(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信局から送信された時刻情報を受信する受信処理部と、
前記受信処理部で得られた復調情報から前記時刻情報を検出する時刻情報検出部と、
前記時刻情報に基づき設定された時刻に、時刻情報パルスを出力するパルス生成部を有し、
前記パルス生成部は、
前記時刻情報と前記設定された時刻との間の時間差を内部クロック周期の整数値倍で表される整数部時間差と、前記内部クロック周期未満の小数値で表される小数部時間差とに分割する計時時刻分割部と、
前記整数部時間差を前記内部クロック周期の分解能で計時する同期型計時部と、
前記小数部時間差を前記内部クロック周期未満の分解能で計時する非同期型計時部と
を有し、
前記同期型計時部は、
前記整数部時間差を設定値として出力する同期計時設定部と、
前記同期計時設定部により設定された前記設定値を前記内部クロックに同期してカウントするカウンタ部と、
前記カウンタ部でのカウント終了信号を出力するカウント終了信号出力部と
を有し、
前記非同期型計時部は、
前記カウント終了信号出力部から出力される前記カウント終了信号をトリガ信号として、時間とともに電気量が変化するアナログ信号を出力するアナログ信号生成部と、
前記小数部時間差を電気情報へ変換する電気情報演算部と、
前記電気情報演算部により得られた前記電気情報を基準値として出力する電気情報設定部と、
前記アナログ信号生成部から出力された前記アナログ信号と前記電気情報設定部から設定された前記基準値とを比較し、前記アナログ信号が前記基準値に一致した場合に一致信号を出力する比較器と、
前記比較器から出力された前記一致信号を波形整形し前記時刻情報パルスとして出力するパルス整形部と
を有することを特徴とする時刻情報パルス発生装置。
【請求項２】
請求項１記載の時刻情報パルス発生装置において、
前記非同期型計時部は、さらに、前記時間とともに電気量が変化するアナログ信号の波形を予め記憶するアナログ信号波形記憶部を有し、
前記電気情報演算部は、前記小数部時間差を前記電気情報へ変換する際に、前記アナログ信号波形記憶部に記憶されている前記アナログ信号波形を参照して変換する
ことを特徴とする時刻情報パルス発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、受信した時刻情報に基づき、正確な時刻を表す時刻情報パルスを出力する時刻情報パルス発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、受信した時刻情報に基づき、正確な時刻を表す時刻情報パルスを出力する時刻情報パルス発生装置が知られている（例えば、特開平５−６０８８２号公報の段落［００１７］、［００１８］等参照）。
【０００３】
図１０は、この種の時刻情報パルス発生装置を含む時刻情報パルス発生システム２の構成を示している。この時刻情報パルス発生システム２は、時刻情報送信局（例えば、地上に配置される標準電波送信所、あるいは空中に配置される人工衛星)４から電波として送信される時刻情報を時刻情報パルス発生装置６を構成する受信処理部８で受信して復調情報を得る。
【０００４】
時刻情報検出部１０は、この復調情報から時刻情報ｔ０を検出し、この時刻情報ｔ０と次に時刻情報パルスを出力しようとする所望の時刻ｔｓｅｔとの時刻差ＤＡＴＡ１をパルス生成部１２を構成するカウンタに設定する。
【０００５】
パルス生成部１２を構成するカウンタは、設定された時刻差ＤＡＴＡ１を、受信部クロック発生器１４から供給される内部クロック１６によりカウントし、カウントアップした時点で、時刻情報パルス１８を出力する。
【０００６】
ところで、時刻情報送信局４に内蔵されている送信局クロック発生器２０により発生される送信局クロック２２と時刻情報パルス発生装置６に内蔵されている受信部クロック発生器１４から出力される内部クロック（受信部クロック）１６とは、互いに独立した発振器を用いているので、周波数、位相共に独立に変動する非同期の関係にある。
【０００７】
また、時刻情報送信局４と時刻情報パルス発生装置６間の伝播遅延時間は、伝播経路及び伝播距離に依存し、送信局クロック２２及び内部クロック１６とは独立の要素であるので、送信局クロック２２及び内部クロック１６のいずれかの整数倍値で表すことができない実数値である。
