７、受信制御回路６から構成される。
【０００３】
基準信号発生回路１は、時刻を計時するための基準信号ＰＫ（通常は１Ｈｚの信号）を作成する回路である。その構成は、通常、水晶振動子などを用いた発振回路２と、発振回路２からの発振信号を分周し、基準信号ＰＫなどの各種タイミング信号を作成する分周回路３から構成されるが、その構成は任意である。
【０００４】
計時回路４は、基準信号ＰＫを受け時刻の計時を行う。表示手段５は、計時回路４からの計時データＫ１を受け、時刻の表示を行う。
電波時計機能部７は、上記の如く大きく分けて受信回路８と時刻データ変換回路１５から構成される。
【０００５】
受信回路８は、無線電波を受信するアンテナ９（通常はフェライト又はアモルファスをコアとして銅線を巻いたバーアンテナ）、アンテナ９からの受信信号ＰＦの周波数を同調する（一般的には、同調周波数ｆ＝１／2π√ＬＣの関係式から、アンテナのＬ値に応じてコンデンサの容量値Ｃを設定する）同調回路１０、受信信号ＰＦを増幅する増幅回路１１、受信信号ＰＦの中から必要な周波数のみを取り出すフィルタ回路１２、検波回路１３、アナログ信号である受信信号ＰＦをデジタル信号に変換し時刻データへの変換処理を容易にするためのＡ／Ｄ変換回路１４から構成され、外部からの時刻データを含む電波信号を受信してアナログ信号として取り出し、最終的にデジタル信号である復調信号ＰＡにまで変換を行う。
【０００６】
時刻データ変換回路１５は、復調信号ＰＡを入力し時刻データＰＸを取り出し、計時回路４に設定することで、電波時計としての機能を実現する。
受信制御回路６は、計時回路４から出力される受信回路を動作させるべき時刻を示す受信時刻信号Ｋ２を入力し、電波時計機能部７を動作状態にする受信許可信号ＰＪを出力する。
【０００７】
次に、従来の電波時計の動作を説明する。
通常は基準信号発生回路１からの基準信号ＰＫに基づき計時回路４が計時動作を行ない、定時受信を行う時刻に受信時刻信号Ｋ２を出力する。受信時刻信号Ｋ２を受けて受信制御回路６が動作し、電波時計機能部７を受信動作状態にする。
電波時計機能部７が受信動作状態になると受信回路８内において、アンテナ９は時刻情報を含んだ無線信号（例えば日本の標準電波ＪＪＹの４０ｋＨｚ等）を受信して、同調された受信信号ＰＦが増幅回路１１、フィルタ回路１２、検波回路１３、Ａ／Ｄ変換回路１４を介して、復調信号ＰＡが時刻データ変換回路１５に出力される。
【０００８】
時刻データ変換回路１５は、復調信号ＰＡ受信時刻データＰＸを受け、計時回路４に適用可能な時刻データである受信時刻データＰＸに変換し、計時回路４に設定する。
受信時刻データＰＸが計時回路４に設定されることで、計時回路４の計時データＫ１が修正されて、表示手段５に時刻表示されるものである。
【特許文献１】特開２００２−９８７８１号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、従来の電波修正時計は、アンテナ９が受けた無線信号を固定した同調周波数に対応できるように調整して受信回路８に入力して受信動作を行なうものであつたために、使用する温度環境によってその特性が大きく変化してしまう。以下、図４ａと図４ｂにより説明を行う。
【００１０】
図４ａは、温度に対するアンテナのＬ値の変化を示したグラフであり、横軸に温度、縦軸に２４℃におけるＬ値に対する各温度におけるＬ値の変化をパーセントで示したものである。また、図４ｂは、温度に対するアンテナの同調周波数の変化を示したグラフであり、横軸に温度、縦軸に各温度における同調周波数を示したものである。
【００１１】
図４ａに示す如くアンテナの温度に対するＬ値が図４ａに示す如く大きく変化し、それにより図４ｂの如く、同調周波数も大きく変化する。
図４ａ、図４ｂより明らかなように、特にこの現象は、フェライトコアを用いたアンテナにおいて顕著であり、例えばフェライトコアにおいては、Ｌ値が、２４℃に対して６０℃では約７％程度の増加となる。
このため、同調周波数は、２４℃で６０．０ｋＨｚであったものが、６０℃においては、約５８．２ｋＨｚに変化してしまう。
【００１２】
従って、受信回路８に入力されるべき無線信号の同調周波数が、本来の同調周波数からずれてしまうため、受信回路８での受信性能を低下させ、強いては受信動作が正常に行えなえず、時間精度が従来の電子時計と変わらない時計となってしまっていた。  
しかも、受信が正常に行えない場合は、受信動作を何回も繰り返すのが通常であるが、これにより、受信回数、受信時間を無駄に増やし、電池の消耗を増やし、電池寿命低下させるという問題点があった。
【００１３】
本発明では上記の問題点を解消し、使用者が、どのような温度環境の場所にいても確実に電波受信することが容易で、常に時間精度が高く、無駄な電池の消費をさせない信頼性の高い電波修正時計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】
【００１４】
上記、課題を解決する為に本発明に係る電波修正時計は、
基準信号発生回路と、
