(57)【要約】【課題】ＡＧＣ回路の過剰帰還を伴った電波受信装置において、復調した情報信号の信号レベルの変動を比較的に小さく抑えることのできる電波受信装置を提供する。【解決手段】フィルタ回路１０３の通過帯域が情報信号の周波数領域を含むように設定されている電波受信装置１０である。そして、ＡＧＣ電圧を入力してＡＧＣ電圧を２種類以上の参照電圧と比較する振幅レベル検出器と１１０、ＡＧＣ電圧を入力してこの電圧レベルを振幅レベル検出器１１０の出力に基づき昇降させるレベル調整アンプ１２０と、このレベル調整回路１２０の出力とフィルタ回路１０３の出力とを合成する合成回路１０９とを備え、この合成回路１０９の出力が復調された情報信号として出力されるように構成されている。【選択図】図２
2009118397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報信号で変調された電波を受信する受信部と、受信信号を増幅する増幅回路と、該増幅回路により増幅された信号から前記情報信号を検波する検波回路と、該検波回路により検波された信号から低周波成分を抽出するフィルタ回路と、該フィルタ回路の出力レベルの変動を抑えるように前記増幅回路の利得を調整する自動利得制御回路とを備え、前記フィルタ回路の通過帯域が前記情報信号の周波数領域を含むように設定されている電波受信装置であって、
前記自動利得制御回路から出力される利得制御電圧を入力して該利得制御電圧を２種類以上の参照電圧と比較する比較回路と、
前記利得制御電圧を入力してこの電圧レベルを前記比較回路の出力に基づき昇降させるレベル調整回路と、
該レベル調整回路の出力と前記フィルタ回路の出力とを合成する合成回路と、
を備え、
前記レベル調整回路は、前記比較回路の出力に基づき前記利得制御電圧の電圧レベルが高い電圧範囲にあるときに当該電圧レベルを低下させ、前記利得制御電圧の電圧レベルが低い電圧範囲にあるときに当該電圧レベルを上昇させるように設定され、
前記合成回路の出力が復調された前記情報信号として出力されるように構成されていることを特徴とする電波受信装置。
【請求項２】
情報信号で変調された電波を受信する受信部と、受信信号を増幅する増幅回路と、該増幅回路により増幅された信号から前記情報信号を検波する検波回路と、該検波回路により検波された信号から低周波成分を抽出するフィルタ回路と、該フィルタ回路の出力レベルの変動を抑えるように前記増幅回路の利得を調整する自動利得制御回路とを備え、前記フィルタ回路の通過帯域が前記情報信号の周波数領域を含むように設定されている電波受信装置であって、
前記自動利得制御回路から出力される利得制御電圧と前記フィルタ回路の出力とを合成する合成回路と、
前記合成回路の出力を受けて該出力の電圧レベルを２種類以上の参照電圧と比較する比較回路と、
前記合成回路の出力を受けて該出力を前記比較回路の出力に基づき昇降させるレベル調整回路と、
を備え、
前記レベル調整回路は、前記比較回路の出力に基づき前記合成回路から出力される電圧レベルが高い電圧範囲にあるときに当該電圧レベルを低下させ、前記合成回路から出力される電圧レベルが低い電圧範囲にあるときに当該電圧レベルを上昇させるように設定され、
前記レベル調整回路の出力が復調された前記情報信号として出力されるように構成されていることを特徴とする電波受信装置。
【請求項３】
前記比較回路は、
前記電圧レベルが第１範囲にあることを検出する第１ウインドウコンパレータと、
前記電圧レベルが第２範囲にあることを検出する第２ウインドウコンパレータと、
から構成され、
前記第１範囲は後段の回路動作を飽和させる最大ピーク電圧を含む範囲に設定され、
前記第２範囲はローレベルを示す電圧レベルより高く、且つ、ローレベルに近い一定の範囲に設定され、
前記レベル調整回路は、
前記電圧レベルが前記第１範囲にあることが検出されたときに当該電圧レベルを低下させ、前記電圧レベルが前記第２範囲にあることが検出されたときに当該電圧レベルを上昇させるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電波受信装置。
【請求項４】
前記レベル調整回路は、
オペアンプと、
前記オペアンプの入力端子および帰還経路に接続されて前記増幅率を決定する複数の抵抗素子と、
前記比較回路の出力に基づき前記オペアンプに接続される前記抵抗素子を切り換えるスイッチ回路と、
から構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電波受信装置。
【請求項５】
前記合成回路は、乗算器、加算器、または、入力信号のうち信号レベルの大きい方を選択的に出力するセレクタの何れかであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電波受信装置。
【請求項６】
