JPH1082874A - パルス検出回路および電波修正時計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 矩形パルスの情報を読み取る際、必要の無い
部分に混入しているノイズの影響を受ける確率を低減す
る。 【解決手段】 制御回路４は同期クロックパルスが発生
してから２５０ｍｓ経過した時点から次の同期クロック
パルスが発生するまでの間、サンプリング用クロックパ
ルスにより秒信号をサンプリングし、その結果をサンプ
リングメモリ８へ格納する。すなわち、ゆらぎやノイズ
が存在しない場合に全て“１”となる最初の２００ｍｓ
を除いてサンプリングを開始する。サンプリングが終了
すると、サンプリングしたデータの後ろの所望部分（本
例では、２００ｍｓとする。）を除去する補正を行い、
補正したデータを集計してデューティー比を求め、集計
メモリ９へ格納する。すなわち、ゆらぎやノイズが存在
しない場合に全て“０”となる後ろの２００ｍｓ部分の
サンプリングデータを除去してデューティー比を求め
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、パルス検出回路および電
波修正時計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、日本国内において、郵政省の管轄
下で試験的に長波標準電波に時刻コードを重畳して送信
している。この信号は１分間を１フレームとして１月１
日からの累積日数から時、分までの時刻データをバイナ
リーコードで直列に送出している。具体的には、１ビッ
トを１Ｈｚの矩形パルス（以下、１秒信号という。）と
し、“１”、“０”の重みづけはそれぞれパルス幅を５
００ｍｓ、８００ｍｓとすることにより表し、さらにポ
ジションマーカとして２００ｍｓのパルスを用い、搬送
波としては４０ｋＨｚが用いられている。

【０００３】この信号により時刻修正を行う時計では、
消費電力の関係から所定時間、例えば５分間連続して受
信を行い、時刻情報を読み取って時刻修正している。

【０００４】具体的に説明すると、復調した時刻コード
を数分間連続してサンプリングし、サンプリングが終了
した時点で全てのサンプリングデータに基づいてビット
判定を行い、このビット判定結果から時刻情報を求めて
時刻修正を行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のものでは、復調
された矩形パルスを、その一周期の開始から最後まで総
てサンプリングしてビット判定を行っている。

【０００６】そのためノイズが混入するとその影響を確
実に受け、誤判定してしまう危険性が高かった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、一定周期の矩
形パルスのパルス幅により規定される情報を含む信号を
受信する受信手段と、上記矩形パルスより高い周波数の
クロックパルスにより上記受信された矩形パルスをサン
プリングし、そのサンプリング結果に基づいて上記矩形
パルスの情報を読み取る制御手段とを備えたパルス検出
回路において、上記矩形パルスの情報を、１周期の開始
時点より第１の所定時間経過した時点から上記１周期の
終了時点より第２の所定時間前の時点までの時間領域に
おける上記矩形パルスのパルス幅により規定可能なもの
とし、上記制御手段を、上記矩形パルスの情報を読み取
る際、上記１周期のうち上記時間領域においてサンプリ
ングを行い、そのサンプリング結果に基づいて上記矩形
パルスの情報を読み取るものとしているので、上記矩形
パルスの情報を読み取る際に必要の無い部分のサンプリ
ングデータは用いないため、この必要の無い部分にノイ
ズが混入してもその影響を受けることがなく、ノイズに
よる影響を受ける確率を低減できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本願の請求項１に係る発明は、一
定周期の矩形パルスのパルス幅により規定される情報を
含む信号を受信する受信手段と、上記矩形パルスより高
い周波数のクロックパルスにより上記受信された矩形パ
ルスをサンプリングし、そのサンプリング結果に基づい
て上記矩形パルスの情報を読み取る制御手段とを備えた
パルス検出回路において、上記矩形パルスの情報を、１
周期の開始時点より第１の所定時間経過した時点から上
記１周期の終了時点より第２の所定時間前の時点までの
時間領域における上記矩形パルスのパルス幅により規定
可能なものとし、上記制御手段は、上記矩形パルスの情
報を読み取る際、上記１周期のうち上記時間領域におい
てサンプリングを行い、そのサンプリング結果に基づい
て上記矩形パルスの情報を読み取るものとしている。

