(57)【要約】【課題】電波時計の受信器によって受信された時報信号から秒開始を求めるための改良された信頼性の高い方法を提供する。【解決手段】時刻情報を含んだ送信された時報信号から秒開始を求める方法であって、前記時報信号が一定の持続時間の複数のタイムフレームから構成されており、各タイムフレーム内における、送信された時報信号の振幅の最初の変化が秒開始を表すものである形式の方法において、タイムフレームの秒開始を求めるために、時間的に先行するタイムフレームの既知の秒開始から始めて基準クロック（ＣＬＫ）の所定数のクロックをカウントする。【選択図】図３
2005195597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時刻情報を含んだ送信された時報信号（Ｘ）から秒開始（ｅ）を求める方法であって、前記時報信号は一定の持続時間（Ｔ）の複数のタイムフレームから構成されており、各タイムフレーム（Ｙ１−Ｙ３）内における、送信された時報信号（Ｘ）の振幅の最初の変化が秒開始（ｄ）を表すものである形式の方法において、
タイムフレーム（Ｙ１−Ｙ３）の秒開始（ｅ）を求めるために、時間的に先行するタイムフレーム（Ｙ０−Ｙ２）の既知の秒開始（ｄ，ｅ）から始めて基準クロック（ＣＬＫ）の所定数のクロックをカウントすることを特徴とする、秒開始を求める方法。
【請求項２】
タイムフレーム（Ｙ１−Ｙ３）の秒開始（ｅ）を求めるために、該タイムフレーム（Ｙ１−Ｙ３）の直前のタイムフレーム（Ｙ０−Ｙ２）の秒開始からカウントする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
秒開始（ｅ）を求める際に、基準クロックのクロックをカウントすることにより求められた秒開始（ｅ）と実際の秒開始（ｄ）との間のずれの補償を行う、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記のずれを補償するために、時間的に後のタイムフレーム（Ｙ１−Ｙ３）、とりわけ、時間的に直後のタイムフレーム（Ｙ１−Ｙ３）の秒開始（ｅ）を求める際に、基準クロック（ＣＬＫ）のクロックをカウントすることにより求められた秒開始（ｅ）が実際の秒開始（ｄ）に時間的に先行している場合には、少なくとも１つのクロック（ｆ）を前記所定数のクロックに付加する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記のずれを補償するために、時間的に後のタイムフレーム（Ｙ１−Ｙ３）、とりわけ、時間的に直後のタイムフレーム（Ｙ１−Ｙ３）の秒開始（ｅ）を求める際に、基準クロック（ＣＬＫ）のクロックをカウントすることにより求められた秒開始（ｅ）が実際の秒開始（ｄ）よりも時間的に後である場合には、前記所定数のクロックから少なくとも１つのクロック（ａ）を差し引いて考慮しない又は飛ばす、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
まず時報信号（Ｘ）の第１の変化（ｇ）の開始を時報信号（Ｘ）のテレグラムから知られる変化（Ｘ１，Ｘ２）の持続時間（Ｔ１，Ｔ２）をカウントすることにより求め、前記第１の変化（ｇ）の開始（ｔ１１）後、一定の持続時間（Ｔ）の後に時報信号（ｘ）の新たな変化（ｈ）が始まる場合には、この新たな変化（ｈ）の開始を秒開始（ｅ）として評価する、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
タイムフレーム（Ｙ１−Ｙ３）の持続時間を既知の基準周波数の基準クロック（ＣＬＫ）のクロックをカウントすることにより求める、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
基準クロック（ＣＬＫ）として、一定の予め決められたクロック周波数を有し、したがってまた予め決められたタイムフレーム（Ｙ１−Ｙ３）当たりクロック数を有するクロック信号を使用する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
基準クロック（ＣＬＫ）として、クロックの持続時間が時間的に最短の変化（Ｘ１）の持続時間の１０％より短いクロック信号（ＣＬＫ）、とりわけ５％より短いクロック信号（ＣＬＫ）を使用する、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
時報信号（Ｘ）内の時刻情報はビットごとに存在しており、各々のタイムフレーム（Ｙ１−Ｙ３）には少なくとも１つのデータビットが割り当てられており、各データビットの値は送信された時報信号（Ｘ）の振幅の変化（Ｘ１，Ｘ２）の持続時間によって決定されており、時報信号（Ｘ）の振幅の変化（Ｘ１）の第１の持続時間（Ｔ１）はデータビットの第１の論理値に対応しており、変化（Ｘ２）の第２の持続時間は（Ｔ２）はデータビットの第２の論理値に対応している、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の論理値は論理値０を表し、前記第２の論理値は論理値１を表している、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
時報信号（Ｘ）の振幅の変化（Ｘ１，Ｘ２）は時報信号（Ｘ）の振幅の低下（Ｘ１，Ｘ２）を意味している、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