【０００８】
従って、従来は、時刻情報検出部１０で検出した時刻情報に時間的に最も近い内部クロック１６の出力タイミングで時刻情報パルス１８を出力する方法が一般的である。
【０００９】
例えば、
ｔ０＝時刻情報検出部１０で検出した時刻情報、
ｔｓｅｔ＝パルス生成部１２に対して設定を行う所望の時刻（理想の時刻）、
Ｔｃｌｋ＝内部クロック１６の周期、
ｉｎｔｅｇｅｒ（実数値）=閾値を０．５としてかっこ内の実数値の整数値を返す関数とする。
【００１０】
なお、時刻は瞬時値として記号“ｔ”（小文字のｔ）を用い、時間は期間として記号“Ｔ”（大文字のＴ）を用いて説明すると、パルス生成部１２を構成するカウンタに設定される時刻差ＤＡＴＡ１は、次の（１）式で表せる。
【００１１】
ＤＡＴＡ１＝ｉｎｔｅｇｅｒ｛（ｔｓｅｔ−ｔ０）／Ｔｃｌｋ｝  …（１）
【００１２】
この場合、パルス生成部１２は、内部クロック１６の個数を時刻差ＤＡＴＡ１の値だけカウントして時刻情報パルス１８を出力する。
【００１３】
このときに問題となるのが、出力された時刻情報パルス１８の時刻精度である。
【００１４】
図１１を用いて時刻情報パルス１８の時刻精度について説明する。
【００１５】
図１１の（ａ）に、所望の時刻ｔｓｅｔで発生したい理想の（正確な）時刻情報パルス１８ｉに対し、内部クロック１６の位相状態が、図１１の（ｂ）に示す位相状態Ａであった場合、実際に出力される時刻情報パルス１８ａは、時刻情報ｔ０の検出時点から時刻差ＤＡＴＡ１の値だけ内部クロック１６を数えた図１１の（ｄ）に示す時刻ｔ１に出力されることになる。
【００１６】
同様に、内部クロック１６の位相状態が、図１１の（ｃ）に示す位相状態Ｂであった場合、実際に出力される時刻情報パルス１８ｂは、図１１の（ｅ）に示す時刻ｔ２に出力される。
【００１７】
上述したように、内部クロック１６と時刻情報ｔ０とは非同期であるため、内部クロック１６の位相状態Ａ、Ｂは意図して得られるものではなく絶えず変動しており、長時間観測すれば、時刻情報パルス１８は、図１１の（ｆ）に示すように、理想の時刻ｔｓｅｔを基準として、内部クロック１６の周期Ｔｃｌｋに依存した±１／２Ｔｃｌｋの範囲に一様に分布することとなり、結局、時刻情報パルス１８の時刻精度は内部クロック１６の周期Ｔｃｌｋで制限されることになる。
【００１８】
例えば、内部クロック１６の発振周波数を１０［ＭＨｚ］とした場合、周期Ｔｃｌｋは１００［ｎｓ］となり、最大時刻誤差が±５０［ｎｓ］になる。
【００１９】
その一方内部クロック１６の発振周波数を上げ、周期Ｔｃｌｋを短くすることにより時刻情報パルス１８の時刻精度を向上させて最大時刻誤差を改善できることは容易に想像できるが、その場合、消費電力が増加してしまうという新たな問題が発生する。
【００２０】
例えば、内部クロック１６を５００［ＭＨｚ］に増加させた場合、周期Ｔｃｌｋは、Ｔｃｌｋ＝２［ｎｓ］となり、最大時刻誤差は±１［ｎｓ］となるが、消費電力は周波数に比例して５０倍になってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、時刻情報パルス発生装置の内部クロックの周波数を上げることなく、時刻情報パルスの時刻精度（出力精度）を向上させることを可能とする時刻情報パルス発生装置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】
【００２２】
この項では、理解の容易化のために添付図面中の符号を付けて説明する。従って、この項に記載した内容がその符号を付けたものに限定して解釈されるものではない。
【００２３】
この発明の時刻情報パルス発生装置（６Ａ）は、時刻情報送信局（４）から送信された時刻情報を受信する受信処理部（８）と、前記受信処理部で得られた復調情報から前記時刻情報を検出する時刻情報検出部（１０）と、前記時刻情報に基づき設定された時刻に、時刻情報パルス（１８）を出力するパルス生成部（１２Ａ）を有し、前記パルス生成部は、前記時刻情報と前記設定された時刻との間の時間差を内部クロック周期の整数値倍で表される整数部時間差と、前記内部クロック周期未満の小数値で表される小数部時間差とに分割する計時時刻分割部（３０）と、前記整数部時間差を前記内部クロック周期の分解能で計時する同期