標準電波の受信を行って前記情報信号としてタイムコードの復調を行うことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の電波受信装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電波受信装置と、
時刻を計時する計時手段と、
前記電波受信装置により復調された信号をＡＤコンバータにより受けて前記タイムコードを再生し、該タイムコードに基づいて前記計時手段の値を修正する時刻修正手段と、
を備えていることを特徴とする電波時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、過剰帰還を行って受信電波の自動利得制御を行うようにした電波受信装置、並びに、この電波受信装置により標準電波を受信して時刻修正を行う電波時計に関する。
【背景技術】
【０００２】
電波を受信して情報信号を復調する電波受信装置において、受信信号あるいはこの受信信号を中間周波数に変換した信号に対して信号レベルが一定になるようにＡＧＣ（自動利得制御）をかけることは一般的である。本出願人は、先に、このようなＡＧＣ（自動利得制御）の帰還信号を生成するローパスフィルタに、変調波（情報信号）の周波数領域より高いカットオフ周波数を有するものを適用することで、ＡＧＣの追従性を数段に高める技術について出願している（特許文献１）。時定数の小さなローパスフィルタを用いることで、ＡＧＣが安定動作するまでの時間を短縮することができる。
【０００３】
一方、上記のように時定数の小さなローパスフィルタを用いた場合、ＡＧＣ回路には検波した情報信号をもフラットにするような過剰帰還が行われることになるため、そのままでは情報信号の再生はできない。そこで、上記の技術では、ＡＧＣ回路から出力される利得制御電圧に情報信号を反映した信号波形が現われることに着目し、この利得制御電圧と検波後の信号（ローパスフィルタの出力）とを合成して、復調した情報信号として出力するようにしている。
【０００４】
このような技術によって、例えば、装置が移動して電波の電界強度が変化した場合でも、追従性の高い自動利得制御によって安定的な電波の受信を可能としたり、受信信号が安定するまでの遷移時間を短くして全体的な受信時間の短縮化を図ることが可能となる。このような効果は、例えば、タイムコード信号により変調された標準電波を受信する受信装置において特に顕著なものとなる。タイムコード信号は１Ｈｚのパルス信号からなるため、この周波数領域を遮断するような時定数の大きなローパスフィルタを用いた場合、ＡＧＣ回路の追従性は極めて低いものとなってしまう。一方、上記のようなＡＧＣ回路の過剰帰還を行うことで、これを改善することができる。
【特許文献１】特開２００４−１７９９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記ＡＧＣの過剰帰還を伴った電波受信方式では、復調された情報信号の信号レベルが、標準電波の電界強度によって大きくばらついてしまうという課題があった。したがって、復調した情報信号の電圧レベルが、後段の回路のダイナミックレンジから外れてしまったり、後段の回路の信号の分解能と比較して、復調した情報信号の振幅が過小になるというような不具合が生じる恐れがあった。
【０００６】
他方、タイムコードのように情報信号が２値の信号である場合、インバータやコンパレータなどにより復調した情報信号の波形整形を行なうことで、情報信号の信号レベルのバラツキをなくすこともできると考えられたが、この構成では、情報信号に比較的大きなノイズが混入するような場合に、ノイズの影響で誤った波形整形がなされてしまうという問題があった。
【０００７】
また、後段の回路がノイズの影響を考慮した信号処理を行うような場合には、アナログ的な波形部分が取り除かれないようにしつつ、復調した情報信号の信号レベルの調整を行いたいという要求があった。
【０００８】
この発明の目的は、ＡＧＣ回路の過剰帰還を伴った電波受信装置において、復調した情報信号の信号レベルの変動を比較的に小さく抑えることのできる電波受信装置を提供することにある。また、この電波受信装置によってタイムコードの受信をより安定的にかつ短時間で行うことのできる電波時計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
情報信号で変調された電波を受信する受信部と、受信信号を増幅する増幅回路と、該増幅回路により増幅された信号から前記情報信号を検波する検波回路と、該検波回路により検波された信号から低周波成分を抽出するフィルタ回路と、該フィルタ回路の出力レベルの変動を抑えるように前記増幅回路の利得を調整する自動利得制御回路とを備え、前記フィルタ回路の通過帯域が前記情報信号の周波数領域を含むように設定されている電波受信装置であって、