時報局（３）によって送信された時報信号（Ｘ）から時刻情報を受信及び取得する電波時計のための受信回路（５）又は電波時計（１）において、
タイムフレーム（Ｙ１−Ｙ３）の秒開始（ｅ）を求めるための装置（４，１０，１６，１７）が設けられており、該装置は既知の秒開始から始めて基準クロックのクロックをカウントすることにより、とりわけ請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法を用いて、後続のタイムフレーム（Ｙ１−Ｙ３）の秒開始（ｅ）を計算する、ことを特徴とする電波時計のための受信回路又は電波時計。
【請求項１４】
前記装置（４，１０，１６，１７）は、受信した時報信号（Ｘ）の信号波形を分析する信号波形分析装置（４）を有している、請求項１３に記載の受信回路又は電波時計。
【請求項１５】
前記装置（４，１０，１６，１７）は、基準クロック（ＣＬＫ）を供給する基準クロック発生器（１０）と、該基準クロック発生器（１０）に接続されたカウンタ（１６）とを有しており、前記カウンタ（１６）は、基準クロック（ＣＬＫ）のクロックを連続的にカウントし、予め決められたカウンタ状態のときに、特にタイムフレーム（Ｙ１−Ｙ３）の持続時間に相当するカウンタ状態のときに、ふたたびリセットされる、請求項１３又は１４に記載の受信回路又は電波時計。
【請求項１６】
基準クロック発生器（１０）として、予め決められた一定のクロック周波数を有する基準クロック（ＣＬＫ）を供給するクロック発生器（１０）、特に時計水晶（１０）が設けられている、請求項１５に記載の受信回路又は電波時計。
【請求項１７】
前記装置（４，１０，１６，１７）は、基準クロック（ＣＬＫ）のクロックをカウントすることにより求められた秒開始（ｅ）と実際の秒開始（ｄ）との間のずれを補償する制御装置（１７）を有している、請求項１３から１６のいずれか１項に記載の受信回路又は電波時計。
【請求項１８】
前記制御装置（１７）及び／又は前記カウンタ（１６）及び／又は前記信号波形分析装置（４）は、論理回路（２０）の構成要素、特にハードワイヤード論理回路（２０）の構成要素である、請求項１３から１７のいずれか１項に記載の受信回路又は電波時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は時刻情報を含んだ送信された時報信号から秒開始を求める方法に関する。本発明はさらに上記方法を実施する無線時計用の受信回路又は無線時計に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線制御による時刻情報の伝送は、相応の送信局によって送信されるいわゆる時報信号を用いて行われる。以下では、この送信局を略して時報局と呼ぶ。時報信号とは、送信局によって供給される時間基準を伝送するという任務に適した、短い持続時間の送信信号を意味するものとする。また、時報信号はたいてい複数のタイムマーカを有する変調振動であり、これらのタイムマーカは単に、復調されると、送信された時間基準を所定の不確実性で再現するパルスである。
【０００３】
ドイツの長波放送局ＤＣＦ−７７は、原子時計による制御によって、公の原子時間尺度ＭＥＺに従って振幅変調された長波時間信号を５０ＫＷの電力及び７７．５ＫＨｚの周波数で連続稼動で送信している。例えば、イギリス、日本、中国、及びアメリカ合衆国のような他の国でも、４０〜１２０ＫＨｚの範囲の長波周波数で時刻情報を送信する同様の放送局が存在している。上記のすべての国は時刻情報の伝送のためにそれぞれ正確に１分の長さのタイムフレームを使用している。
【０００４】
図１には、ドイツ時報局ＤＣＦ−７７の場合について、符号化された時刻情報の符号化図式（テレグラム）が参照記号Ａで示されている。符号化図式はここでは５９のビットから構成されており、各々１ビットがタイムフレームの１秒に相当している。したがって、１分が経過する間に、いわゆる時報テレグラムを伝送することができる。時報テレグラムは２進暗号化された形でとりわけ時刻と日付に関する情報を含んでいる。最初の１５ビットであるＢには、例えば動作情報を含んだ一般的な符号化が含まれている。次の５ビットであるＣには一般的な情報が含まれている。Ｒはアンテナビットを表しており、Ａ１は中央ヨーロッパ時間（ＭＥＺ）と中央ヨーロッパ夏時間（ＭＥＳＺ）との間での変更予告ビットを表しており、Ｚ１，Ｚ２は経帯時ビットを表しており、Ａ２は閏秒ビットを表しており、Ｓは符号化された時刻情報の開始ビットを表している。第２１ビットから第５９ビットまででは、時刻及び日付の情報がＢＣＤコードで伝送される。その際、データはそれぞれ次に続く１分のあいだ有効である。さらに、領域Ｄのビットは分に関する情報を含んでおり、領域Ｅのビットは時に関する情報を含んでおり、領域Ｆのビットは日に関する情報を含んでおり、領域Ｇのビットは曜日に関する情報を含んでおり、領域Ｈのビットは月に関する情報を含んでおり、領域Ｉのビットは年に関する情報を含んでいる。これらの情報はビットごとに符号化された形で存在している。領域Ｄ，Ｅ及びＩの終端にはそれぞれ、いわゆる検査ビットＰ１，Ｐ２，Ｐ３が設けられている。テレグラムの第６０ビットは布置されておらず、次のフレームの開始を示す目的に使用される。Ｍは分マーカを表しており、したがってまた時報テレグラムの開始を表している。
【０００５】
図１に示されている時報信号伝送のための符号化図式の構造とビット配置は一般的に知られたものであり、例えば、非特許文献１に記載されている。
【０００６】