【０００９】本願の請求項２に係る発明は、現在時刻を
表示する表示手段と、一定周期の矩形パルスのパルス幅
により規定される情報に基づいた時刻情報を含む信号を
受信する受信手段と、上記矩形パルスより高い周波数の
クロックパルスにより上記受信された矩形パルスをサン
プリングし、そのサンプリング結果に基づいて上記矩形
パルスの情報を読み取り、その読み取った情報から上記
時刻情報を検出し、その検出した時刻情報が有効である
と判定した際に、上記検出した時刻情報に基づいて上記
表示手段の表示時刻を修正する制御手段とを備えた電波
修正時計において、上記矩形パルスの情報を、１周期の
開始時点より第１の所定時間経過した時点から上記１周
期の終了時点より第２の所定時間前の時点までの時間領
域における上記矩形パルスのパルス幅により規定可能な
ものとし、上記制御手段を、上記矩形パルスの情報を読
み取る際、上記１周期のうち上記時間領域においてサン
プリングを行い、そのサンプリング結果に基づいて上記
矩形パルスの情報を読み取るとともに、上記検出した時
刻情報が無効であると判定した際に上記サンプリングを
行う時間領域を長くするものとしている。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
具体的に説明する。

【００１１】図１において、１は発振回路で、基準クロ
ック信号を出力する。２は受信手段を構成する受信回路
で、アンテナ、検波回路および復調回路等からなり、上
記の郵政省の管轄下で長波標準電波に時刻コードを重畳
している信号を受信し、波形整形し、復調して時刻コー
ドを表す矩形パルス（以下、秒信号という。）をシリア
ルに出力する。なお、本例では受信回路２の動作時間、
すなわち受信時間はＡＭ０：５８からＡＭ１：０６に設
定してある。この動作時間は時刻表示部３の時刻指針と
連動して回転するカム（図示せず。）および検出スイッ
チ（図示せず。）により設定される。時刻表示部３は表
示手段を構成し、現在時刻を表示する。４は制御手段を
構成する制御回路で、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からな
り、各種の動作を制御する。なお、制御回路４は、発振
回路１から入力する基準クロックを分周して秒信号と同
一周期すなわち１秒周期の１秒クロックパルスと秒信号
をサンプリングするためのサンプリング用クロックパル
ス（１ｍｓ周期）とを発生する。５は秒信号同期クロッ
クパルス出力回路で、秒信号と同期し秒信号と同一周期
の同期クロックパルスを出力する。６は差分データメモ
リで、ＲＡＭ等からなり、１秒クロックパルスに対する
秒信号の遅れ時間を複数記憶する。７はオフセット値メ
モリで、ＲＡＭ等からなり、１秒クロックパルスを秒信
号に同期させるためのオフセット値を記憶する。８はサ
ンプリングデータメモリで、ＲＡＭ等からなり、秒信号
のサンプリングデータを記憶する。９は集計メモリで、
ＲＡＭ等からなり、サンプリングされたデータに基づい
たデューティー比を記憶する。１０はデータメモリで、
ＲＡＭ等からなり、秒信号のビット判定結果を記憶す
る。１１はマーカカウンタである。１２はデータ再配置
メモリで、ＲＡＭ等からなり、記憶している複数のビッ
ト判定結果をＢＣＤ時系列データとして扱えるように再
配置して記憶する。１３はデコードデータメモリで、Ｒ
ＡＭ等からなり、デコードされた時刻情報を記憶する。
１４は汎用タイマである。次に、図２、３および４に基
づいて動作を説明する。なお、マーカカウンタ１１はク
リヤされており、それぞれのメモリ６、７、８、９、１
０、１２、１３は初期化されているものとする。

【００１２】時刻表示部３の表示時刻がＡＭ０：５８に
なって受信回路２が動作を開始すると、制御回路４は秒
信号と同期した同期クロックパルスを秒信号同期クロッ
クパルス出力回路５から出力させる（ステップ２ａ）。

【００１３】ステップ２ａの具体的な動作を図３を参照
して具体的に説明する。

【００１４】受信回路２の動作により秒信号が制御回路
４に入力すると、制御回路４は１秒クロックパルスに対
する秒信号の遅れ時間（出力タイミングのずれ）を複数
回（例えば、１０回程度）測定し、その出力タイミング
のずれ（以下、ずれという。）を差分データメモリ６に
格納する（ステップ３ａ）。