型計時部（３２）と、前記小数部時間差を前記内部クロック周期未満の分解能で計時する非同期型計時部（３４）とを有し、前記同期型計時部は、前記整数部時間差を設定値として出力する同期計時設定部（３６）と、前記同期計時設定部により設定された前記設定値を前記内部クロックに同期してカウントするカウンタ部（３８）と、前記カウンタ部でのカウント終了信号を出力するカウント終了信号出力部（４０）とを有し、前記非同期型計時部は、前記カウント終了信号出力部から出力される前記カウント終了信号をトリガ信号として、時間とともに電気量が変化するアナログ信号（５４）を出力するアナログ信号生成部（４２）と、前記小数部時間差を電気情報へ変換する電気情報演算部（４６）と、前記電気情報演算部により得られた前記電気情報を基準値として出力する電気情報設定部（４８）と、前記アナログ信号生成部から出力された前記アナログ信号と前記電気情報設定部から設定された前記基準値とを比較し、前記アナログ信号が前記基準値に一致した場合に一致信号（５６）を出力する比較器（４４）と、前記比較器から出力された前記一致信号を波形整形し前記時刻情報パルスとして出力するパルス整形部（５０）とを有することを特徴とする（請求項１記載の発明）。
【００２４】
この発明によれば、時刻情報と設定された時刻との間の時間差を内部クロック周期の分解能で計時する同期型計時部の他、時刻情報と設定された時刻との間の時間差を内部クロック周期未満の分解能で計時する非同期型計時部とを備えているので、時刻情報パルス発生装置の内部クロックの周波数を上げることなく、時刻情報パルスの時刻精度を向上させることができる。内部クロックの周波数を上げていないので消費電力の増加を最小限に抑制することができる。
【００２８】
ここで、前記非同期型計時部（３４Ｂ）は、さらに、前記時間とともに電気量が変化するアナログ信号の波形を予め記憶するアナログ信号波形記憶部（６０）を有し、前記電気情報演算部（４６Ｂ）は、前記小数部時間差を電気情報へ変換する際に、前記アナログ信号波形記憶部に記憶されているアナログ信号波形を参照して変換するように構成することができる（請求項２記載の発明）。
【発明の効果】
【００３１】
この発明によれば、時刻情報パルス発生装置の内部クロックの周波数を上げることなく、時刻情報パルスの時刻精度（出力精度）を向上させることができる。内部クロックの周波数を上げていないので消費電力の増加を最小限に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に参照する図面において、上記図１０、図１１に示したものと対応するものには同一の符号を付けてその詳細な説明は省略する。
【００３３】
図１は、この発明の第１実施例の時刻情報パルス発生システム２Ａの構成を示している。
【００３４】
この時刻情報パルス発生システム２Ａは、基本的には、内蔵の送信局クロック２２に基づく正確な時刻情報を電波として送信する時刻情報送信局（例えば、地上に配置される標準電波送信所、あるいは空中に配置される人工衛星）４と、電波として受信した時刻情報ｔ０に基づき、正確な時刻を表す時刻情報パルス１８を出力する時刻情報パルス発生装置６Ａとから構成される。
【００３５】
ここで、時刻情報パルス発生装置６Ａは、基本的には、送信された電波を受信して復調情報を出力する受信処理部８と、この復調情報から時刻情報ｔ０を検出する時刻情報検出部１０と、時刻情報ｔ０と次に時刻情報パルス１８を出力しようとする所望の時刻（時刻情報に基づき設定された時刻）ｔｓｅｔとの時刻差（ｔｓｅｔ−ｔ０）に基づき、正確な時刻情報パルス１８を出力するパルス生成部１２Ａと、受信処理部８、時刻情報検出部１０及びパルス生成部１２Ａに内部クロック１６を供給する受信部クロック発生器１４とを備える。
【００３６】
この第１実施例においても、時刻情報送信局４に内蔵されている送信局クロック発生器２０により発生される送信局クロック２２と時刻情報パルス発生装置６Ａに内蔵されている受信部クロック発生器１４から出力される内部クロック１６とは、独立した発振器を用いているので、周波数、位相共に独立に変動する非同期の関係にある。
【００３７】
また、時刻情報送信局４と時刻情報パルス発生装置６Ａ間の伝播遅延時間は、伝播経路及び伝播距離に依存し、送信局クロック２２及び内部クロック１６とは独立の要素であるので、送信局クロック２２及び内部クロック１６のいずれかの整数倍値で表すことができない実数値である。