時報情報の伝送は秒マーカを用いて振幅変調して行われる。変調は各秒の開始時における搬送信号Ｘの低下Ｘ１，Ｘ２（又は上昇）から成っている。なお、ＤＣＦ−７７送信局によって送信された時報信号の場合には、−各分の第５９秒は例外として−各秒の開始時に、搬送波振幅は０．１秒の持続時間Ｘ１又は０．２秒の持続時間Ｘ２にわたっておよそ２５％の振幅に低下する。持続時間の異なるこれらの低下Ｘ１，ＸＷはそれぞれ秒マーカないし復号された形でデータビットを規定する。秒マーカのこれら異なる持続時間は時刻及び日付の２進符号化に用いられる。ここで、０．１秒の持続時間Ｘ１を有する秒マーカは２進数“０”に、０．２秒の持続時間Ｘ２を有する秒マーカは２進数“１”に対応する。６０番目の秒マーカが欠けていることによって、次の分マーカが予告される。各々の秒との組み合わせによって、時報局によって送信された時刻情報の評価が可能となる。図２には、１つの例に基づいて、このような振幅変調された時報信号のセグメントが示されている。
【０００７】
ただし、正確な時刻及び正確な日付のこの評価は、１つの分の５９個の秒ビットが一意に識別され、したがってこれらの秒マーカの各々にそれぞれ“０”又は“１”が割り当てられることができてはじめて可能となる。これに関して問題なのは、電気機器又は電子機器の雑音電界に起因して例えば受信器のすぐ近傍に生じる妨害信号が、受信された時報信号に重ね合わさることがありうることである。この妨害信号の種類と大きさに応じて、時報信号の受信の妨害が生じうる。
【０００８】
電波時計及び時報信号を受信する受信回路の一般的な背景に関しては、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、及び特許文献５が参照される。時報信号からの時刻情報の取得及び処理に関しては、特許文献６、特許文献７、及び特許文献８が参照される。
【０００９】
秒マーカないし低下の相応する持続時間を非常に良好に評価するためには、これらの秒マーカないし低下の開始に関するできるだけ正確な情報を所有することが重要である。低下の開始を以下では秒開始と呼ぶ。
【００１０】
特許文献７には、時報局の障害のあるデータから情報を取得する方法が記載されている。この方法では、受信器から供給された信号を所定の周波数でサンプリングする。フレームの１つの時間間隔（秒）において、相応する時間位置にサンプリング値が加算され、その結果、いくらかの時間の後には平均信号プロファイルが形成される。秒開始を求めるために、複数の秒プロファイルから得られた平均信号とモデル信号との間の相関が用いられる。ただし、特許文献７に記載されている方法は、電波時計の秒開始の同期のために、複数のタイムフレームの信号プロファイルから得られた信号をモデル信号と比較しなければならないという重大な不利点を有している。モデル信号がテーブル又は計算規則の形で供給されるため、付加的なメモリを用意する必要がある。さらに、この比較を実行するには、きわめて高い計算コストも必要とされる。
【００１１】
特許文献６には、そのために改良された、さらに発展した形の、時報信号における秒開始を求める方法が記載されている。ここでも、時報局により送信され、電波時計の受信器により受信された時報信号は、複数のフレーム（秒）にわたってサンプリングされる。時報信号のサンプリング値はまたそのために設けられたメモリ装置に格納される。秒開始を求めるために、記憶されたサンプリング値から平均信号プロファイルが求められる。そして、平均信号プロファイルの最小値が秒低下の開始として、それゆえまた秒開始として評価される。
【００１２】
したがって、秒開始を求めるための上記両方の方法においては、それぞれ受信された時報信号がサンプリングされ、評価され、評価されたサンプリング値から秒開始が導出される。これらの方法は非常に信頼性が高いが、それは電波時計の受信器よって受信された時報信号が送信された時報信号と一致している場合に限ってのことである。だが、送信された時報信号と受信された時報信号のこの一致は比較的に稀である。実際には、送信された時報信号には多かれ少なかれ妨害信号が強く重畳している。この妨害信号は、典型的には電波時計の送信器と電波時計の受信器との間の通信経路と電波時計の受信器の内部にも生じるが、送信された時報信号の信号波形を時おり非常に強く変化させる。
【００１３】
このことはさらに、実際の秒開始において強い妨害パルスが受信された時報信号に重畳され、この実際の秒開始がサンプリングされた曲線プロファイルからもはや導出され得ないというところまで行きかねない。したがって、上述した公知の秒開始を求める方法によって求められる秒開始は、実際の秒開始よりも時間的に後（又は時としては前）である。また時折、低下（秒マーカ）の期間中に、このタイムフレームに関してさえも秒開始をまったく検出することができないほど強い妨害パルスが時報信号に重畳されることがありうる。このことは最終的に、相応するデータビットをまったく復号化することができないという結果をもたらす。また最悪の場合には、サンプリングによって測定された秒開始の時間的シフトのゆえに、相応するデータビットが誤りをもって復号化されてしまうことになりかねない。例えば、論理値１に対して２００ｍｓｅｃ続く低下の代わりに、論理値０に対して１００ｍｓｅｃ続く低下が検出されてしまうほど、秒開始が時間的にシフトして検出されることもありうる。このことは誤った時刻が表示されるという結果に直結しかねない。
【特許文献１】ＤＥ  １９８  ０８  ４３１  Ａ１
【特許文献２】ＤＥ  ４３  １９  ９４６  Ａ１
【特許文献３】ＤＥ  ４３  ０４  ３２１  Ｃ２
