(57)【要約】      （修正有） 【課題】電波時計の最適の設置環境（設置位置及び方向）を決めるための簡単な支援ツールを提供する。【解決手段】指向性を有するアンテナと、前記アンテナで受信した電波より所定周波数の長波を抽出し増幅する受信回路と、前記長波に所定の発振波を作用させ、可聴帯域のビートを生成するビート生成回路と、前記ビート生成回路の出力を増幅するオペアンプと、前記オペアンプの入出力間と出力とに順方向に接続した第１，第２のダイオードと、前記第２のダイオードの出力を前記オペアンプの入力に負帰還するＲＣ並列回路とを備え、前記オペアンプの出力を包絡線検波してビートを生成すると共に、該ビートに対する回路の利得を１以上とし、かつ長波帯に対する利得を１未満とした。【選択図】図１
2008058063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号である長波に所定周波数の発振波を作用させ、これらの周波数差に応じた周波数のビートを生成するビート生成回路と、
前記ビート生成回路の出力を増幅するオペアンプと、
前記オペアンプの入出力間と出力とに順方向に接続した第１，第２のダイオードと、
前記第２のダイオードの出力を前記オペアンプの入力に負帰還するＲＣ並列回路とを備え、
前記オペアンプの出力を包絡線検波してビートを生成すると共に、該ビートに対する回路の利得を１以上とし、かつ長波帯に対する利得を１未満としたことを特徴とする長波検出回路。
【請求項２】
指向性を有するアンテナと、
前記アンテナで受信した電波より所定周波数の長波を抽出し増幅する受信回路と、
前記長波に所定の発振波を作用させ、可聴帯域のビートを生成するビート生成回路と、
前記ビート生成回路の出力を増幅するオペアンプと、
前記オペアンプの入出力間と出力とに順方向に接続した第１，第２のダイオードと、
前記第２のダイオードの出力を前記オペアンプの入力に負帰還するＲＣ並列回路とを備え、
前記オペアンプの出力を包絡線検波してビートを生成すると共に、該ビートに対する回路の利得を１以上とし、かつ長波帯に対する利得を１未満としたことを特徴とする長波探知装置。
【請求項３】
前記生成したビートを音に変換する手段を備えることを特徴とする請求項２記載の長波探知装置。
【請求項４】
前記長波は４０ｋＨｚ又は６０ｋＨｚの標準電波であることを特徴とする請求項２記載の長波探知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は長波検出回路及びその装置に関し、更に詳しくは、所定周波数の長波の受信状態を検出する長波検出回路及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、定期的に標準電波を受信することにより時刻を校正する所謂電波時計が普及している。電波時計では、大きな空中線電力の地表波が比較的長距離まで安定に届くことから、長波帯（３０ｋＨｚ 〜３００ｋＨｚ）の電波が使用されるが、我が国の標準電波は福島県（４０ｋＨｚ）と、福岡県と佐賀県の県境（６０ｋＨｚ）の２ケ所で送信されている。
【０００３】
標準電波は４０／６０ｋＨｚの長波であるため、ビル等における回り込みはあるが、反射は少ないため、鉄筋ビル内の奥までは十分に届かないのが実情である。また、標準電波の受信アンテナには指向性があり、かつこの帯域には様々なノイズも存在するため、標準電波を確実に受信するためには、ノイズの少ない時間帯（深夜等）を利用し、かつ電波時計のアンテナを最も電波の強い受信環境（受信位置及び方向）に設置して受信する必要がある。
【０００４】
この点、従来は、標準電波を正しく受信できたことを秒針の下等に表示する電波時計が知られている。また、特許文献１には、標準電波を受信できたか否かの受信結果と受信時刻とを関連付けて記憶しておき、画面に表示する電波時計が記載されている。
