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获取时间信息的方法和无线电钟表

申请号 CN200510006738.X 申请日 2005-01-31 公开(公告)号 CN1648800A 公开(公告)日 2005-08-03
申请人 ATMEL德国有限公司; C-MAX欧洲有限公司; 发明人 霍斯特·黑夫纳; 罗兰·波洛尼奥; 汉斯-约阿希姆·赛勒;
摘要 本 发明 涉及用于从接收的调幅标准时间 信号 (X)中获取时间信息的方法,这些标准时间信号由多个具有恒定持续时间(T)的时间 帧 (Y1-Y3)组成,其中,设置一个自动增益,用于放大所述标准时间信号(X),包括以下方法步骤:(a)将所接收的至少一个标准时间信号(X)的电报存储在一个第一存储装置(21,22)内;(b)预先确定该标准时间信号的振幅的至少一个变化(X2,X3),该变化持续时间比一个第一持续时间(Δt)长;(c)在所述预先确定的变化(X2,X3)开始时使所述自动增益保持。本发明还涉及用于接收由标准时间发射器(3)发射的标准时间信号(X)并从中获取时间信息的无线电钟表接收 电路 和无线电钟表。
权利要求

1.用于从接收的调幅标准时间信号(X)中获取时间信息的方法, 这些标准时间信号由多个具有恒定持续时间(T)的时间(Y1-Y3) 组成,其中,设置一个自动增益,用于放大所述标准时间信号(X), 其特征是,具有以下方法步骤:
(a)将所接收的至少一个标准时间信号(X)的电报存储在一个 第一存储装置(21,22)内;
(b)预先确定该标准时间信号的振幅的至少一个变化(X2,X3), 该变化持续时间比一个第一持续时间(Δt)长;
(c)在所述预先确定的变化(X2,X3)开始时使所述自动增益 保持。
2.如权利要求1所述的方法,其特征是,
(d)在所述预先确定的变化(X2,X3)终止时释放所述自动增 益。
3.如以上权利要求之一所述的方法,其特征是,将所述自动增益 保持在一个在时间上存在于所述预先确定的变化(X2,X3)之前的增 益值上。
4.如以上权利要求之一所述的方法,其特征是,借助所存储的标 准时间信号(X)电报确定这些预先确定的变化(X2,X3)并且将它 们存储在一个第二存储装置(21,23)内。
5.如以上权利要求之一所述的方法,其特征是,将所接收的标准 时间信号(X)与所存储的电报的分钟开始点同步。
6.如以上权利要求之一所述的方法,其特征是,在对所接收的标 准时间信号(X)进行解调和求值期间,预先确定一个变化(X1-X3) 的预计持续时间(T1-T3)。
7.如以上权利要求之一所述的方法,其特征是,所述振幅的一个 变化(X1-X3)的持续时间(T1-T3)通过估算其预计持续时间(T1-T3) 来预先确定。
8.如以上权利要求之一所述的方法,其特征是,在所述预先确定 的变化(X2,X3)开始后在一个预定的持续时间(Δt)之后才使所述 自动增益保持。
9.如以上权利要求之一所述的方法,其特征是,所述标准时间信 号(X)中的时间信息以位的方式存在,其中,分别给每个时间帧 (Y1-Y3)分配至少一个数据位,通过发射的标准时间信号(X)的振 幅变化(X1,X2)的持续时间(T1,T2)来确定对应数据位的值,其 中,标准时间信号(X)的振幅变化(X1)的第一持续时间(T1)相 应于所述数据位的一个第一逻辑值,而变化(X2)的第二持续时间(T2) 相应于所述数据位的一个第二逻辑值。
10.如权利要求9所述的方法,其特征是,所述第一逻辑值是一 个逻辑零,所述第二逻辑值是一个逻辑壹。
11.如权利要求9或10所述的方法,其特征是,所述标准时间信 号(X)振幅的变化(X1-X3)是标准时间信号(X)振幅的下降(X1-X3)。
12.如权利要求9至11之一所述的方法,其特征是,第一持续时 间(T1)比第二持续时间(T2)短。
13.如权利要求12所述的方法,其特征是,这些预先确定的变化 (X2,X3)与所述标准时间信号(X)中的至少第二持续时间(T2, T3)的变化相应。
14.如权利要求9至13之一所述的方法,其特征是,所述第二持 续时间(T2)大于或等于500毫秒,特别是大于或等于800毫秒。
15.用于无线电钟表的接收器电路(5)或无线电钟表(1),用于 接收由标准时间发射器(3)发射的标准时间信号(X)并从中获取时 间信息,特别是用于实施以上权利要求之一所述方法,
具有一个第一存储装置(21,22),在其中存储了一个标准时间信 号(X)的至少一个电报,
具有一个用于放大所接收的标准时间信号(X)的放大装置(24, 25),该装置具有至少一个自动放大级(24),该放大级的增益可与所 接收的标准时间信号(X)的振幅相匹配,