【特許文献４】ＤＥ  ４２  ３７  １１２  Ａ１
【特許文献５】ＤＥ  ４２  ３３  １２６  Ａ１
【特許文献６】ＤＥ  １９５  １４  ０３１  Ｃ２
【特許文献７】ＤＥ  ３７  ３３  ９６５  Ｃ２
【特許文献８】ＥＰ  ０４２  ９１３  Ｂ１
【非特許文献１】Ｐｅｔｅｒ  Ｈｅｔｚｅｌ、“Ｚｅｉｔｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｕｎｄ  Ｎｏｒｍａｌｆｒｅｑｕｅｎｚ”、Ｔｅｌｅｋｏｍ  Ｐｒａｘｉｓ第１巻所収、１９９３年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の課題は、電波時計の受信器によって受信された時報信号から秒開始を求めるための改良された、そしてとりわけ信頼性の高い方法を提供することである。また、とりわけ、秒開始を求めるための簡単化された方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題は、本発明に従って、時刻情報を含んだ送信された時報信号から秒開始を求める方法であって、前記時報信号は一定の持続時間の複数のタイムフレームから構成されており、各タイムフレーム内における、送信された時報信号の振幅の最初の変化が秒開始を表すものである形式の方法において、タイムフレームの秒開始を求めるために、時間的に先行するタイムフレームの既知の秒開始から始めて基準クロックの所定数のクロックをカウントするようにすることによって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、送信された時報信号が一定の持続時間の複数のタイムフレームから構成されているという認識に基づいている。これを前提として、本発明の技術思想は、必ずしも各タイムフレームに関して、サンプリング値を評価することによって又は時報信号の振幅プロファイルの変化を検出することによって、そのつど相応する秒開始を求める必要はないということにある。秒開始を求めるには、実際の秒開始を一度だけ求めるだけでよい。いったん秒開始が知られれば、後続のタイムフレームの秒開始を求めるには、第１の秒開始から始めて、１つのタイムフレーム又は複数のタイムフレームの持続時間を積算するだけでよい。ここで、特に有利な点は、秒開始を求めるために、もはや本来の時報信号を、又は場合によっては妨害信号が重畳された時報信号を考慮しなくてもよいことにある。
【００１７】
タイムフレームの持続時間の測定は有利にはカウンタを用いて行われる。時報信号の第１の変化がこのカウンタを始動させ、カウンタは所定の一定の基準クロックでクロックされる。ほぼ１つのタイムフレームの持続時間に相当する既知の持続時間の後に再び低下が現れれば、これは実際の秒開始として評価される。いったん実際の秒開始が求められれば、この時点以降は、各々の秒開始はタイムフレームに関連させてカウンタのカウンタ状態によって求めることができる。その後は、各秒開始の際にカウンタをリセットし、再び新たにスタートさせることができる。カウンタは１つのタイムフレームの持続時間の後にそのつどスタートパルスを発生させる。このスタートパルスは後続のタイムフレームの計算された秒開始を示すものである。受信された時報信号内に含まれている時刻情報の評価は、カウンタのカウンタ状態によって計算された秒開始の時点に開始する。それゆえ、受信された時報信号に重畳された妨害は、公知の装置の場合のように秒開始を求める際に重大な影響を及ぼすことはもはやない。本発明によれば、信号が多かれ少なかれ強く妨害されている場合においても秒開始を求めることができる。
【００１８】
本発明による秒開始を求めるための装置は回路技術的に非常に簡単に形成することができる。というのも、時報信号の振幅の変化を評価及び復号化するためにすでに存在しているカウンタを、相応する時報情報の評価にも秒パルスの測定にも使用しうるからである。
【００１９】
ただし、計算された秒開始は実際の秒開始とは正確には一致しないことが非常に頻繁にあるので、実際の秒開始に対する計算された秒開始の小さな時間的シフトが時報信号に生じることがありうる。したがって、これらのシフトが複数のタイムフレームにわたって加算されることにより、計算された秒開始が時間の経過とともにますます実際の秒開始から離れていくことになりうる。このシフトの原因は何よりも、必ずしもつねに正確に与えられるわけではない基準クロックを発生させる基準クロック発生器にある。しかし、基準クロック生成におけるこのずれは抑制されなければならない。
【００２０】
こうした理由から、この種のアプリケーションに対して、各秒の開始時に信号プロファイルにおけるオフセットを補償する制御電圧操作のための装置を用意すると有利である。制御電圧操作又は信号プロファイルにおけるオフセットの補償は、例えばソフトウェアによって実現される。ただし、この制御電圧操作方式は法外に高い計算コストを要する。しかも、これはもはや無線時計にすでにある計算装置によっては実行することができない。というのも、この制御電圧操作の完全な実施は、無線時計向け又は無線時計の受信回路向けのコントローラの能力を破壊してしまうからである。まさにこの計算コストも可能なかぎり低減させなければならない。
【００２１】