前記自動利得制御回路から出力される利得制御電圧を入力して該利得制御電圧を２種類以上の参照電圧と比較する比較回路と、
前記利得制御電圧を入力してこの電圧レベルを前記比較回路の出力に基づき昇降させるレベル調整回路と、
該レベル調整回路の出力と前記フィルタ回路の出力とを合成する合成回路と、
を備え、
前記レベル調整回路は、前記比較回路の出力に基づき前記利得制御電圧の電圧レベルが高い電圧範囲にあるときに当該電圧レベルを低下させ、前記利得制御電圧の電圧レベルが低い電圧範囲にあるときに当該電圧レベルを上昇させるように設定され、
前記合成回路の出力が復調された前記情報信号として出力されるように構成されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の発明は、
情報信号で変調された電波を受信する受信部と、受信信号を増幅する増幅回路と、該増幅回路により増幅された信号から前記情報信号を検波する検波回路と、該検波回路により検波された信号から低周波成分を抽出するフィルタ回路と、該フィルタ回路の出力レベルの変動を抑えるように前記増幅回路の利得を調整する自動利得制御回路とを備え、前記フィルタ回路の通過帯域が前記情報信号の周波数領域を含むように設定されている電波受信装置であって、
前記自動利得制御回路から出力される利得制御電圧と前記フィルタ回路の出力とを合成する合成回路と、
前記合成回路の出力を受けて該出力の電圧レベルを２種類以上の参照電圧と比較する比較回路と、
前記合成回路の出力を受けて該出力を前記比較回路の出力に基づき昇降させるレベル調整回路と、
を備え、
前記レベル調整回路は、前記比較回路の出力に基づき前記合成回路から出力される電圧レベルが高い電圧範囲にあるときに当該電圧レベルを低下させ、前記合成回路から出力される電圧レベルが低い電圧範囲にあるときに当該電圧レベルを上昇させるように設定され、
前記レベル調整回路の出力が復調された前記情報信号として出力されるように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の電波受信装置において、
前記比較回路は、
前記電圧レベルが第１範囲にあることを検出する第１ウインドウコンパレータと、
前記電圧レベルが第２範囲にあることを検出する第２ウインドウコンパレータと、
から構成され、
前記第１範囲は後段の回路動作を飽和させる最大ピーク電圧を含む範囲に設定され、
前記第２範囲はローレベルを示す電圧レベルより高く、且つ、ローレベルに近い一定の範囲に設定され、
前記レベル調整回路は、
前記電圧レベルが前記第１範囲にあることが検出されたときに当該電圧レベルを低下させ、前記電圧レベルが前記第２範囲にあることが検出されたときに当該電圧レベルを上昇させるように構成されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１または２に記載の電波受信装置において、
前記レベル調整回路は、
オペアンプと、
前記オペアンプの入力端子および帰還経路に接続されて前記増幅率を決定する複数の抵抗素子と、
前記比較回路の出力に基づき前記オペアンプに接続される前記抵抗素子を切り換えるスイッチ回路と、
から構成されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載の電波受信装置において、
前記合成回路は、乗算器、加算器、または、入力信号のうち信号レベルの大きい方を選択的に出力するセレクタの何れかであることを特徴としている。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何れか１項に記載の電波受信装置において、
標準電波の受信を行って前記情報信号としてタイムコードの復調を行うことを特徴としている。
【００１５】
請求項７記載の発明は、電波時計であって、
請求項６に記載の電波受信装置と、
時刻を計時する計時手段と、
前記電波受信装置により復調された信号をＡＤコンバータにより受けて前記タイムコードを再生し、該タイムコードに基づいて前記計時手段の値を修正する時刻修正手段と、
を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に従うと、フィルタ回路の通過帯域を広げて過剰帰還を伴った自動利得制御が行われる電波受信装置において、上記の比較回路とレベル調整回路との協働によって、復調された情報信号の信号レベルの変動を小さく抑えることが可能となる。また、その際、情報信号に含まれるアナログ的な波形成分はそのまま信号に残して後段の回路に出力することができるという効果がある。
【００１７】
さらに、このような電波受信装置を備えた電波時計によって、タイムコードの受信をより安定的にかつ短時間で行うことができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