該基準信号発生回路からの基準信号に基づいて内部時刻を計時する内部時刻計時回路と、外部からの時刻情報を含んだ無線信号を受信するアンテナと、
該アンテナが受けた前記無線信号を受信し、復調信号を出力する受信回路と、
該受信回路からの復調信号を入力し、前記外部時刻情報に基づく時刻データを作成し、内部時刻計時回路に設定する時刻データ変換回路と、
前記内部時刻計時回路の内部時刻データに基づいて時刻を表示する時刻表示部を有する
電波修正時計において
前記受信回路近傍の温度を測定して温度データを出力する温度測定回路と、
該温度測定回路からの前記温度データに基づいて前記受信回路の補正データを出力する補正演算回路を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば使用者が、どのような温度環境の条件（例えば、春、夏、秋、冬の季節による温度変化、或いは温暖地と寒冷地による温度変化）において電波修正時計を使用しても使用環境の温度に応じて、受信回路の同調周波が温度補正される事により、常に最適受信状態を保つ事をで、受信性能が高く正確な時刻情報を提供できる信頼性の高い電波修正時計の提供を可能とした。
更に無駄な受信動作を低減すると共に、誤受信の可能性も低減し、また、受信の再実施を行わないため電池寿命が長く、信頼性の高い電波修正時計を提供することをも可能とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明に係る電波修正時計について説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明の電子時計の概略構成を示すブロック図である。
本実施例は、本発明の基本的な構成を示す実施例である。
図３と同じ構成の部分については、同じ符号を付すことにより、説明を省略する。
図１においては、図３の構成から、温度測定回路１６と受信回路用温度補正回路１７が追加となっている。
【００１８】
温度測定回路１６は、電波時計の、特に電波時計機能部７の温度を測定するための回路である。通常はＣＲ発振器等で構成される場合が多いが、その構成は特に限定されるものではなく任意である。温度測定回路１６は、計時回路４からの受信時刻信号Ｋ２が出力されることにより受信制御回路６から受信許可信号ＰＪが出力される。該受信許可信号ＰＪを受けて温度測定動作を開始し、測定結果を温度データＰＴとして出力する。
受信回路用温度補正回路１７は、上記受信制御回路６からの受信許可信号ＰＪにより動作を開始し、温度測定回路１６からの温度データＰＴを入力として、温度補正データＰＨを出力する。
【００１９】
尚、上記温度測定回路１６はＣＲ発振発振回路等により構成されているおり、常時駆動を行うと約数μＡの電流を消費し、電池を消耗することを低減する為、受信時刻信号Ｋ２が出力されて受信制御回路６から受信許可信号ＰＪが出力され前記電波機能部７が動作状態とされ受信動作を行う時のみ動作するよう制御されている（図６参照）。
【００２０】
次に、本発明に係わる電波修正時計の時計動作について図６、図７を用いて説明する。
図６は、本発明に係わる電波修正時計の時計動作を示すタイミングチャートであり、図７は、本発明に係わる電波修正時計の時計動作の流れを示すフローチャートである。
前述したように、通常は前記の基準信号発生回路１からの基準信号ＰＫに基づき計時回路４で計時動作が行われ、計時データＫ１の内容が表示手段５によって時刻表示されている。
【００２１】
計時回路４から受信時刻信号Ｋ２（通常は午前２時から午前４時）が出力されると（Ｓ１）、受信制御回路６が動作可能となり（Ｓ２）、受信制御回路６から受信許可信号ＰＪが出力され（Ｓ３）、電波時計機能部７が動作状態とされる（Ｓ４３）。
同時に、受信許可信号ＰＪは温度測定回路１６と受信回路用温度補正回路１７にも供給され、動作を開始する（Ｓ４１，Ｓ４２）。
【００２２】
受信許可信号ＰＪにより動作を開始した温度測定回路１６は、温度測定結果を温度データＰＴとして受信回路用温度補正回路１７に供給する（Ｓ５１）。温度データＰＴの供給を受けた受信回路用温度補正回路１７は、受信回路８の温度補正を実施するための温度補正データＰＨを受信回路８に出力する（Ｓ５２）。温度補正データＰＨを受けた受信回路
８は、温度補正データＰＨを基に補正を実施し（Ｓ５３，Ｓ６）、それにより、確実な受信条件の基で、正確な受信信号ＰＦの出力が可能となる（Ｓ７）。
【００２３】
以降、増幅回路１１、フィルター回路１２、検波回路１３を介してＡ／Ｄ変換回路１４によって復調信号ＰＡが出力される（Ｓ８）。復調信号ＰＡが出力されることにより、時刻データ変換回路１５により受信時刻データＰＸが計時回路４に供給され（Ｓ９）、正確な時刻が計時回路４に設定される（Ｓ１０）。
【００２４】
なお、温度補正方法としては、増幅回路１１の増幅率、又はフィルター回路１２のフィルター周波数の温度補正を行うことも可能であるが、通常は、実現容易性から、同調回路１０の同調周波数の温度補正を行うことが一般的である。
【実施例２】
【００２５】
次に本発明に係わる別の具体的な実施例に関して、説明する。