【００３８】
この第１実施例において、パルス生成部１２Ａ以外の構成要素は、図１０に示したパルス生成部１２以外の構成要素と略同一の機能を有するので、以下、正確な時刻情報パルス１８を出力するパルス生成部１２Ａの構成と動作について詳しく説明する。
【００３９】
図２は、パルス生成部１２Ａの詳しい構成を示している。図３は、パルス生成部１２Ａの動作説明に供される波形図である。
【００４０】
パルス生成部１２Ａは、同期型計時部３２と、非同期型計時部３４と、計時時刻分割部３０とから構成される。ここで、同期型計時部３２は、時刻情報検出部１０により検出された時刻情報ｔ０と、この時刻情報ｔ０に基づき設定された時刻ｔｓｅｔとの間の時間差ｔｓｅｔ−ｔ０を内部クロック１６の周期Ｔｃｌｋの分解能で計時する。一方、非同期型計時部３４は、時刻情報検出部１０により検出された時刻情報ｔ０と、この時刻情報ｔ０に基づき設定された時刻ｔｓｅｔとの間の時間差ｔｓｅｔ−ｔ０を内部クロック１６の周期ｔｃｌｋ未満の分解能で計時する。計時時刻分割部３０は、時刻情報検出部１０により検出された時刻情報ｔ０と、この時刻情報ｔ０に基づき設定された時刻ｔｓｅｔとの間の時間差ｔｓｅｔ−ｔ０を、内部クロック周期Ｔｃｌｋの整数値倍で表される整数部時間差Ｄｉと、この整数部時間差Ｄｉの余りである内部クロック周期Ｔｃｌｋ未満の小数値で表される小数部時間差Ｄｄとに分割して、それぞれ同期型計時部３２と非同期型計時部３４とに出力する。
【００４１】
例えば、
ｔ０＝時刻情報検出部１０で検出した時刻情報、
ｔｓｅｔ＝パルス生成部１２Ａに対して設定を行う所望の時刻（理想の時刻）、
Ｔｃｌｋ＝内部クロック１６の周期、
ＩＮＴ（実数値）=実数値の整数部を返す関数
とする。
【００４２】
なお、時刻は瞬時値として記号“ｔ”（小文字のｔ）を用い、時間は期間として記号“Ｔ”（大文字のＴ）を用いて説明すると、計時時刻分割部３０は、時刻情報検出部１０から供給された時間差ｔｓｅｔ−ｔ０を、次の（２）式と（３）式で整数部時間差Ｄｉと小数部時間差Ｄｄとに分割する。
【００４３】
整数部時間差Ｄｉ＝ＩＮＴ｛（ｔｓｅｔ−ｔ０）／Ｔｃｌｋ｝  …（２）
小数部時間差Ｄｄ＝（ｔｓｅｔ−ｔ０）−（Ｔｃｌｋ×Ｄｉ）  …（３）
【００４４】
次に、同期型計時部３２の同期計時設定部３６は、整数部時間差Ｄｉを設定値としてカウンタ部３８に設定する。
【００４５】
カウンタ部３８は、設定された設定値である整数部時間差Ｄｉを内部クロック１６を動作クロックとして、同期してカウントする（計時する）。カウンタ部３８は、デジタルカウンタを用いることができる。カウント終了信号出力部４０は、デジタルカウンタのキャリー信号、又はボロー信号をカウンタ部３８でのカウント終了信号（計時終了信号）として非同期型計時部３４に出力する。ここまでの動作は全て内部クロック１６に同期している。
【００４６】
このカウント終了信号５２をトリガ信号（起点）として、非同期型計時部３４のアナログ信号生成部４２は動作を開始する。アナログ信号生成部４２は、時間とともに電気量（電圧又は電流、ここでは電圧とする。）が変化するアナログ信号５４を出力する。アナログ信号生成部４２として、例えば積分回路を用いた場合、電流を一定時間積分した場合に得られる電圧は、時間を変数として表される。
【００４７】
図３を用いて非同期型計時部３４の動作を説明する。
【００４８】
内部クロック１６を時系列に表すと、図３の（ａ）のようになる。
【００４９】
同期型計時部３２を構成するカウント終了信号出力部４０から出力されるカウント終了信号５２は、図３の（ｂ）に示すように、内部クロック１６に同期した信号になる。
【００５０】
アナログ信号生成部４２は、図３の（ｃ）に示すように、カウント終了信号５２の立ち上がり時点から積分を開始し、カウント終了信号５２のハイレベルの期間積分したアナログ信号５４を出力する。ここで正の傾斜部分からなるアナログ信号５４の演算式をＶ（ｔ）＝ａｔ（ａは勾配、ｔは変数としての時間である。）とする。
【００５１】
電気情報演算部４６は、演算式Ｖ（ｔ）に、計時時刻分割部３０から出力された小数部時間差Ｄｄを代入し、対応する電気情報であるデジタルデータの設定電圧Ｖ（Ｄｄ）を求め、電気情報設定部４８に出力する。