【００１５】ずれの平均値が所定範囲（本例では、２０
０ｍｓから８００ｍｓの間とする。）からはずれている
と（ステップ３ｂ）、すなわちずれが小さい場合には、
秒信号にゆらぎが生じたときに、正確に同期をとること
が困難であると判断して、１秒クロックパルスの発生タ
イミングを５００ｍｓ（特定時間）だけ遅らせ、ずれの
平均が２００ｍｓから８００ｍｓの範囲に収まるように
するとともに（ステップ３ｃ）、差分データメモリ６を
初期化し、ステップ３ａに戻り、上記と同様の動作を行
う。ここで、秒信号のゆらぎについて説明する。秒信号
を重畳した信号は受信アンテナの向きや外界の状況およ
び受信回路周辺のアナログ的な要素、例えば電子レンジ
等から出力される電磁波等により一時的に時間方向にゆ
らいだりすることが多々ある。例えば、送信時には１秒
周期で矩形パルスが送出されているのにもかかわらず、
受信してみると一時的に１秒より短い周期で矩形パルス
が検出されていたり、１秒よりも長い周期で検出された
りすることがある。このような状態を、これ以降秒信号
のゆらぎという。

【００１６】ずれの平均値が２００ｍｓから８００ｍｓ
までの範囲に収まっていると（ステップ３ｂ）、差分デ
ータメモリ６に格納されているずれの値は、その平均値
をとることによって秒信号のゆらぎを吸収できるもので
あると判断し、ずれの平均値を算出して、この算出した
値に基づいたオフセット値をオフセット値メモリ７に格
納する（ステップ３ｄ）。そして、１秒クロックパルス
の発生タイミングをこのオフセット値に応じた時間だけ
遅延させることにより秒信号に同期した信号が出力可能
となる。制御回路４はこの同期した信号（以下、同期ク
ロックパルスという）を秒信号同期クロックパルス出力
回路５から制御回路４へ出力させる（ステップ３ｅ）。

【００１７】上記のようにずれの平均値を２００ｍｓか
ら８００ｍｓの範囲とする理由について説明する。図５
の５ｃで示すように５ａのクロックパルスの立ち上がり
から矩形パルスの立ち上がりまでのずれがｔ３（２００
ｍｓ＜ｔ３＜８００ｍｓ）とすると、周期Ｔ１において
ゆらぎによってｔ４（ｔ４＞ｔ３）になったとしても、
矩形パルスの立ち上がりとクロックパルスの立ち上がり
との前後関係が逆転することはない。つまり、５ｂで示
したように矩形パルスの方がクロックパルスより僅かに
進んでいる状態で、ゆらぎにより矩形パルスの方がクロ
ックパルスより僅かに遅れ、両パルスの立ち上がりの前
後関係が逆転するということがない。そのためゆらぎが
あっても、それによるずれの変動はその分だけであり、
図５ｂのように大きな変動となって表れることはない。

【００１８】このように、秒信号と１秒クロックパルス
の同期を取る際、そのずれが小さく秒信号のゆらぎによ
る影響を著しく受ける可能性のある場合には、ゆらぎに
よる影響を大きく受けない領域に１秒クロックパルスの
発生タイミングをずらすので、同期をとる際に、ゆらぎ
の影響を少なくできる。

【００１９】図２に戻って、上述したようなステップ２
ａの動作が終了すると、すなわち秒信号と同期する同期
クロックパルスが秒信号同期クロックパルス出力回路５
から出力され始めると、この同期クロックパルスの発生
タイミングに同期して秒信号からビット情報を読み取る
（ステップ２ｂ、２ｃ）。

【００２０】ステップ２ｃの具体的な動作を図４を参照
して具体的に説明する前に、ビット判定について説明す
る。

【００２１】上述した秒信号のビット情報は１秒周期に
おけるパルス幅により“１”、“０”、“マーカ”と規
定されるものであるが、これらのビット情報は１秒周期
内の所定時間領域におけるパルス幅により判定可能であ
る。具体的に説明すると、上述したように秒信号は
“１”、“０”の重みづけをそれぞれパルス幅５００ｍ
ｓ、８００ｍｓとし、さらにポジションマーカとして２
００ｍｓのパルスを用いているので、パルスの立ち上が
りから５００ｍｓ経過した時点前後における時間領域内
のパルス幅が小さいもしくは存在しない場合“マーカ”
と判定でき、パルス幅が大きい場合“０”と、パルス幅
がその中間である場合“１”と判定できる。例えば、ゆ
らぎが存在しない秒信号を正確に検出できている場合
は、５００ｍｓから前後数ｍｓの時間領域において、パ
ルスが存在しない場合“マーカ”と、デューティ比１／
２程度のパルスの場合“１”と、全てパルスが存在する
場合“０”と判定できる。また、ゆらぎが存在しない場
合、秒信号はいかなるビット情報であっても最初の２０
０ｍｓは“１”となり、最後の２００ｍｓは“０”とな
る。これから説明するステップ２ｃの動作は、これらの
特性を利用したものである。