本発明の特別な利点は、元々すでに存在している手段によって、場合により生じるオフセットを補償する簡単な制御装置が提供されることにもある。それゆえ、本発明による補償回路は、不正確な開始ひいては受信された時報信号のタイムマーカ（例えば秒開始の）に対する基準クロックのずれを補償するために、このずれを追従制御することを企図している。この制御は次のように動作する：例えば考察中のタイムフレームにおいて実際の秒開始が計算された秒開始よりも早く現れた場合には、後続のタイムフレームのうちの１つにおいて、秒開始を求めるために少なくとも１つのクロックが飛ばされる。これによって、これらのタイムフレームに関して計算された秒開始が１クロック分の時間だけ早められる。計算された秒開始が実際の秒開始よりも遅い場合には、後続のタイムフレームのうちの少なくとも１つに対して付加的なクロックが挿入される。これによって、相応するタイムフレームに関して予想される秒開始が１クロックの持続時間だけ遅らされる。このようにして、非常に簡単な制御が実現される。
【００２２】
本発明による受信回路ないし相応する電波時計は、有利には、各タイムフレームの開始時の妨害が考慮されないので、比較的高いシステム感度を有している。有利には、変化の持続時間の歪曲は制御装置によって防ぐことができる。したがって、変化の持続時間が妨害パルスによって歪曲されることによる誤りの頻度が低下する。このことは最終的には受信回路の感度の改善につながる。上述のような秒開始を求める際のオフセットないしずれを補償するための純粋にディジタル式の制御は、外部素子及び許容誤差のあるアナログ回路部材を不要にする。こうすることで、制御ないし補償により得られる利点がこの回路部材の許容誤差によって損なわれることがなくなる。そのうえ、受信回路はさらに比較的容易に実現される。というのも、純粋にディジタル式の制御は、例えば無線時計に元々あるマイクロコントローラによって、実現することができるからである。制御そのものは比較的低い計算コストしか必要としないので、マイクロコントローラの機能は制御によって僅かにしか影響されない。
【００２３】
タイムフレームの秒開始を求めるために、有利には、直前のタイムフレームの秒開始からカウントが行われる。これは特に回路技術的に推奨される。というのも、その場合、相応するカウンタをそのつどタイムフレームの終了時に再びリセットし、新たに開始させることができるからである。このことによって、回路技術的に簡単なロービットカウンタを使用することができるようになる。
【００２４】
時報信号がはじめて受信された場合、初めは秒開始は知られていない。後続のタイムフレームの秒開始を本発明にしたがって求めるためには、まず初めに一度、秒開始を求めなければならない。後続の秒開始はこの秒開始以降に求めることが可能になる。このために、まず時報信号の最初の変化の開始が求められる。時報信号のテレグラムから知られている変化の持続時間をカウントすることにより求められる。ただし、この変化は冒頭で述べたように短い所定の持続時間しか有さないこともある。このようにして、この最初の変化が時報信号における妨害ではないことが保証される。これが一意に知られおり、この最初の変化の開始後およそ１秒後に時報信号の信号プロファイルにおける新たな変化が生じるならば、この新たな変化の開始が秒開始として評価される。付加的に又は択一的に、第１の秒開始を求めるために、冒頭で挙げた特許文献６又は特許文献７に記載されているような方法を使用してもよい。
【００２５】
有利には、タイムフレームの持続時間は基準クロックのクロックをカウントすることにより求められる。この基準クロックは既知の基準周波数を有している。基準クロックとして、有利には、できるだけ一定の予め設定されたクロック周波数を有し、したがってまた予め決められたタイムフレーム当たりクロック数を有するクロック信号が使用される。
【００２６】
基準クロックとして、有利には、クロックの持続時間が理想的に時報信号のテレグラムにより定められる時間的に最短の変化の持続時間、すなわち、時間的に最短の秒マーカの持続時間の１０％よりも短いようなクロック信号を使用すべきである。理想的には、クロックの持続時間は時間的に最短の変化の持続時間の５％よりも短い。例えば１２８Ｈｚの基準周波数を有する基準クロックを使用し−これは時計水晶の周波数のおよそ２５６分の１に相当する−、タイムフレームがおよそ１秒である場合、カウンタは次のタイムフレームの秒開始を求めるために正確に１２８クロックだけカウントを進めなければならない。この場合、個々のクロックは７．８ｍｓｅｃに相当する。ＤＣＦ−７７局によって送信される時報信号の場合には時報信号における変化（低下、秒マーカ）は１００ｍｓｅｃ又は２００ｍｓｅｃ持続するので、クロックの持続時間は１００ｍｓｅｃ持続する変化よりも十分に短いことが保証されなければならない。つまり、秒開始を求める際にずれを補償するため補正クロックを挿入する場合、この挿入される又は飛ばされるクロックは相応する時刻情報の復号化及び評価を歪曲してはならない。このケースでは、７．８ｍｓｅｃの補正クロックは１００ｍｓｅｃ持続する変化の１０％よりも短い。それゆえ、このオーダーにおける誤差は時刻情報の評価にまったく影響しない。それでも、ずれの制御ないし補償は非常に迅速なので、ずれは十分速く修正される。
【００２７】
時刻情報は時報信号内にビットごとに存在しており、各データビットの値は、割り当てられた時報局のテレグラムにしたがって、送信された時報信号の振幅の変化の持続時間から得られる。各データビットには、この変化の持続時間から導出された（２進）値が割り当てられる。その際、時報信号の振幅の変化の第１の持続時間はデータビットの第１の論理値を表しており、第２の持続時間は相応してデータビットの第２の論理値を表している。これら第１及び第２の持続時間は時報局のテレグラムによって予め決められている。