【特許文献１】特開２００１−３２４５８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記何れの場合も単に受信できたことを知らせるだけであり、電波時計が最適の受信環境（受信位置及び方向）に設置されているか否かを知ることはできない。しかも、電波の状態は時間的に変化するため、一層確認が困難である。なお、標準電波の受信場所や方向を少しずつ変えることで最適の受信環境を探る方法も考えられるが、煩雑な作業と多大の時間を要し、実用的ではない。
【０００６】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、電波時計の最適の設置環境（設置位置及び方向）を決めるための簡単な支援ツールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決すべく、本発明の第１の態様による長波検出回路は、入力信号である長波に所定周波数の発振波を作用させ、これらの周波数差に応じた周波数のビートを生成するビート生成回路と、前記ビート生成回路の出力を増幅するオペアンプと、前記オペアンプの入出力間と出力とに順方向に接続した第１，第２のダイオードと、前記第２のダイオードの出力を前記オペアンプの入力に負帰還するＲＣ並列回路とを備え、前記オペアンプの出力を包絡線検波してビートを生成すると共に、該ビートに対する回路の利得を１以上とし、かつ長波帯に対する利得を１未満としたものである。
【０００８】
本発明によれば、入力信号に長波が存在する場合は、該長波に所定周波数の発振波を作用（例えば加算又は減算）させることで、これらの周波数差に応じた周波数（例えば、１ｋＨｚ）のビートを生成する。更に、このビートである合成波をオペアンプで増幅すると
同時に、第１，第２のダイオードと、ＲＣ負帰還回路の作用によりオペアンプ出力を包絡線検波する。その際には、ビート（低周波）に対する回路の利得を１以上（例えば、１２〜２０倍程度）とし、かつ長波帯（高周波）に対する利得を１未満（好ましくは、十分小さく）することで、このような簡単な回路構成により回路を発振させることなく、ビートを安定かつ確実に生成できる。一方、入力に長波が存在しない場合には、ビートが生成されない。
【０００９】
本発明の第２の態様による長波探知装置は、指向性を有するアンテナと、前記アンテナで受信した電波より所定周波数の長波を抽出し増幅する受信回路と、前記長波に所定の発振波を作用させ、可聴帯域のビートを生成するビート生成回路と、前記ビート生成回路の出力を増幅するオペアンプと、前記オペアンプの入出力間と出力とに順方向に接続した第１，第２のダイオードと、前記第２のダイオードの出力を前記オペアンプの入力に負帰還するＲＣ並列回路とを備え、前記オペアンプの出力を包絡線検波してビートを生成すると共に、該ビートに対する回路の利得を１以上とし、かつ長波帯に対する利得を１未満としたものである。
【００１０】
本発明においては、本装置（指向性アンテナ）を最適の受信環境（受信位置及び方向）に設置したときは、比較的大きな振幅のビートが生成され、それ以外の場合はビートが生成されないか、又は十分に小さい。従って、電波時計の最適の受信環境（受信位置及び方向）を容易に検出できる。
【００１１】
本発明の第３の態様では、長波探知装置は前記生成したビートを音に変換する手段を更に備える。本発明によれば、ビートを音に変換して聴く構成により、電波受信状態についての高度な判断が容易に行える。例えば、標準電波とノイズとの相違を容易に聴き分けられる。また、受信電界強度の強弱の変化を容易に聴き分けられ、よって最適な設置位置及び方向を容易に決定できる。
【００１２】
本発明の第４の態様による長波探知装置では、前記長波は４０ｋＨｚ又は６０ｋＨｚの標準電波である。
【発明の効果】
【００１３】
以上述べた如く本発明によれば、電波時計の最適の受信環境（受信位置及び方向）を容易かつ確実に探知できるため、電波時計の信頼性向上及び普及拡大に寄与するところが極めて大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面に従って本発明に好適なる実施の形態を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。