【００２２】制御回路４は同期クロックパルスが発生し
てから２５０ｍｓ経過した時点から次の同期クロックパ
ルスが発生するまでの間、サンプリング用クロックパル
ス（１ｍｓ周期）により秒信号をサンプリングし、その
結果をサンプリングメモリ８へ格納する（ステップ４
ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）。すなわち、ゆらぎやノイズが
存在しない場合に全て“１”となる最初の２００ｍｓを
除いてサンプリングを開始する。

【００２３】サンプリングが終了すると、サンプリング
したデータの後ろの所望部分（本例では、２００ｍｓと
する。）を除去する補正を行い（ステップ４ｅ）、補正
したデータを集計してデューティー比を求め、集計メモ
リ９へ格納する（ステップ４ｆ）。すなわち、ゆらぎや
ノイズが存在しない場合に全て“０”となる後ろの２０
０ｍｓ部分のサンプリングデータを除去してデューティ
ー比を求める。

【００２４】制御回路４は格納されているデューティー
比を予め定めてある比率と比較してビット判定を行う
（ステップ４ｇ）。なお、本例ではゆらぎやノイズを考
慮して“マーカ”と判断する比率を０〜０．１とし、
“１”と判断する比率を０．４〜０．５、“０”と判断
する比率を０．９〜１．０とし、これらに該当しない場
合、“エラー”と判断する。

【００２５】ビット判定結果は２ビットで構成し、上述
したように“１”、“０”、“マーカ”、“エラー”の
４種類に分けられデータメモリ１０へ格納される（ステ
ップ４ｈ）。

【００２６】このように、ビット判定を行う際、ビット
判定に必要の無い部分のサンプリングデータを削除する
ので、この削除部分にノイズが混在してもその影響を受
けることがなく、結果的にノイズによる影響を受ける確
率を低減できる。

【００２７】また、ゆらぎが存在していない場合にビッ
ト判定を行える５００ｍｓから前後数ｍｓの時間領域よ
りも長い時間領域のサンプリングデータを用いているの
で、ゆらぎによる影響も低減できる。

【００２８】図２に戻って、上述したようなステップ２
ｃの動作が終了すると、すなわち秒信号のビット情報の
読み取りが終了すると、読み取ったビット情報が“マー
カ”の場合、マーカカウンタ１１をインクリメントし、
２秒連続して“マーカ”が入力したら、マーカカウンタ
１１をクリヤする（ステップ２ｄ、２ｅ、２ｆ、２
ｇ）。このマーカカウンタ１１のクリヤにより１分を１
フレームとする時刻情報の時刻コードの格納を開始す
る。

【００２９】ステップ２ｃからステップ２ｇまでの動作
を繰り返すことにより１フレーム（１分）の時刻情報が
記憶されると（ステップ２ｈ）、データメモリ１０に格
納されている１分間のビット情報をＢＣＤ時系列データ
として扱えるようにデータ再配置メモリ１２へ再配置
し、デコードしてそのデコード結果をデコーダデータメ
モリ１３へ格納する（ステップ２ｉ）。

【００３０】上記の動作を繰り返して、連続する２分間
の時刻情報をデコードデータメモリ１３に格納すると
（ステップ２ｊ）、連続する時刻情報の時間差が１分と
なっているか判断し（ステップ２ｋ）、１分になってい
ればそのデコードした時刻に経過したぶんの時間を加算
してこれを新たなる現在時刻とし（ステップ２ｍ）、こ
の現在時刻に基づいて時刻表示部３の表示時刻を修正す
る（ステップ２ｎ）。

【００３１】ステップ２ｋにおいて、連続する時刻情報
の時間差が１分となっていないと、ゆらぎ等により正確
に受信が行われなかったと判断し、受信を開始してから
６分以上経過していない場合（ステップ２ｐ）、サンプ
リングデータの除去部分を少なくして（ステップ２ｑ）
ステップ２ｃに戻り、上記と同様の動作を行う。なお、
本例ではステップ２ｑの具体的な動作としては、除去し
ていく部分を最後の２００ｍｓから最後の１９０ｍｓ、
最後の１８０ｍｓ・・・へとステップ２ｑを繰り返すごと
に１０ｍｓずつ除去領域を少なくしていく。なお、ビッ
ト情報を判定するためのデューティ比の比較値はサンプ
リングデータの利用部分の大きさに応じて変更すること
は言うまでもない。