【００２８】
一般に、第１の論理値は論理値“０”（ＬＯＷ、低電圧レベル）を表し、第２の論理値は論理値“１”（ＨＩＧＨ、高電圧レベル）を表す。もちろん、逆の論理も可能である。
【００２９】
時報局により送信される時報信号のほとんどのテレグラムにおいて、変化は時報信号の振幅の低下を意味している。ここでももちろん逆の論理が可能である。すなわち、振幅の増大による２進符号化も可能である。
【００３０】
本発明による受信回路ないし電波時計は、基準クロックを供給する基準クロック発生器、基準クロックのクロックを連続的にカウントするカウンタ、及び各秒開始を求める装置しか必要としない。カウンタのカウンタ状態は次の秒開始がいつでなければならないかを示し、秒開始を求める装置は、カウンタ状態を読み出し、評価し、理想的には正確に時報信号の１つのタイムフレームに相当する所定数のクロックの後に、新たな秒開始を決定する。
【００３１】
制御装置及び／又は秒開始を求める装置の機能は、有利には、ハードワイヤード論理回路によって実現される。この論理回路は例えばＦＰＧＡ回路又はＰＬＤ回路を内蔵していてよい。しかも、これらの装置の機能は原則的に電波時計内に通常は元々あるマイクロコントローラ、例えば４ビットマイクロコントローラによって実現することができる。だが本発明による解決手段の特別な利点は、論理回路を用いることで、マイクロコントローラを使用しなくても秒開始を求めること、及び制御電圧の操作が非常に簡単に行えることにある。それゆえ、マイクロコントローラは別の課題、例えば、時報信号の復号化及び評価、時報信号における妨害の処理、及び使用者に特有の課題にも使用しうる。
【００３２】
基準クロック発生器としては、予め決められたできるだけ一定のクロック周波数を有する基準クロックを供給するようなクロック発生器が意図されている。非常に有利な実施形態では、基準クロック発生器に時計水晶が使用される。
【００３３】
本発明の有利な実施形態及び発展形態は図面を参照した上で従属請求項と説明とから得られる。
【実施例】
【００３４】
以下では、図面の概略図に示されている実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。
【００３５】
図面のすべての図において、同等のもしくは機能が同じ素子及び信号には−他に指示のない限り−同一の参照記号が付されている。
【００３６】
図３には、時報信号のセグメントと基準クロックの相応するクロックとが概略的に示されている。本発明による秒開始を求める方法はこの図に基づいて説明される。
【００３７】
本発明による方法を描写するために、図３においては、ドイツ時報局ＤＣＦ７７の時報信号Ｘが使用されている。図３はこの時報信号Ｘのセグメントを示したものであり、例示的に時報信号Ｘの３つの完全なタイムフレームＹ１−Ｙ３が示されている。各タイムフレームＹ１−Ｙ３の持続時間はそれぞれＴ＝１０００ｍｓｅｃである。図３における描写は特別な符号化をモデル化するには適しておらず、むしろ例示的に示されているだけであることに注意されたい。また時間軸上の尺度は見易さに配慮していくらか拡大して表示されている。
【００３８】
ドイツ時報局ＤＣＦ７７によって送信される時報信号Ｘは、２進符号化のために２つの異なる秒マーカ（低下）、すなわち、持続時間Ｔ１＝１００ｍｓｅｃの第１の低下Ｘ１と持続時間Ｔ２＝２００ｍｓｅｃの第２の低下Ｘ２とを含んでいる。持続時間Ｔ１＝１００ｍｓｅｃの第１の低下Ｘ１は二進数“０”（ＬＯＷ）に相当しており、持続時間Ｔ２＝２００ｍｓｅｃの第２の低下Ｘ２は二進数“１”（ＨＩＧＨ）に相当している。二進数“１”及び“０”はそれぞれ１つのデータビットに相応している。
【００３９】
時点ｔ１に既知の秒開始が存在していると仮定する。この時点で、基準周波数でクロックされるカウンタが基準クロックＣＬＫのクロックをカウントし始める。カウンタのカウントにおける第１のクロックはそれぞれａ（太線で表示されたクロック）で表されている。基準クロックＣＬＫは１秒につき１２８クロックの一定の基準周波数を有している。したがって、タイムフレームＹ１がＴ＝１０００ｍｓｅｃ持続する今の例では、カウンタはタイムフレームＹ１全体で正確に１２８のクロックをカウントする。カウンタが第１２８クロックｂに達すると、次のクロックａにおいて時点ｔ２で後続タイムフレームＹ２の秒開始が生じることを知らせる信号が送出される。これは図３に示されているように時点ｔ２において時報信号Ｘに妨害信号ｃが重畳されているか否かには関わりない。
【００４０】
同様に、時点ｔ２における秒開始はふたたび後続のタイムフレームＹ３の秒開始ｔ３を求めるための基準として使用される。この目的のために、時点ｔ２でカウンタのカウンタ状態がリセットされ、それによりカウンタはふたたび連続的にカウントを進めることができる。その際、カウンタはふたたび時点ｔ２における第１のクロックａからカウントする。このようにして、既知の一定の基準クロックＣＬＫを単純にカウントすることによって、各タイムフレームＹ１−Ｙ３の秒開始をそれぞれ先行するタイムフレームＹ１−Ｙ３の秒開始から非常に洗練された形で得ることができる。
【００４１】
しかし、問題は例えば受信妨害のために秒開始を求める際にずれが生じるうることである。
【００４２】