［第１実施形態］
図１は、本発明の実施の形態の電波時計の全体構成を示すブロック図である。
【００２０】
この実施形態の電波時計１は、標準電波を受信してその中に含まれるタイムコードを復調しこのタイムコードに基づき自動的な時刻修正を行う機能を有する例えば腕時計本体となるものである。この電波時計１は、標準電波を受信する受信アンテナＡＮ１と、標準電波からタイムコード信号の復調を行う電波受信装置１０と、復調したタイムコード信号をデジタル値として取り込むＡＤコンバータ１６と、現在時刻の計時を行う計時回路部１８と、計時回路部１８に所定周期の発振信号を供給する発振回路部１９と、電波時計１の全体的な制御を行うマイクロコンピュータ２０と、複数の操作ボタンなどを有する入力部２５と、液晶表示パネルなどの時刻の表示を行う表示部２６と、制御データや制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）２７と、マイクロコンピュータ２０のＣＰＵ（中央演算処理回路）に作業用のメモリ空間を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）２８等を備えている。
【００２１】
マイクロコンピュータ２０は、ＲＯＭ２７中に含まれる制御プログラムに従って制御処理を行い、例えば、計時回路部１８の計数値に同期させて表示部２６の時刻表示を更新していったり、所定条件となった場合に電波受信装置１０やＡＤコンバータ１６を作動させて標準電波の受信処理を実行させたりする。また、タイムコード信号を受けてタイムコードに示される現在時刻を演算により求め、その値に基づいて計時回路部１８の計数値を修正するなどの時刻修正処理を行うようになっている。
【００２２】
図２は、第１実施形態の電波受信装置の構成を示す回路ブロック図である。
【００２３】
電波受信装置１０は、入力信号を増幅する可変利得アンプ１０１と、受信電波から変調波であるタイムコード信号の検波を行う検波回路１０２と、検波した信号の低周波成分を抽出するローパスフィルタ１０３と、可変利得アンプ１０１の増幅率を制御するＡＧＣ回路１０４と、ＡＧＣ電圧を受けてその振幅レベルを検出する振幅レベル検出器１１０と、ＡＧＣ電圧を受けてそのレベル調整を行うレベル調整アンプ１２０と、レベル調整後のＡＧＣ電圧とローパスフィルタ１０３の出力とを合成する加算器１０９とから構成される。
【００２４】
可変利得アンプ１０１は、例えば、アンプを構成するトランジスタ１０７の相互コンダクタンスｇｍを連続的に変化させることで、利得を連続的に変化させる構成である。
【００２５】
検波回路１０２は、例えば、位相比較器（ＰＤ：Phase Detector）とＶＣＯ（電圧制御発振器）とを用いて受信電波の搬送波と同一周波数の発振信号を生成し、この発振信号を受信信号と乗算させることで、変調波であるタイムコード信号を検波するように構成されている。なお、検波回路１０２の検波方式はこの方式のものに限られず種々のものを適用できる。
【００２６】
ローパスフィルタ１０３は、その通過帯域をタイムコード信号の周波数成分（１Ｈｚ）を含む範囲に設定されたものであり、このように時定数を小さくすることでＡＧＣの追従性の向上が図られている。
【００２７】
ＡＧＣ回路１０４は、ローパスフィルタ１０３の出力を参照電圧Ｖｒｅｆと比較する差動アンプなどの比較器１０５と、この比較器１０５から出力されるＡＧＣ電圧を電流変換するＶ／Ｉ変換器１０６等から構成される。そして、Ｖ／Ｉ変換器１０６から出力される電流によってトランジスタ１０７の相互コンダクタンスｇｍを変化させて、可変利得アンプ１０１の利得を連続的に変化させるようになっている。
【００２８】
図３には、図２の振幅レベル検出器１１０とレベル調整アンプ１２０との構成の一例を表わした回路図を示す。図４には、振幅レベル検出器１１０により検出される電圧レベルの範囲を説明する図を示す。
【００２９】
振幅レベル検出器１１０は、例えば、２個のウインドウコンパレータ１１１，１１２から構成される。第１のウインドウコンパレータ１１１は、図４にも示すように、ローレベルに近い一定範囲の電圧Ｖ１−Ｖ２間にＡＧＣ電圧の電圧レベルがあるか否かを検出するもの、第２のウインドウコンパレータ１１２は、図４にも示すように、後段の回路を飽和動作させるような高い電圧を含む一定範囲の電圧Ｖ３−Ｖ４間にＡＧＣ電圧の電圧レベルがあるか否かを検出するものである。
【００３０】
詳細には、第１のウインドウコンパレータ１１１により比較される一方の参照電圧Ｖ２は、後段の回路がハイレベルの信号として入力するのに適した信号レベルの下限に近い電圧に設定され、もう一方の参照電圧Ｖ１は、ほぼローレベル（グランド電位）と参照電圧Ｖ２の中間の電圧に設定されている。
【００３１】