【００３２】ステップ２ｐにおいて、受信を開始してか
ら６分以上経過している場合、これ以上受信を行っても
正確な受信は行えないと判断して動作を終了する。

【００３３】このように受信が正確に行えなかった場
合、サンプリング領域を大きくすることにより、ゆらぎ
の影響を小さくでき、正確な受信が可能となる。

【００３４】なお、上記では受信回路２の動作時間をＡ
Ｍ０：５８からＡＭ１：０６に設定してあるが、これは
適宜変更可能である。

【００３５】また、上記では時刻情報が正確に受信でき
たかどうか判断するのに、連続する２つのフレームの時
系列的内容を利用しているが、これも２分に限るもので
はなく、適宜変更可能である。

【００３６】また、上記では、１秒クロックパルスに対
する秒信号の遅れ時間のずれの平均値が所定範囲（本例
では、２００ｍｓから８００ｍｓ）からはずれている場
合、１秒クロックパルスの発生タイミングを５００ｍｓ
だけ遅らせて所定範囲に収まるようにしたが、遅らせる
時間は５００ｍｓに限るものではなく、所定範囲に収ま
るような時間であれば、適宜変更可能である。また、２
００ｍｓから８００ｍｓの所定範囲も適宜変更可能であ
る。

【００３７】また、上記では、最初にビット判定を行う
ための比率をそれぞれ０〜０．１、０．４〜０．５、
０．９〜１．０としたが、この比率は適宜変更可能であ
る。

【００３８】また、時刻情報が正確に受信できなかった
場合、サンプリングデータの除去領域を１０ｍｓずつ少
なくするようにしたが、この量も適宜変更可能である。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、矩形パルスの情報を読
み取る際に必要の無い部分のサンプリングデータは用い
ないため、この必要のない部分にノイズが混入してもそ
の影響を受けることがなく、ノイズによる影響を受ける
確率を低減できる。

【００４０】また、読み取った情報から時刻情報を検出
した際、検出した時刻信号が無効である場合に、サンプ
リングを行う時間領域を長くするので、ゆらぎの影響を
小さくでき、正確な時刻修正が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示したブロック回路図。

【図２】図１の動作説明のためのフローチャート。

【図３】図１の動作説明のためのフローチャート。

【図４】図１の動作説明のためのフローチャート。

【図５】ゆらぎによる問題点を説明するための説明図。

【符号の説明】

２ 受信手段 ３ 表示手段 ４ 制御手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定周期の矩形パルスのパルス幅により
   規定される情報を含む信号を受信する受信手段と、上記
   矩形パルスより高い周波数のクロックパルスにより上記
   受信された矩形パルスをサンプリングし、そのサンプリ
   ング結果に基づいて上記矩形パルスの情報を読み取る制
   御手段とを備えたパルス検出回路において、 上記矩形パルスの情報は、１周期の開始時点より第１の
   所定時間経過した時点から上記１周期の終了時点より第
   ２の所定時間前の時点までの時間領域における上記矩形
   パルスのパルス幅により規定可能なものであり、 上記制御手段は、上記矩形パルスの情報を読み取る際、
   上記１周期のうち上記時間領域においてサンプリングを
   行い、そのサンプリング結果に基づいて上記矩形パルス
   の情報を読み取るものであることを特徴とするパルス検
   出回路。
2. 【請求項２】 現在時刻を表示する表示手段と、一定周
   期の矩形パルスのパルス幅により規定される情報に基づ
   いた時刻情報を含む信号を受信する受信手段と、上記矩
   形パルスより高い周波数のクロックパルスにより上記受
   信された矩形パルスをサンプリングし、そのサンプリン
   グ結果に基づいて上記矩形パルスの情報を読み取り、そ
   の読み取った情報から上記時刻情報を検出し、その検出
   した時刻情報が有効であると判定した際に、上記検出し
   た時刻情報に基づいて上記表示手段の表示時刻を修正す
   る制御手段とを備えた電波修正時計において、 上記矩形パルスの情報は、１周期の開始時点より第１の
   所定時間経過した時点から上記１周期の終了時点より第
   ２の所定時間前の時点までの時間領域における上記矩形
   パルスのパルス幅により規定可能なものであり、 上記制御手段は、上記矩形パルスの情報を読み取る際、
   上記１周期のうち上記時間領域においてサンプリングを
   行い、そのサンプリング結果に基づいて上記矩形パルス
   の情報を読み取るとともに、上記検出した時刻情報が無
   効であると判定した際に上記サンプリングを行う時間領
   域を長くするものであることを特徴とする電波修正時
   計。