【００５２】
電気情報設定部４８は、デジタルデータの設定電圧Ｖ（Ｄｄ）をアナログ信号である基準値（この符号もＶ（Ｄｄ）とする。）として比較器４４の基準入力端子に設定する。なお、電気情報設定部４８はＤ／Ａコンバータ等で実現することができる。
【００５３】
比較器４４は、コンパレータで実現され、比較入力端子に供給されているアナログ信号５４のレベルと、基準入力端子に設定されている基準値Ｖ（Ｄｄ）とを比較し、アナログ信号５４のレベルが基準値Ｖ（Ｄｄ）に一致した場合に、ローレベルからハイレベルに遷移する図３の（ｅ）に示す一致信号５６を出力する。
【００５４】
この一致信号５６の立ち上がり時点ｔ３が時刻情報パルス１８の正確な立ち上がり時点となる。
【００５５】
パルス整形部５０は、時刻情報パルス１８が以降の電気回路においてパルスとして使用し易いように、図３の（ｆ）に示す、立ち上がり時点を変更しないでパルス幅を内部クロック１６の整数倍に拡張した時刻情報パルス１８を出力する。
【００５６】
なお、時刻情報パルス１８の立ち下り時点には精密な時間情報は不要であるため、このパルス整形部５０は、デジタルカウンタ等のロジック回路を用いて、例えば１０クロック後にパルスを立ち下げるように、一致信号５６を整形したパルスを生成する。
【００５７】
以上説明したように、上述した第１実施例によれば、図４に示すように、受信処理部８における復調情報から検出した時刻情報ｔ０と次に時刻情報パルス１８を出力しようとする所望の時刻（時刻情報に基づき設定された時刻）ｔｓｅｔとの時刻差（ｔｓｅｔ−ｔ０）に基づき、正確な時刻情報パルス１８ｉ（図４の（ａ）参照）を出力する際に、計時時刻分割部３０が、時刻情報検出部１０から供給された時間差ｔｓｅｔ−ｔ０を、内部クロック周期Ｔｃｌｋの整数倍の整数部時間差Ｄｉと、余りである内部クロック周期Ｔｃｌｋ未満の小数部時間差Ｄｄとに分割する。
【００５８】
そして、整数部時間差Ｄｉを同期型計時部３２で計時し、この計時終了後に小数部時間差Ｄｄを非同期型計時部３４により計時するようにしている。このため、検出した時刻情報ｔ０に対し、内部クロック１６の位相の関係がどのような状態であっても、内部クロック１６とは非同期かつ高い精度で正確な時刻情報パルス１８を出力することができる。
【００５９】
実際上、時刻情報パルス発生装置６Ａから出力された時刻情報パルス１８には、時刻情報送信局４から時刻情報パルス発生装置６Ａの受信処理部８の入力までの伝搬遅延（空間伝搬遅延）及び受信処理部８の入力からパルス生成部１２の出力までの伝搬遅延（回路伝搬遅延）がある。
【００６０】
これらの伝搬遅延時間が予め測定されている場合には、その伝搬遅延時間をＴｏｆｆｓｅｔとした場合、計時時刻分割部３０は、上述した（２）、（３）式を次の（４）式、（５）式に変換して、それぞれ同期型計時部３２と非同期型計時部３４とに出力すればよい。
【００６１】
整数部時間差Ｄｉ´
＝ＩＮＴ｛（ｔｓｅｔ−ｔ０−Ｔｏｆｆｓｅｔ）／Ｔｃｌｋ｝    …（４）
小数部時間差Ｄｄ´
＝（ｔｓｅｔ−ｔ０−Ｔｏｆｆｓｅｔ）−（Ｔｃｌｋ×Ｄｉ´）  …（５）
【００６２】
次に、図５を参照し第２実施例の時刻情報パルス発生装置６Ｂについて説明する。
【００６３】
この図５例の時刻情報パルス発生装置６Ｂは、図２例の時刻情報パルス発生装置６Ａに比較して、メモリ（記憶装置）である情報記憶部６０を設けた点、その情報記憶部６０に記憶されたテーブルを電気情報演算部４６Ｂが参照できる点、及びアナログ信号生成部４２Ａで生成されるアナログ信号５４Ａが異なる点の３点が相違する。
【００６４】
この図５例は、アナログ信号生成部４２Ａにより生成されるアナログ信号５４が、図３の（ｄ）に示すように、非直線のアナログ信号５４Ａであり、直線時間関数として近似すると誤差が大きくなる場合の対策である。この場合には、アナログ信号５４Ａの波形についての時間と電圧の対比テーブルを予め情報記憶部６０に記憶しておく。
【００６５】
このとき、電気情報演算部４６は、計時時刻分割部３０から出力された小数部時間差Ｄｄに対応する設定電圧Ｖ（Ｄｄ）を、時間と電圧の対比テーブルから求め、電気情報設定部４８に出力すればよい。なお、小数部時間差Ｄｄにちょうど対応する設定電圧Ｖ（Ｄｄ）が時間と電圧の対比テーブルに格納されていなかった場合には、補間により求めることができる。