また、第２のウインドウコンパレータ１１２により比較される一方の参照電圧Ｖ３は、後段の回路がハイレベルの信号として入力するのに適した信号レベルの上限に近い電圧に設定され、もう一方の参照電圧Ｖ４は、後段の回路（ＡＤコンバータ１６）のダイナミックレンジの上限値を超えた電圧に設定されている。このような参照電圧Ｖ１〜Ｖ４は、例えば、電源電圧をラダー抵抗等により電圧降下させて容易に生成することができる。
【００３２】
このように構成された振幅レベル検出器１１０によれば、入力されたＶＧＡ電圧の電圧レベルが、ハイレベル信号の上限側の電圧範囲Ｖ３−Ｖ４にあるか、ハイレベル信号の下限側の電圧範囲Ｖ１−Ｖ２にあるか、それ以外の範囲にあるかを、それぞれ検出することが可能になっている。
【００３３】
レベル調整アンプ１２０は、例えば、オペアンプ１２１と、その入力端子や負帰還経路に接続された抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４と、抵抗素子Ｒ２〜Ｒ４の接続を切り換えるスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３およびインバータＩＶ１と、反転増幅器１２２等から構成される。スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３は例えばＭＯＳトランジスタなどから構成することができる。また、上記のオペアンプ１２１と抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４により、例えば、反転増幅回路が構成されている。そして、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３のオン・オフ動作により抵抗素子Ｒ２〜Ｒ４の接続が切り換えることで、その増幅率が例えば三段階に非連続に切り換えられるようになっている。本実施形態においては、オペアンプ１２１からの信号を逆位相にする反転増幅回路１２２を適用しているが、オペアンプ１２１からの信号をそのまま出力しても良いし、また、反転増幅回路を２段設けて増幅するようにしても良い。
【００３４】
図５には、ＡＧＣ電圧の電圧レベルの状態とレベル調整アンプのスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３および利得の切換状態およびレベル調整アンプの利得の具体例を説明する図表を示す。
【００３５】
具体的には、図５に示すように、ＡＧＣ電圧の電圧レベルが上限側の電圧範囲Ｖ３−Ｖ４にある状態Ｃの場合には、第２ウインドウコンパレータ１１２からハイレベルの信号が、第１ウインドウコンパレータ１１１からローレベルの信号がそれぞれ出力されて、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３がそれぞれオン・オフ・オンとされる。それにより、負帰還経路の抵抗値が小さくなって、増幅回路の利得は小さい値（例えば０．３倍〜０．８倍、好ましくは０．４５倍〜０．５５倍、或いは、０．７倍〜０．８倍）になる。
【００３６】
また、ＡＧＣ電圧の電圧レベルが下限側の電圧範囲Ｖ１−Ｖ２にある状態Ｂの場合には、第１ウインドウコンパレータ１１１からハイレベルの信号が、第２ウインドウコンパレータ１１２からローレベルの信号がそれぞれ出力されて、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３がそれぞれオフ・オン・オフとされる。それにより、負帰還経路の抵抗値が大きくなって、増幅回路の利得は大きな値（例えば１．８倍〜２．３倍、好ましくは１．９５倍〜２．０５倍）になる。
【００３７】
また、ＡＧＣ電圧の電圧レベルが上限側の電圧範囲Ｖ３−Ｖ４でも下限側の電圧範囲Ｖ１−Ｖ２でもない状態Ａの場合には、第１および第２ウインドウコンパレータ１１１，１１２からともにローレベルの信号が出力されて、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３がそれぞれオン・オフ・オフとされる。それにより、負帰還経路の抵抗値が中程の値になって、増幅回路の利得は中程の値（例えば０．８倍〜１．２倍、好ましくは０．９５倍〜１．０５倍）になる。
【００３８】
図６には、レベル調整アンプの出力特性を表わしたグラフを示す。
【００３９】
上記のような利得の切り換えにより、レベル調整アンプ１２０の出力特性は図６に示すような出力特性となる。すなわち、すなわち、入力電圧（ＡＧＣ電圧）がハイレベルの信号として適した中程度の電圧範囲Ｖ２−Ｖ３である場合には、そのままの出力がなされる。一方、入力電圧が上限側の電圧範囲Ｖ３−Ｖ４にある状態Ｃのときには、ハイレベルの信号として適した電圧範囲Ｖ２−Ｖ３になるように利得が下げられて出力がなされ、入力電圧が下限側の電圧範囲Ｖ１−Ｖ２にある状態Ｂのときには、ハイレベルの信号として適した電圧範囲Ｖ２−Ｖ３になるように利得が上げられて出力がなされる。また、入力電圧がローレベルやそれに近い電圧（電圧Ｖ１以下）のときには、そのままの出力がなされるようになっている。