図４には時報信号からの別のセグメントが示されている。秒開始を求める際のずれを補償する本発明による方法をこのセグメントに基づいて説明する。図４では、矢印ｄによって実際の秒開始が表されており、ｅによって本発明にしたがって計算された秒開始が表されている。カウンタはここでもふたたび時点ｔ４において第１のタイムフレームのＹ１内の秒開始ｄからカウントを進め、時点ｔ５において後続のタイムフレームＹ２の秒開始ｅを計算する。そしてカウンタはふたたびリセットされる。しかし、タイムフレームＹ２における実際の秒開始は時点ｔ６において生じており、計算された秒開始ｅよりも時間的に後に生じている。そこで本発明によれば、後続のタイムフレームＹ３の秒開始ｅを求める際に、カウンタのカウントに付加的なクロックｆが挿入される。この実施例では、後続のタイムフレームＹ３において、計算された秒開始と実際の秒開始ｄ，ｅが時点ｔ７でふたたび一致する。
【００４３】
通常は、実際の秒開始と計算された秒開始ｄ，ｅとの間のずれの補償は必ずしも１つのタイムフレームの内部で行われるわけではない。むしろ一般的に複数のタイムフレームが必要である。もっとも、制御は非常に迅速に行われるので、秒マーカＸ１，Ｘ２の復号化の際に損失を被らずに、ずれは十分に速く補償調整される。
【００４４】
図５には時報信号のからの別のセグメントが示されており、本発明によるずれを補償する方法はこのセグメントに基づいて説明される。図４の実施例とは異なって、図５では時点ｔ９においてタイムフレームＹ２に関して計算された秒開始ｅは時点ｔ８における実際の秒開始ｄより時間的に後に位置している。このケースでは、基準クロックＣＬＫがカウントを進める際、個々のクロック、今の実施例では第１のクロックａが飛ばされる。これは図５においてこのクロックａに線を引くことで明瞭にされている。
【００４５】
図６には時報信号からのセグメントが示されており、このセグメントに基づいて、本発明による秒開始を最初に求める方法が説明される。本発明は秒開始の最初の確定に関して以下の認識を前提としている：
送信及び受信された時報信号Ｘの秒マーカＸ１，Ｘ２は、正確に知られた所定の低下Ｘ１，Ｘ２の持続時間を有している。低下Ｘ１，Ｘ２の持続時間は１００ｍｓｅｃであるか又は２００ｍｓｅｃであってよい。低下の持続時間がそれより長いか又は短い場合には、妨害が予測される。つまり、秒マーカが生じることを一意に仮定することができなくなる。それゆえ秒開始を初めて求めるためには、まずこのような低下Ｘ１，Ｘ２の一意的識別が行われなければならない。本発明による方法は、既知の基準周波数を有する基準クロックＣＬＫをこの低下Ｘ１，Ｘ２の識別に使用することから成っている。このことは、持続時間Ｔ１，Ｔ２を有する各々の低下Ｘ１，Ｘ２が基準クロックにおける予め決められた数に相当していることを意味する。この数は基準周波数から導出される。カウンタが第１の持続時間Ｔ１又は第２の持続時間Ｔ２に相当する基準クロックにおける数をカウントすると、このような秒マーカＸ１，Ｘ２が必ず現れる。タイムフレームＹ０におけるこの低下ｇの開始ｔ１１は、後続のタイムフレームＹ１の秒開始を求めるための基準として使用される。カウンタは連続的にカウントを進める。ほぼタイムフレームＹ１−Ｙ３の持続時間Ｔに相当する或る数の基準クロックＣＬＫ（例えば１２８クロック）の後にふたたび時報信号の振幅の低下ｈが検出されると、この低下ｈが秒マーカとして解釈される。この秒マーカｈはその後、時点ｔ１２における低下の開始がタイムフレームＹ１における秒開始を表すという意味において、前述した本発明による方法にしたがって秒開始を求めるための基準として使用することができる。
【００４６】
図７には、本発明による方法を実施するための非常に単純化された電波時計がブロック回路図で示されている。
【００４７】
参照番号１で表されている電波時計は、時報局３により送信された時報信号を捕らえる１つ（又は複数）のアンテナ２を有している。この実施例では、アンテナ２は例えばキャパシタなどの容量性素子１５に並列接続されたフェライトコアを有するコイル１４として形成されている。アンテナ２には、時報局３により送信され、アンテナ２により捕らえられた時報信号Ｘを受信するための受信回路５が後置接続されている。受信回路５は一般に受信した時報信号Ｘをフィルタリングし、整流し、増幅するために１つ又は複数のフィルタ、例えば帯域通過フィルタ、整流回路、及び増幅回路を内蔵している。このような受信回路５の構造及び機能は多様であり、例えば冒頭に挙げた文献から知られているので、それについて詳細に立ち入らない。
【００４８】
秒開始を求めるために、受信回路５に後置接続された信号波形分析装置４が設けられている。信号波形分析装置４は、受信、フィルタリング、整流、及び増幅を施された時報信号Ｘ’から秒開始を求め、制御信号７の形で出力側に供給する。その際、有利には図３−６に基づいて説明した本発明による方法が使用される。
【００４９】
信号波形分析装置４は、基準クロック発生器１０の基準クロックＣＬＫによりトリガされるフォワードカウンタ１６に接続されている。基準クロック発生器１０として、この実施例では、有利には時計水晶１０が使用される。カウンタ１６はつねに基準クロックＣＬＫのクロックをカウントする。カウンタ１６の現在のカウンタ状態はカウンタ状態信号１８として出力側で調べることができる。カウンタ状態信号１８は信号波形分析装置４に供給される。
【００５０】
秒開始を知らせる、信号波形分析装置４の制御信号７は、制御装置１７に供給される。制御装置１７はこの信号から制御信号１９を生成する。この制御信号１９はカウンタ１６に入力結合される。カウンタ１６は、計算された秒開始ｅの実際の秒開始ｄに対するオフセット又はシフトを補償するために、制御信号１９に応じて必要とあれば付加的なクロックをさらにカウントするか、又は基準クロックＣＬＫのクロックを飛ばす。