【００１５】
図１は実施の形態による長波探知装置の構成を示す図で、図において、１１はコイル（巻線方向）と垂直な方向に指向性を有するバーアンテナ、１２はバーアンテナ１１で受信した長波帯の４０ｋＨｚ又は６０ｋＨｚの周波数に同調し、増幅する受信回路、ＶＲ１は受信感度調整用のボリューム（ＧＡＩＮ）、１３は所要可聴周波数（例えば１ｋＨｚ）のビートを生成すべく受信周波数４０／６０ｋＨｚに近い周波数（例えば４１／６１ｋＨｚ）の信号を発生する発振回路、ＶＲ２は発振周波数（従って、ビート周波数）調整用のボリューム（ＴＯＮＥ）、ＳＷは受信周波数４０／６０ｋＨｚ切替用の切替スイッチ（ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ）、１４は入力信号である長波を検出するための複数機能（ビートの生成及び増幅・検波と、長波の減衰）を単一のオペアンプ回路によって実現した長波検出回路、１５は検波されたビートを増幅する低周波増幅回路、ＶＲ３はビートの音量を調節するためのボリューム（ＶＯＬＵＭＥ）、１６はビートを音に変換するイヤホン（スピーカで
も良い）である。
【００１６】
なお、以下の説明では４０ｋＨｚの標準電波を探知する場合を中心に述べるが、６０ｋＨｚの標準電波を探知する場合も同様である。
【００１７】
本装置が４０ｋＨｚの標準電波の到来方向に向けられた場合は、受信回路１２で長波帯の４０ｋＨｚの長波が同調により抽出及び増幅されて長波検出回路１４に入力する。長波検出回路１４では、入力信号である長波の４０ｋＨｚと発振回路１３からの４１ｋＨｚの発振波とが抵抗Ｒ５，Ｒ６を介して加算される。長波検出回路に入力される４０ｋＨｚの長波に４１ｋＨｚの発振波を加えて１ｋＨｚの可聴なビートを作ることができる。これは、次のように説明される。即ち、４０ｋＨｚの長波をｙ１、４１ｋＨｚの発振波をｙ２とし、それぞれを式（１）および式（２）で表すとする。
【００１８】
【数１】
2008058063.tif 000003
【００１９】
ここで、Ａ１とＡ２は振幅であり、また、角周波数は周波数ｆとω＝２πｆ１、ω＋Δω＝２πｆ２の関係にある。この時、合成波はこれらの重ね合わせで与えられ、
【００２０】
【数２】
2008058063.tif 000004
【００２１】
となる。ただし、
【００２２】
【数３】
2008058063.tif 000005
【００２３】
である。式（３）の振幅項
【００２４】
【数４】
2008058063.tif 000006
【００２５】
がビートを表し、ビート周波数ｆは、
ｆ＝ｆ２−ｆ１                            （４）
で与えられる。その結果、合成波として１ｋＨｚのビートが生成する。
【００２６】
更に、この合成波をオペアンプＯＡ１で反転増幅すると同時に、該オペアンプにより特性改善されたダイオードＤ１，Ｄ２と、Ｒ４，Ｃ１を並列接続した負帰還回路の作用によりオペアンプＯＡ１の出力を包絡線検波する。式（３）から分かるように、ビートの大きさは加算する発振波と入力信号である長波の大きさにより変化する。ビート利得の概算を規定することは難しいが、長波検出回路１４に１ｋＨｚを入力した場合の利得は、長波の利得に対して十分大きいもの（例えば１２倍以上）としている。一方、容量Ｃ１においては長波（４０kＨｚ）に対して、ハイパスフィルタとして働くような十分大きい値が選択されており、これによって長波に対する長波検出回路１４の利得は、１未満の十分に小さい値にされている。こうして得られた出力のビートは低周波増幅回路１５で増幅され、イヤホン１６に加えられる。
【００２７】
本実施の形態による長波検出回路１４は、上記のような複合機能を１段のオペアンプ回路で実現したシンプルな回路構成と、有効な利得制御により、長波の入力への回り込みに基づく回路の発振を有効に抑制しつつ、ビートを安定かつ確実に生成できる。
【００２８】