【００４０】
ここで、ハイレベルの信号として適した電圧範囲とは、後段の回路のダイナミックレンジの中に適度に収まる電圧レベルの範囲を示している。
【００４１】
次に、上記構成の電波受信装置の動作について説明する。
【００４２】
図７には、受信電波の電界強度に応じた電波受信装置の各部の動作を説明する信号波形図を示す。
【００４３】
図７では、タイムコード信号がローレベルからハイレベルに切り換わる際の標準電波が入力された場合のシミュレーション結果を示している。図７の前半部分が信号波形がローレベルとなっている期間、後半部分が信号波形がハイレベルとなっている期間である。また、図７において、波形線の線種によって、受信される標準電波が強電界の場合（実線）、中電界の場合（中破線）、弱電界の場合（小破線）の各場合をそれぞれ示している。
【００４４】
アンテナＡＮ１により受信される標準電波は、タイムコード信号によりＡＭ変調されているので、図７（ａ）に示すように、タイムコード信号のローレベル期間には信号振幅が小さく、タイムコード信号のハイレベル期間には信号振幅が大きい信号となる。ただし、標準電波の電界強度によって絶対的な振幅レベルは大小変化する。
【００４５】
図７（ｂ）に示すように、可変利得アンプ１０１のアンプ出力は、過剰帰還がなされたＡＧＣ制御によって、ローレベル期間の信号は大きく増幅され、ハイレベル期間の信号は小さく増幅されるが、入力信号の振幅の差が影響して、これらの波形は完全に同一の振幅レベルまでは増幅されない。そして、標準電波が弱電界の場合には、ハイ−ローの振幅差が比較的大きな信号となり、標準電波が強電界の場合には、ハイ−ローの振幅差がほとんど見えない信号となる。
【００４６】
すなわち、図７（ｃ）に示すように、ＡＧＣ電圧は、ローレベル期間において、弱電界の場合から強電界の場合まで低い電圧となって入力信号を大きく増幅しようとする。一方、ハイレベル期間では、ＡＧＣ電圧は、強電界の場合に電圧レベルが高くなり、弱電界の場合に電圧レベルが低くなる。つまり、強電界の場合には、入力信号の電圧レベルがもともと高いので、ＡＧＣ電圧が上昇して可変利得アンプ１０１の増幅率を低減させる一方、弱電界の場合には、ハイレベル期間でも入力信号の電圧レベルが低いので、ＡＧＣ電圧は低くなって可変利得アンプ１０１の増幅率を上昇させている。
【００４７】
その結果、検波回路１０２により検波された信号（検波出力）は、図７（ｄ）に示すように、強電界の場合には、ハイレベル期間とローレベル期間とでほとんど電圧レベルに変化がない波形となり、中電界や弱電界の場合には、ハイレベル期間にやや電圧レベルが上昇した波形となる。
【００４８】
なお、上記のＡＧＣ電圧（図７（ｃ））と検波出力（図７（ｄ））とを、従来回路のようにそのまま合成した場合には、図７（ｅ）に示すように、ローレベル期間では電圧レベルがほぼゼロとなり、ハイレベル期間では電界強度によって電圧レベルがばらつく信号波形となってしまう。
【００４９】
図８には、レベル調整アンプ１２０を介した場合と介さない場合の再生データ信号の振幅レベルを説明する図表を示す。
【００５０】
この実施の形態の電波受信装置１０では、図７（ｃ）のようなＡＧＣ電圧がレベル調整アンプ１２０によって電圧レベルが調整されてから検波出力と合成される。そのため、合成信号のハイレベル期間の電圧レベルは、図７（ｅ）に示すものと比較してバラツキが抑えられたものとなる。
【００５１】
具体的には、図８の図表に示すように、ＡＧＣ電圧が上昇する強電界のハイレベル期間には、ＡＧＣ電圧の電圧レベル（例えば４８０ｍＶ）が、レベル調整アンプ１２０によって半分（例えば２４０ｍＶ）に低下される。また、ハイレベル期間のＡＧＣ電圧が中程度の電圧レベル（例えば２６０ｍＶ）となる中電界の場合や、ほぼローレベル（例えば０ｍＶ）となる弱電界の場合には、レベル調整アンプ１２０からそのままの電圧レベルでＡＧＣ電圧が出力されて、検波出力と合成される。
【００５２】
また、図８の図表には示していないが、標準電波の電界強度が弱電界と中電界の間にあるようなときには、ハイレベル期間のＡＧＣ電圧がローレベルより僅かに高い状態Ｂ（図６参照）の電圧レベルとなって、レベル調整アンプ１２０によりその電圧レベルが中電界の場合と同等なレベルまで上昇され、そしてこれが検波出力と合成されることとなる。
【００５３】
このようなＡＧＣ電圧の振幅レベルの調整によれば、図８の「変化幅」の項目に示されるように、レベル調整アンプ１２０がない場合と比較して、加算器１０９から出力される合成信号のバラツキは、例えば３３５ｍＶから２６０ｍＶへと、低減されることとなる。そして、このバラツキが抑えられた復調信号が後段のＡＤコンバータ１６に出力されてマイクロコンピュータ２０によりタイムコードの再生処理が行われる。