【００６６】
次に、図６を参照して第３実施例の時刻情報パルス発生装置６Ｃについて説明する。
【００６７】
なお、この図６例の時刻情報パルス発生装置６Ｃは、図２例、図５例の時刻情報パルス発生装置６Ａ、６Ｂに比較して、時刻情報検出部１０とパルス生成部１２Ａ（あるいは１２Ｂ）との間に、パルス比較部６２とパルス補正部６４を挿入している点が異なる。なお、この第３実施例の時刻情報パルス発生装置６Ｃでは、パルス生成部１２Ａ、１２Ｂの伝搬遅延を自動的に補償して、時刻情報パルス１８の時刻精度（出力精度）をさらに向上させるようにしている。
【００６８】
そのため、この時刻情報パルス発生装置６Ｃでは、時刻情報検出部１０で検出した時刻情報ｔ０と、パルス生成部１２Ａ、１２Ｂで発生させた時刻情報パルス１８の時間差（位相差あるいは誤差）ΔＴｅｒｒをパルス比較部６２で検出する。パルス補正部６４は、時刻情報検出部１０の時刻情報ｔ０にパルス比較部６２で検出した時間差ΔＴｅｒｒを補正して、パルス生成部１２Ａ、１２Ｂに設定する。
【００６９】
この場合、時刻情報検出部１０で検出した時刻情報ｔ０と、パルス比較部６２で検出した時間差ΔＴｅｒｒに基づきパルス補正部６４は、パルス生成部１２Ａ、１２Ｂに対して、上記（２）〜（５）式でのｔｓｅｔを設定する際、次の（６）式の←の左側のｔｓｅｔを設定すればよいことになる。
【００７０】
ｔｓｅｔ←ｔｓｅｔ−ΔＴｅｒｒ                    …（６）
【００７１】
ここで、パルス比較部６２は、例えばこの出願人の出願に係る特願２００２−２３４６２８号あるいは特願２００３−３４０５９６号に記載されたタイミング測定装置を用いることができる。
【００７２】
図７は、このタイミング測定装置を用いたパルス比較部６２の構成例を示し、図８は、このパルス比較部６２の動作説明に供される波形図を示す。
【００７３】
パルス比較部６２は、受信部クロック発生器１４と、内部クロック１６に同期した時刻ｔｎ（ｎは整数）毎にサンプリング信号Ｓを発生するサンプリング信号発生器８５と、パルス生成部１２Ａ、１２Ｂから入力される時刻情報パルス１８の立ち上がり点（変化時刻）ｔｓ（図３中、時点ｔ３に対応する。）に同期した時間の関数である関数信号ｆｍを発生する関数信号発生器８４と、関数信号ｆｍをサンプリング信号Ｓでサンプリングしてサンプリング値Ｖｎ（ｎは整数）を得るサンプリング器８１と、サンプリング値Ｖｎとサンプリング時刻ｔｎに基づき変化時刻ｔｓを求める演算処理器８６とを備える。なお、演算処理器８６には被測定信号である時刻情報パルス１８も供給され、その立ち上がり点が検出される。
【００７４】
ここで、時間ｔを変数とする関数信号ｆｍは、たとえば、関数ｆｍ（ｔ）として表すとき、ｔａ＜ｔｂとなる任意の変数ｔａ、ｔｂにおいてｆｍ（ｔａ）＜ｆｍ（ｔｂ）（単調増加関数）、又はｆｍ（ｔａ）＞ｆｍ（ｔｂ）（単調減少関数）を満足する単調関数である。単調関数としては、１次関数（直線ランプ）、あるいは変数をｔとするｔ2、ｔ3、ｌｏｇｔ、ｅt（ｅは、自然対数の底）等がある。
【００７５】
関数信号発生器８４は、ここでは、一例として、変数である時間の変化に対して関数としての電圧の変化が直線的に変化する１次関数（直線ランプ）の電圧信号を発生する。なお、１次関数の電圧信号は、周知のように、積分器で容易に発生させることができる。
【００７６】
パルス生成部１２Ａ、１２Ｂから、時刻情報パルス１８（図８の（ａ）参照）が関数信号発生器８４に入力されると、関数信号発生器８４は、時刻情報パルス１８の立ち上がり点をトリガとして直ちに回路が起動して、充電を開始し、所定の時間経過後に回路をリセットして、放電を行う。
【００７７】
この例では、図８の（ｃ）に示すように、関数信号発生器８４は、時刻情報パルス１８の変化時刻ｔｓで充電を開始して徐々に電圧が増加し、時刻ｔ１４で放電を開始し、時刻ｔ１５の前で放電を終了する直線ランプ信号である関数信号ｆｍを発生しサンプリング器８１に供給する。
【００７８】
一方、サンプリング信号発生器８５は、図８の（ｂ）に示すように、内部クロック１６に同期したサンプリング信号Ｓを発生してサンプリング器８１に供給する。なお、内部クロック１６とサンプリング信号Ｓとは完全に同期しているので、回路設計上、サンプリング信号発生器８５を省略し、受信部クロック発生器１４から出力される内部クロック１６をサンプリング信号Ｓとしてサンプリング器８１に直接供給することも可能である。