実施例１においては、温度計測回路１６の具体的な構成などについては触れなかった。温度計測回路１６は、本発明の目的である受信回路８の温度補正を実施するために、全く新規に設置しても良いのであるが、他の機能において使用している温度計測回路を兼用しても良い。本実施例は、発振回路に用いられる水晶振動子の温度による周波数変化を温度補償する機能（ここでは、年差機能と称する）に用いられる温度計測回路を兼用して用いる実施例を紹介する。
【００２６】
図２は図１に示す電波修正時計の一具体例を示す回路ブロック図である。
図１と同じ構成の部分については、同じ符号を付すことにより、説明を省略する。
本実施例における図１と構成の異なる点は、年差機能を実現する年差時計機能部１８が新設されていることであり、温度測定回路１６は、年差時計機能部１８の中の年差機能を実現するために用いられる温度測定回路を兼用していることである。
【００２７】
年差時計機能部１８はさらに、温度測定回路１６が出力した温度データＰＴを用い、基準信号発生回路１を温度補償し、基準信号ＰＫの温度依存性を最小限にするための基準信号発生回路補正データＰＣを出力する基準信号発生回路用温度補正回路１９を有している。
更に温度測定回路１６からの温度データＰＴは受信回路用温度補正回路１７にも供給され、受信回路用温度補正回路１７から温度補正データＰＨを出力する。
【００２８】
次に、具体的な受信回路８の温度補償方法を説明する。前述の如く、受信回路８の温度補償方法としては、受信回路８内の同調回路１０での同調周波数の温度補正、増幅回路１１の増幅率の温度補正、又はフィルター回路１２のフィルター周波数の温度補正が考えられるが、補正効率、補正の簡略さ、さらには、実際の温度の影響量を考慮した場合、同調回路１０での同調周波数の温度補正が最も効率が良いので、本実施例では、それについて説明を行う。
なお、この説明の補正方法は、実施例１においても、もちろん適用可能である。
【００２９】
同調回路１０の具体的な回路構成を図５に示す。図５に示すように、同調回路１０は、ソース端子をＧＮＤに接続して、ドレイン端子がアンテナ９に接続された同調用コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５を夫々に接続し、受信回路用温度補正回路１７から出力される温度補正データＰＨに基づき選択的にコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５をＯＮ／ＯＦＦ制御する同調切り替え用Ｐ型トランジスタＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５を設け、受信信号ＰＦを増幅回路１１に供給するような回路構成とした。
なお、上記同調コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５を選択する同調切り替え用素子として、Ｐ型トランジスタＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５の例をあげたが、別の切り替
え手段で構成しても良い。
【００３０】
次に上記構成における電波修正時計の動作の説明をする。
通常前記、基準信号発生回路１からの基準信号ＰＫを入力として前記、計時回路４が計時動作を行い計時データＫ１を出力して、表示手段５により時刻情報が表示されている。
【００３１】
計時回路４から午前２時から４時にかけて受信時刻信号Ｋ２が出力されると受信制回路６から受信許可信号ＰＪが出力される。受信許可信号ＰＪが出力されると年差時計機能部１８が動作状態となり、ＣＲ発振器等で構成される温度測定回路１６が温度測定を開始し、使用環境に応じた温度データＰＴを出力する。温度データＰＴが基準信号発生回路用温度補正回路１９に入力されると基準信号発生回路用温度補正回路１９からは基準信号発生回路用補正データＰＣ７が出力され、基準信号発生回路１の水晶を時間基準元とする発振回路２に使用されている水晶振動子（不図示）の二次温度特性の補正を実施し、温度依存性の極めて少ない年差時計としての精度を持つ基準信号ＰＫを出力するように動作する。
【００３２】
なお、基準信号発生回路１の温度補正の方法としては、
（１）発振回路２のコンデンサ容量の補正
（２）分周回路３の論理的周波数調整比の補正
（３）（１）（２）の併用型
が考えられるが、どの方法で行うかは任意である。
【００３３】
更に受信許可信号ＰＪが出力される事により電波時計機能部７も受信動作を開始すると共に受信回路用温度補正回路１７から温度補正データＰＨが出力される。
受信回路８が受信動作を開始するとフェライトコア等により構成されるアンテナ９が無線信号（例えばＪＪＹ６０ｋＨzの標準時間信号）を受信して、受信信号ＰＦを出力する。
この時、温度環境が通常温度と異なる場合にアンテナ９のＬ値は前述したように図４ａに示す如くアンテナＬ値が変化し、同調周波数のずれが発生する。
【００３４】
例えば、フェライトをコアに使用した場合は、２４℃と６０℃では約７％程度Ｌ値が増加となり、結果として、図４ｂに示す如く、同調回路１０の設定されている同調周波数も２４℃と６０℃では１．８ＫＨｚ程度のずれが生ずる。  