【００５４】
以上のように、この実施形態の電波時計１および電波受信装置１０によれば、ＡＧＣのフィードバック回路のカットオフ周波数をタイムコード信号の周波数よりも高い値に設定して、ＡＧＣ回路の追従性を高くすることができるとともに、振幅レベル検出器１１０とレベル調整アンプ１２０の協働により、再生信号の電圧レベルのバラツキを低減して、安定的で確実なタイムコードの再生を行うことができる。
【００５５】
例えば、従来回路のように再生信号の電圧レベルのバラツキが大きくなると、例えば後段のＡＤコンバータ１６のダイナミックレンジを広くとったり量子化数を大きくするなどの対応が必要であったが、この実施形態では再生信号の電圧レベルのバラツキが低減されるので、ダイナミックレンジが比較的に小さくかつ分解能もさほど高くないＡＤコンバータ１６を用いてタイムコードの再生を行うことが可能となる。また、再生信号の電圧レベルのバラツキ量が低減される場合でも、再生信号のアナログ的な波形は除去されずに残るので、後段の回路でノイズの影響を考慮したパルス信号の認識処理を行う場合でも、その処理をそのまま適用して同様の効果を得ることができる。
【００５６】
また、本実施形態のように小型電池により駆動する腕時計本体の電波時計１に搭載され、１Ｈｚのパルス信号といった低ビットレートのタイムコード信号の再生を行うような電波受信装置１０にあっては、上記のカットオフ周波数をタイムコード信号の周波数よりも低い値に設定すると、ＡＧＣ回路が安定するのに長い時間を要したり、標準電波の電界強度が変動した場合等にタイムコードの再生動作が不安定になったり、また、これらによってタイムコードの受信に要する時間が長くなってトータルの消費電力が増大するといった課題が生じるが、本実施形態によればこのような課題を解決して、安定的でより確実なタイムコードの再生に寄与することができる。
【００５７】
また、振幅レベル検出器１１０は２個のウインドウコンパレータ１１１，１１２により、ハイレベル期間のＡＧＣ電圧が高すぎる場合と、低すぎる場合とを検出する構成なので、レベル調整に必要な検出動作を動作遅延なく、さらに、小さい回路規模で実現することができる。
【００５８】
また、レベル調整アンプ１２０はオペアンプ１２１と抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４とからなる増幅回路と、その増幅率を変化させるために抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４の接続を切り換えるスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３とから構成されているので、レベル調整の動作に遅延をおよぼすことがなく、さらに、小さい回路規模でＡＧＣ電圧の必要なレベル調整を実現することができる。
【００５９】
［第２実施形態］
図９は、第２実施形態の電波受信装置１０Ｂの構成を示す回路ブロック図である。
【００６０】
第２実施形態は、第１実施形態の構成から振幅レベル検出器１１０Ｂおよびレベル調整アンプ１２０Ｂの接続位置を変更したものであり、その他の構成は第１実施形態のものと同様である。
【００６１】
すなわち、この実施形態においては、振幅レベル検出器１１０Ｂとレベル調整アンプ１２０Ｂを加算器１０９の後段に接続している。つまり、比較器１０５から出力されるＡＧＣ電圧とローパスフィルタ１０３の出力とを加算器１０９で合成した信号に対して、振幅レベル検出器１１０Ｂで信号レベルの検出を行い、この検出に基づいてこの合成信号の電圧レベルをレベル調整アンプ１２０Ｂによって増減するように構成されている。
【００６２】
振幅レベル検出器１１０Ｂやレベル調整アンプ１２０Ｂの構成は、図３に示したものと同様のものである。
【００６３】
このような接続構成とした場合でも、過剰帰還を行ったＡＧＣ回路１０４のＡＧＣ電圧と検波出力とを合成して再生信号を得るときに、その再生信号の信号レベルのばらつき量を同様に低減することが可能となる。
【００６４】
なお、本発明は、上記の第１および第２の実施形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、レベル調整を行う信号の電圧レベルを２つのウインドウコンパレータ１１１，１１２により上限側と下限側の２つの範囲にあるか否かを検出しているが、もっと多段に信号の電圧レベルを検出してこの電圧レベルに応じた信号のレベル調整を行うようにしても良い。
【００６５】
また、上限側の電圧レベルを検出するのに、ウインドウコンパレータを用いて電圧レベルが上限側の一定の電圧範囲Ｖ３−Ｖ４にあるか否かを検出しているが、１個のコンパレータを用いて電圧レベルが上限値Ｖ３以上であるか否かを検出して、上限値Ｖ３以上である場合に電圧レベルを低減させるようなレベル調整を行う構成しても良い。