図２にビートの波形図を示す。本装置を標準電波が到来する位置で到来方向に向けると、その受信電界強度に応じた振幅のビートが生成され、イヤホン１６により標準電波の受信状況を忠実に聴き取ることが可能である。一方、４０／６０ｋＨｚの標準電波が受信されない場合、又はノイズが受信されたような場合にはビートは発生しない。本実施の形態によれば、ビートと他のノイズとを音で有効に聴き分けることが可能であるため、電波探知の信頼性が格段に向上する。
【００２９】
図３は他の実施の形態による長波検出回路１４’の回路図であり、オペアンプＯＡ１の入出力間にダイオードＤ１，Ｄ２を順方向に接続する他の場合を示している。図において、この場合のダイオードＤ１’及びＤ２’は上記図１の場合とは逆向きに接続されている。その他の構成については図１と同様で良い。この例では、オペアンプＯＡ１の＋入力端子の電位Ｖ１を基準として、合成波が高い側に振れたときは、オペアンプＯＡ１の出力はＶ１より低い側に振れる関係にある。本回路でも図１と同様の長波検出回路として機能することは明らかである。
【００３０】
図４は実施の形態による長波探知装置（タイムウェーブロケータ）の外観図であり、以下に本装置を使用した標準電波の探知方法を説明する。電源（ＰＯＷＥＲ）をＯＮして後、本装置を水平又は垂直に持って向きを変え、受信感度（ＧＡＩＮ）と音量（ＶＯＬＵＭＥ）を調整して、イヤホンにより標準電波の仕様に従ったビート（約１ｋＨｚ）の断続音を聴く。
【００３１】
本装置をどの向きに向けてもビートの断続音が大きく聞こえる場合には，受信感度を小さく調整すると、音の強弱が分かり易くなり、電波の到来方向が分かる。逆に、どの向きに向けてもビートの断続音が小さい場合には、受信感度を大きくすると、音の強弱が分かり易くなり、電波の到来方向が分かる。
【００３２】
必要なら、聴き易い音色となるようにトーン（ＴＯＮＥ）を調整できる。更に、地域や場所によっては、音の大きい方の周波数（ＦＲＥＱ：４０／６０ｋＨｚ）を選択し、本装置の向きを変えながら、音の強弱が判断易いように、受信感度や、音量を調整することが可能である。ノイズが大きい場合は、本装置をノイズの小さくなる場所に移動して電波の来る方向を調べる。こうして、本装置の向きを変えつつビートの断続音が最大になるとき、本装置の向いている方向（矢印方向）が標準電波の到来方向である。
【００３３】
なお、上記実施の形態では、可聴帯域のビートを生成し、これをイヤホンで聴き分けたが、これに限らない。他にも、受信状態を光で表示しても良い。この場合は、ビートとノイズとを区別するために、好ましくは、フィルタ回路やＤＳＰ処理等を加える。
【００３４】
また、上記実施の形態は、具体的数値例を伴って説明したが、本発明はこれらの数値例に限定されない。
【００３５】
また、上記本発明に好適なる実施の形態を述べたが、本発明の思想を逸脱しない範囲内で各部の構成、制御、処理及びこれらの組み合わせの様々な変更が行えることは言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施の形態による長波探知装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態による長波検出回路の波形図である。
【図３】他の実施の形態による長波検出回路の回路図である。
【図４】実施の形態による長波探知装置（タイムウェーブロケータ）の外観図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  長波探知装置（タイムウェーブロケータ）
１１  バーアンテナ
１２  受信回路
１３  発振回路
１４  長波検出回路
１５  低周波増幅回路
１６  イヤホン
ＳＷ  切替スイッチ
ＶＲ１〜ＶＲ３  ボリューム
【図１】
2008058063.tif 000007
【図２】
2008058063.tif 000008
【図３】
2008058063.tif 000009
【図４】
2008058063.tif 000010