具有一个用于控制所述放大装置(24,25)的控制装置(4),它 与所述存储装置(21,22)耦合,并且,它可根据所述标准时间信号 (X)的振幅的一个预先确定的、比一个第一持续时间(Δt)更长的变 化(X2,X3)对所述自动放大级(24)这样控制,使得它的增益在该 预先确定的变化(X2,X3)存在时保持不变。
16.如权利要求15所述的接收器电路或无线电钟表,其特征是, 设置一个第二存储装置(21,23),其中存储了所述标准时间信号(X) 的振幅的至少一个被预先确定的、比第一持续时间(Δt)持续更长的 变化(X2,X3)。
17.如权利要求15或16所述的接收器电路或无线电钟表,其特 征是,设置一个将所述标准时间信号(X)解调的解调器(7),并且, 设置一个求值装置(4),它可在所接收的标准时间信号(X)被解调期 间预先确定和/或估算一个变化(X1-X3)的预计持续时间(T1-T3)。
18.如权利要求15至17之一所述的接收器电路或无线电钟表, 其特征是,
设置一个用于提供一个参考时钟(CLK)的参考时钟发生器(10),
设置一个计数器(16),它通过对参考时钟(CLK)的时钟的计数 确定一个计数器读数信号(18),作为一个变化(X1-X3)的所述持续 时间(T1-T3)的量度,
设置一个控制和求值装置(4),它对所述计数器读数信号(18) 进行求值并且在超过一个与所述第一持续时间(Δt)相应的预定计数 器读数时产生一个第一控制信号(19),该控制信号的存在使所述自动 放大级(24)的增益保持不变。
19.如权利要求15至18之一所述的接收器电路或无线电钟表, 其特征是,所述放大装置(24,25)具有一个用于自动增益调整的放 大器前级(24),并且,所述放大装置(24,25)还具有另一个放大级 (25),它连接在所述放大器前级(24)的后面。
20.如权利要求15至19之一所述的接收器电路或无线电钟表, 其特征是,所述控制和计算装置(4)和/或计数器(16)是一个逻辑电 路(20)、特别是一个固定布线的逻辑电路(20)的组成部分。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种从所接收的调幅标准时间中获取时间信息的方 法。本发明还涉及特别用于实施所述方法的一种无线电钟表以及一种 用于无线电钟表的接收器电路

背景技术

无线电控制的时间信息传输借助所谓的标准时间信号来实现,这 些标准时间信号由相应的发射器-以下简称为标准时间信号发射器 来发射。对于标准时间信号应理解为短持续时间的发射信号,给予它 的任务是,传输由一个发射器提供的参考时间。在此,它涉及通常具 有多个时间标记的调制振荡,这些时间标记仅解调描述一个脉冲,该 脉冲以一定的不确定性再现所发射的参考时间。
德国长波发射台DCF-77受原子钟控制按照官方原子时间刻度 MEZ以50KW功率在77.5KHz频率上持续工作地发射调幅长波时间信 号。在其它国家存在类似的发射器,它们在40KHz到120KHz范围内 的长波频率上发射时间信息。所有这些国家为时间信息的传输都使用 精确地为1分钟长的电报。
图1表示用标记A指示的、在德国标准时间发射器DCF-77的情 况下编码的时间信息的编码图(电报)。这里,该编码图由59位组成, 其中每1位相应于时间的1秒。因此在1分钟的过程中可传输一个 所谓的标准时间电报,它以二进制编码形式尤其包括时间及日期的信 息。前面的15位B包含一般编码,它们例如包含运行信息。接下来的 5位C包括一般信息。R表示天线位,A1表示将欧洲中部时间(MEZ) 转换成欧洲中部夏令时(MESZ)和相反转换的预告位,Z1,Z2表示 时区时间位,A2表示转换秒的预告位及S表示被编码的时间信息的开 始位。从第21位至第59位以BCD码传输时间及日期信息,其中,这 些数据也适用于其后面的分钟。在此,区域D中的那些位包含关于分 的信息,区域E中的那些位包含关于时的信息,区域F中的位包含关 于日历日的信息,区域G中的位包含关于周日的信息,区域H中的位 包含关于月的信息并且区域I中的位包括关于日历年的信息。这些信息 逐位地以编码形式出现。在区域D,E及I的尾部上各设有所谓的校验 位P1,P2,P3。该电报的第60位不被占用,用于指示下个时间帧的 开始。M表示分钟标记,由此指示标准时间电报的开始。
图1中所示的用于传送标准时间信号的编码图的结构及位占用是 一般公知的,例如被描述在Peter Hetzel在Telekom Praxis,1993年第 一卷中的文章“时间信息与标准频率”中。