【００６６】
また、上記の第１および第２の実施形態では、レベル調整回路として増幅回路の帰還抵抗をスイッチ回路により切り換えて増幅率を変更する構成を例示したが、増幅率の異なる増幅回路を複数用意しておき、振幅レベル検出器１１０の出力に基づいて、これらの増幅回路を切り換えて使用するようにしても良く、この場合でも同様の作用を得ることができる。
【００６７】
図１０には、レベル調整回路のその他の構成例を説明する入出力特性グラフを示す。
【００６８】
また、レベル調整回路として増幅率とともに増幅回路のオフセット電圧を切り換えるように構成することで、レベル調整回路の入出力特性を図６に示すような非連続的な出力特性から、図１０に示すような連続的な出力特性に変更することもできる。このような連続的な出力特性を有するレベル調整回路によれば、例えば状態Ａと状態Ｂの境界近傍や状態Ａと状態Ｃの境界近傍に信号の電圧レベルがきた場合に、レベル調整回路の出力が大きく振れてしまうといった不都合を回避することができる。
【００６９】
また、第１実施形態では、ＡＧＣ電圧に対してのみ電圧レベルを調整する例を示したが、弱電界時にはハイレベル期間でもＡＧＣ電圧がほとんど発生しないことを考慮して、検波出力（ローパスフィルタ１０３の出力）に対して別途同様の電圧レベルの調整を行う構成を付加し、レベル調整後のＡＧＣ電圧および検波出力を合成して出力するようにしても良い。
【００７０】
また、上記第１および第２の実施形態では、ＡＧＣ電圧と検波出力を合成する回路として加算器１０９を例示したが、これを乗算器あるいは電圧レベルの高い信号を選択的に出力するセレクタに置き換えても良く、このように置換しても同様の作用効果を得ることができる。
【００７１】
また、上記実施の形態では、電波時計において標準電波を受信する構成に電波受信装置を適用した例を示したが、例えば、標準電波を受信して波形整形した後に再び送信する標準電波の中継器などに適用することもできる。その他、標準電波以外の電波を受信する装置に適用することもできる。
【００７２】
また、上記実施形態では、ダイレクトコンバージョン方式の受信回路の構成について示したが、スーパーヘテロダイン方式の受信回路についても同様に適用することができる。その場合、ＡＧＣにより利得を変化させるアンプは受信信号を増幅する高周波アンプとしたり中間周波数の信号を増幅する中間周波数アンプとしても良い。その他、上記実施の形態で具体的に示した細部等は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態の電波時計の全体構成を示すブロック図である。
【図２】電波受信装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図３】図２の振幅レベル検出器とレベル調整アンプの構成を示す回路図である。
【図４】振幅レベル検出器により検出される電圧レベルの範囲を示す説明図である。
【図５】ＡＧＣ電圧の電圧レベルの状態とレベル調整アンプのスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３の切換状態とを示す図表である。
【図６】レベル調整アンプの特性を示すグラフである。
【図７】受信電波の電界強度に応じた電波受信装置の各部の動作を説明する信号波形図である。
【図８】レベル調整アンプを介した場合と介さない場合の再生データ信号の振幅レベルを説明する図表である。
【図９】第２実施形態の電波受信装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図１０】レベル調整アンプのその他の構成例を示す特性グラフである。
【符号の説明】
【００７４】
１      電波時計
１０    電波受信装置
１６    ＡＤコンバータ
１８    計時回路部
２０    マイクロコンピュータ
１０１  可変利得アンプ
１０２  検波回路
１０３  ローパスフィルタ（フィルタ回路）
１０４  ＡＧＣ回路
１０５  比較器
１０６  Ｖ／Ｉ変換器
１０９  加算器
１１０  振幅レベル検出器
１１１  第１ウインドウコンパレータ
１１２  第２ウインドウコンパレータ
Ｖ１〜Ｖ４  比較用の参照電圧
１２０  レベル調整アンプ
１２１  オペアンプ
Ｒ１〜Ｒ４  抵抗素子
ＳＷ１〜ＳＷ３  スイッチ回路
１０Ｂ  電波受信装置
１１０Ｂ  振幅レベル検出器
１２０Ｂ  レベル調整アンプ
ＡＮ１  アンテナ
【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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