【００３５】
温度補正データＰＨは上記の同調周波数を補正するためのデータであり、図５に示す同調回路１０のコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５を、図４ｃに示す如く温度による同調周波数の補正用容量値（Ｌ＝１００ｍＨの時）を設定するように、同調切り替え用Ｐ型トランジスタＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５を制御しコンデンサＣ１からＣ５を選択する。
なお、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５は、ここでは、各１４ｐＦステップ程度で設定されているものとするが、その設定値については、それに限定されない。
【００３６】
例えば、同調調整温度が２４℃で、図５の同調回路１０は同調切り替え用Ｐ型トランジスタＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５は全てＯＮ状態とされており、同調用コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５の全てが接続され、約７０ｐＦが選択されている。
受信時の温度環境が６０℃に変化した場合は、温度補正データＰＨは、図４ｃに示す如く、約−８ＰＦの補正を行なうような設定可能な一番近い容量を選択するようなデータが出力され、図５に示す同調回路１０の同調切り替え用Ｐ型トランジスタＰ５をＯＦＦ状態とし、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４をＯＮ状態として同調容量としてＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の同調容量を選択して、−１４ｐＦとするように動作して、最適同調周波数に補正する。
【００３７】
なお、以上の実施例の説明は、これに限定されるものではない。
回路については、それを、ＩＣに１チップ化するか、要素毎に別々に構成するかは、もちろん任意であるし、デジタル部分にしても、ランダムロジックで構成するか、マイクロコンピュータを用いるのかも、もちろん任意である。
【００３８】
また、温度測定回路の例としては、専用回路を設ける場合や、年差機能実現用の温度測定回路を兼用する場合を挙げたが、もちろん、これらに限定されない。たとえば、温度計としての機能を有する時計（例えば、水深計、高度計など）の場合、その温度計測機能を用いても良い。温度計測回路についても、ＣＲ発振器の他に、水深計、高度計の場合、圧力センサーを兼用する方法もある。いずれの採択も自由であり、実施される時計に最もあったものを採用すれば良い。
【００３９】
また、同調回路としては、全てのコンデンサをスイッチにてスイッチング可能にしたものを例に挙げたが、例えば、使用温度範囲内で最低となる容量値をもつコンデンサを固定とし、それを基にスイッチングにより可変する形態でも良い。このようにすれば、固定容量分に外付けのコンデンサが使用できるため、可変コンデンサアレイをＩＣ化する場合、小型化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る電波修正時計の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す電波修正時計の具体的実施例の回路ブロック図である。
【図３】従来の電波時計の構成を示す回路ブロック図である。
【図４ａ】温度に対するアンテナＬ値の特性図である。
【図４ｂ】温度に対するアンテナ共振周波数の特性図である。
【図４ｃ】温度に対するアンテナ共振周波数の容量補正特性図である。
【図５】図２に示す同調回路のブロック図である。
【図６】図１に示す電波修正時計の具体的実施例のタイミングチャート図である。
【図７】図１に示す電波修正時計の具体的実施例のフローチャート図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  基準信号発生回路
４  計時回路
５  表示手段
６  受信制御回路
７  電波時計機能部
８  受信回路
９  アンテナ
１０  同調回路
１６  温度測定回路
１７  受信回路用温度補正回路
１８  年差時計機能部
【図１】
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【図２】
2008241333.tif 000004
【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５】
2008241333.tif 000009
【図６】
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【図７】
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