【００５１】
さらに受信回路５に後置接続された復号化装置６が設けられており、時報信号Ｘ’の復号化に使用される。また復号化装置６は信号波形分析装置４の制御信号７によって制御される。
【００５２】
復号化装置６は受信回路５の構成要素であってもよいし、又は別個に電波時計１内に設けてもよい。今の実施例では、復号化装置６はプログラム制御された装置８の構成要素である。プログラム制御された装置８として一般にはマイクロコントローラが設けられており、電波時計の場合には例えば４ビットコントローラとして形成されている。このマイクロコントローラ８は、受信回路５ないし復号化装置６によって形成されたデータビットを受け取り、このデータビットから正確な時刻と正確な日付を計算するように設計されている。このようにして計算された時刻と日付から、時刻と日付とに関する信号１２が生成される。
【００５３】
信号波形分析装置４、カウンタ１６、及び／又は制御装置１７は、論理回路２０、特にハードワイヤード論理回路の構成要素であってよい。上記装置４，１６，１７を有する論理回路２０を使用することにより、マイクロコントローラ８の負担を軽減することができるので、マイクロコントローラ８を他のタスクに使用することができる。
【００５４】
電波時計１はさらに電子時計９を有しており、電子時計９の時刻は時計水晶１０に基づいて制御される。電子時計９は例えばディスプレイなどの表示器１１に接続されており、この表示器１１を介して時刻が表示される。また時計９には信号１２も供給され、その上で時計９は表示された時刻を適切に補正する。
【００５５】
以上において本発明を有利な実施例に基づいて説明した我、本発明はこれらに限定されるものではなく、多様な形で変更可能である。
【００５６】
特に、本発明はもちろん単に例として示された上記の数値指示に限定されない。本発明はむしろ当業者の行為と知識の範囲内で任意に変更可能である。
【００５７】
上に示した回路技術的な変形形態も単に、機能単位を非常に単純に交換又は入れ替えただけで変更し得る受信回路ないし電波時計の可能な実施形態を示しているに過ぎないことも自明である。
【００５８】
そのうえ、電波時計とは、通常の時計装置の場合のように時報信号の伝達を有線結合で行うが上述した構造を有している時計をも意味するものと解さなければならない。
【００５９】
上記の実施例では、符号化はタイムフレームの開始時にそのつど搬送波信号の低下によって実施された。この符号化がもちろん上昇によっても又は一般に搬送波信号の振幅の変化によって実施されうることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】時報局ＤＣＦ−７７により送信される符号化された時刻情報の符号化図式（時報テレグラム）を示す。
【００６１】
【図２】５つの秒マーカを有する妨害のない、時報局により送信された振幅変調された時報信号のセグメントを示す。
【００６２】
【図３】秒開始を確定する本発明による方法を説明するために用いられる、時報信号のセグメントと基準クロックの相応するクロックとを概略的に示す。
【００６３】
【図４】秒開始を求める際のずれを補償する本発明による方法を説明するために用いられる、時報信号からの別のセグメントを示す。
【００６４】
【図５】秒開始を求める際のずれを補償する本発明による方法を説明するために用いられる、時報信号からの別のセグメントを示す。
【００６５】
【図６】秒開始を初めて求める本発明による方法を説明するために用いられる、時報信号からのセグメントを示す。
【００６６】
【図７】本発明による方法を実施するための非常に単純化された電波時計のブロック回路図を示す。
【符号の説明】
【００６７】
Ａ  符号化図式
Ｂ  一般的な符号化ビット
Ｃ  一般的な日付及び時刻情報
Ｄ  分ビット
Ｅ  時ビット
Ｆ  日ビット
Ｇ  曜日ビット
Ｈ  月ビット
Ｉ  年ビット
Ｍ  分マーカ
Ｒ  アンテナビット
Ａ１，Ａ２  変更予告ビット
Ｓ  開始ビット
Ｐ１−Ｐ３  検査ビット
Ｚ１，Ｚ２  経帯時ビット
ＣＬＫ  基準クロック
Ｔ  タイムフレームの持続時間
Ｔ１，Ｔ２  搬送波信の低下の持続時間／秒マーカ
ｔ１−ｔ１２  時点
Ｘ，Ｘ’  時報信号
Ｙ０−Ｙ３  （タイム）フレーム
ａ  カウンタの最初のクロック
ｂ  カウンタの最後のクロック
ｃ  妨害信号
ｄ  実際の秒開始
ｅ  計算された秒開始
ｆ  付加的に挿入されたビット
ｇ  第１の低下
ｈ  第２の新たな低下
１  電波時計
２  （受信）アンテナ
３  時報局
４  信号波形分析装置
５  受信回路
６  復号化装置
７  制御信号
８  プログラム制御された装置、マイクロコントローラ
９  電子時計
１０  時計水晶
１１  表示器、ディスプレイ
１２  時刻及び日付に関する四郷
１４  コイル
１５  キャパシタ
１６  （フォワード）カウンタ
１７  制御装置
１８  カウンタ状態信号
１９  制御信号
２０  論理回路
【図１】
2005195597.tif 000003
【図２】
2005195597.tif 000004
【図３】
2005195597.tif 000005
【図４】
2005195597.tif 000006
【図５】
2005195597.tif 000007
【図６】
2005195597.tif 000008
【図７】
2005195597.tif 000009