【００７９】
ここで、内部クロック１６及びサンプリング信号Ｓは、時刻情報パルス１８とは非同期の信号である。
【００８０】
サンプリング器８１は、各サンプリング時刻（測定時刻）ｔｎ、図８の（ｃ）においては、各サンプリング時刻ｔ１０−１、ｔ１０、ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３、ｔ１４、ｔ１５、ｔ１６で関数信号ｆｍをサンプリングし、各サンプリング時刻ｔｎ毎に各測定電圧Ｖｎ、ここでは、測定電圧Ｖ−１、Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６を得、演算処理器８６に測定時刻ｔｎ（ｔｎ＝ｔ１０−１、ｔ１０、ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３、ｔ１４、ｔ１５、ｔ１６）と測定電圧Ｖｎ（Ｖｎ＝Ｖ０−１、Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６）をセットで供給する。
【００８１】
演算処理器８６は、被測定信号Ｍの立ち上がり点を検出し、供給されたサンプリング時刻ｔ１０−１、ｔ１０、ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３、ｔ１４、ｔ１５、ｔ１６中、測定電圧Ｖ−１、Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６の値から、サンプリング時刻ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３、ｔ１４を直線ランプの関数信号発生区間として認識する。
【００８２】
また、演算処理器８６は、時刻情報パルス１８の立ち上がり点近傍で関数の発生していない区間の電圧をオフセット誤差値電圧Ｖｏｆｆとして求める。この場合、関数信号発生器８４における放電が十分に行われている関数信号発生開始前（積分開始前）のサンプリング時刻ｔ１０−１、ｔ１０、ｔ１５、ｔ１６の測定電圧Ｖ−１、Ｖ０、Ｖ５、Ｖ６の値を、例えば平均してオフセット誤差値電圧Ｖｏｆｆを求める。
【００８３】
次に、演算処理器８６は、このようにして得た、サンプリング時刻ｔ１１、ｔ１２、ｔ１３、ｔ１４と、対応する測定電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４とオフセット誤差値電圧Ｖｏｆｆとから、関数信号発生区間（ｔｓ〜ｔ１４）における直線ランプの電圧変化を近似した直線（近似直線）Ｌ（図８の（ｄ）参照）を求め、近似直線Ｌとオフセット誤差値電圧Ｖｏｆｆとの交点を時刻ｔ１１以前に遡って外挿することにより、時刻情報パルス１８の変化時刻ｔｓを求めることができる。このように時刻情報パルス１８の立ち上がり点である変化時刻ｔｓとサンプリング時刻ｔｎとが非同期であっても、近似直線Ｌから時刻情報パルス１８の変化時刻ｔｓを求めることができる。
【００８４】
この外挿について数式により説明すれば、関数信号発生期間中のサンプリング時刻ｔ１１、ｔ１３と測定電圧Ｖ１、Ｖ３を用い、変数である時刻ｔの変域をｔｓ≦ｔ≦ｔ１４と簡易的に仮定すれば、近似直線Ｌ（ｔ）は、次の（７）式で表すことができる。
【００８５】
Ｌ（ｔ）＝［（ｔ−ｔ１１）／｛（ｔ１３−ｔ１１）／（Ｖ３−Ｖ１）｝］
＋Ｖ１                                                      …（７）
【００８６】
この（７）式に、ｔ＝ｔｓ、Ｌ（ｔｓ）＝Ｖｏｆｆを代入することで、測定時刻ｔｓは、次の（８）式で求めることができる。
【００８７】
ｔｓ＝ｔ１１−（Ｖ１−Ｖｏｆｆ）／｛（Ｖ３−Ｖ１）／（ｔ１３−ｔ１１）｝                                                            …（８）
【００８８】
このようにして演算処理器８６により求められた測定時刻ｔｓはパルス補正部６４に供給される。パルス補正部６４は、その測定時刻ｔｓと時刻情報ｔ０（実際には、最初に設定した時刻情報ｔ０の次に到来する、例えば１秒後に到来する時刻情報ｔ０）との時刻差ｔｓ−ｔ０＝ΔＴｅｒｒを求め、上記（６）式の←の右側のΔＴｅｒｒに代入する。
【００８９】
この図６例の第３実施例による時刻情報パルス発生装置６Ｃによれば、回路遅延のオフセットだけではなく、温度変化、装置の個体差も補正可能であるため、時刻情報パルス１８の精度をより向上させることが可能である。
【００９０】
次に、図７を参照してこの発明の第４実施例について説明する。なお、この第４実施例は、第１〜第３実施例の時刻情報パルス発生装置６Ａ、６Ｂ、６Ｃのいずれにも適用可能である。
【００９１】
この発明の課題は内部クロック１６の周波数を上げないで時刻情報パルス１８の出力精度を向上させることにあるが、この発明では、内部クロック１６の周波数を逆に低減させた場合でも有効である。
【００９２】
図９の（ａ）の実線の矢印は、内部クロック１６の周波数を１／２とした内部クロック１６ａを示している。この場合、図９の（ｂ）に示すように、カウント終了信号出力部４０から出力されるカウント終了信号５２は、内部クロック１６ａの立ち上がりに同期して出力される。
【００９３】
従って、アナログ信号生成部４２より生成されるアナログ信号５４は、図９の（ｃ）に示す波形となる。
【００９４】
比較器４４の一致信号５６は、図９の（ｄ）に示す波形となる。
【００９５】
パルス整形部５０から出力される波形整形後のパルス、すなわち時刻情報パルス１８は、図９の（ｅ）に示す波形となる。
【００９６】
なお、図９例では、内部クロック１６の周波数を１／２に低周波数化した一例を示している、分周の値は出力精度に応じた所望の値にすることができる。
【００９７】
また、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】第１実施例の時刻情報パルス発生装置のブロック図である。
【図２】図１例の時刻情報パルス発生装置中、パルス生成部のブロック図である。
【図３】第１実施例の時刻情報パルス発生装置の動作説明図である。
【図４】第１、第２実施例の時刻情報パルスのタイミング説明図である。
【図５】第２実施例に係るパルス生成部のブロック図である。
【図６】第３実施例の時刻情報パルス発生装置のブロック図である。
【図７】図６例の時刻情報パルス発生装置中、パルス比較部のブロック図である。
【図８】パルス比較部の動作説明図である。
【図９】内部クロックの周波数を１／２にしたときの動作説明図である。
【図１０】従来技術の時刻情報パルス発生装置のブロック図である。
【図１１】従来技術の時刻情報パルス発生装置における時刻情報パルスの誤差の説明図である。
【符号の説明】
【００９９】
２Ａ…時刻情報パルス発生システム
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ…時刻情報パルス発生装置
１０…時刻情報検出部                  １２、１２Ａ、１２Ｂ…パルス生成部
１４…受信部クロック発生器            １６、１６ａ…内部クロック
１８、１８ａ、１８ｂ…時刻情報パルス  １８ｉ…理想の時刻情報パルス
２０…送信局クロック発生器            ２２…送信局クロック
３０…計時時刻分割部                  ３２…同期型計時部
３４…非同期型計時部                  ３８…カウンタ部
４０…カウント終了信号出力部          ４２…アナログ信号生成部
４４…比較器                          ４６、４６Ｂ…電気情報演算部
４８…電気情報設定部                  ５０…パルス整形部
５２…カウント終了信号                ５４、５４Ａ…アナログ信号
５６…一致信号                        ６０…情報記憶部
６２…パルス比較部                    ６４…パルス補正部
８１…サンプリング器                  ８４…関数信号発生器
８５…サンプリング信号発生器          ８６…演算処理器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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