标准时间信息的传输借助各个秒标记调幅实现。该调制由载波信 号X在每个秒开始时的下降X1,X2(或上升)形成,其中,在由DCF-77 发射器发射标准时间信号的情况下,除每分钟的第59秒外,在每秒开 始时,载波振幅在持续时间0.1秒时的X1或在持续时间0.2秒时的X2 下降到振幅的约25%。这些不同持续时间的下降X1,X2分别定义了 秒标记或解码形式的数据位。这些秒标记的不同持续时间用于时钟时 间及日期的二进制编码,其中,具有0.1秒持续时间的秒标记X1相应 于二进制“0”,具有0.2秒持续时间的秒标记X2相应于二进制“1”。 通过空缺第60个秒标记预告下一个分标记。通过与对应的秒结合则可 实现由标准时间发射器发射的时间信息的求值。图2借助一个例子表 示这种调幅的标准时间信号的一段。但是,只有当1分钟的59个秒位 被清楚地识别并且由此每一个秒标记都能被唯一地分配一个“0”或者 “1”的时候,才能求得精确的时间和精确的日期。
现代标准时间信号接收器具有所谓的自动增益调整,其经常也被 称为AGC(AGC=自动增益控制)或者AGC放大级。借助该自动增 益调整可实现:放大系数自动地被平衡到所接收的标准时间信号的一 个相应电平上并由此考虑到所接收的标准时间信号的振幅变化。如果 没有自动增益调整则总是使用同样的放大系数,这会引起不希望的过 调制或者欠调制。特别是对于那些在它们的传输区间中或多或少地被 衰减的信号,这种类型的放大特别有利。借助于自动增益调整明显地 优化了放大器的灵敏性。
但是在接收标准时间信号时会出现这种问题:所接收的标准时间 信号通常被叠加干扰信号,它们例如由处于从标准时间发射器到标 准时间接收器的传输区间中的电气器具及电子器具的电磁辐射引起以 及由标准时间接收器内部的电子部件自身引起。在存在自动增益调整 的情况下,它的放大系数会以不希望的方式跟踪由干扰信号引起的信 号变化。但是问题在于,根据这些干扰信号的类型和程度不同,可能 导致对标准时间信号的有误差接收。“有误差”意味着,在所接收的一 个分钟协议的持续时间期间发生二进制的错误判定,这些错误判定导 致该分钟协议的至少一个数据位被错误地求值。由该接收标准时间信 号导出的时间将不再正确。
如果出现了已知的电气干扰,例如由用于无线电钟表指针调节的 步进电动机的转接引起,则该自动增益调整可被保持在该干扰出现之 前的增益值上。由此可避免,由于自动增益调整由干扰信号引起的、 不希望的跟踪使标准时间信号接收器变得不灵敏。但该原则也只是在 已知的干扰脉冲存在时才能被仅笼统地用在全部被接收的标准时间信 号上。将这种方法有针对地用于分钟协议内的特定秒脉冲或数据位上 则是不可能的。
当发射标准时间的协议设置了持续时间很长的秒脉冲时,会产生 另外的问题。因为标准时间信号是调幅地存在的,当AGC-临界秒脉冲 存在时,接收器中的AGC调节已经开始跟踪增益值了。在AGC-临界 秒脉冲中,在考虑AGC-放大器的动态性的情况下,秒脉冲如此长,以 致由秒脉冲引起的标准时间信号振幅变化已经造成AGC增益的跟踪。 AGC-增益的变化直接导致:在下一个调制跳变时、即在对应AGC-临 界秒脉冲的末端(在此处标准时间信号的振幅又回到其正常值),接收 器由于此时存在的较大的增益而被过调制。这导致在下个秒脉冲时在 接收器中失真,因为调节电压以及自动增益调整不再处于所接收的标 准时间信号的场强所需的平均值上。视所接收的标准时间信号而定, 这可导致接收灵敏度降低,无线电钟表的使用者从有效距离减小上觉 察这一点。
此外还存在这种危险:紧随其后的秒脉冲的持续时间被错误识别, 这导致误译码并且在不利的情况下导致错误的解码。
通过影响调节电压可能会解决上述问题。虽然影响调节电压及由 此影响可调节的增益原则上可以用软件实现。但这需要非常昂贵的、 尤其是存储空间大的软件。这种软件仅对于不希望的干扰以及标准时 间信号振幅平均值的变化这些情况可进行自动增益调整,而在秒脉冲 引起标准时间信号振幅变化的情况下不能进行。为了实现具有相应动 态性的这种功能,需要有高性能的微控制器。但在现在的无线电钟表 应用中典型地使用一个简单的4位微控制器,它不能或仅能有限地提 供为有进行效的调节电压影响所需的动态性。以这种微控制器来完全 实施软件控制的调节电压影响,其可能性仅仅是有限的。因为它会超 出微控制器的可能性。而由于成本原因,在无线电钟表中没有使用更 高性能的微控制器。
对于无线电钟表及用于接收标准时间信号的接收器电路的一般背 景可参考DE 198 08 431 A1,DE 43 19 946 A1,DE 43 04 321 C2,DE 42 37 112 A1及DE 42 33 126 A1。关于从标准时间信号获取信息和时间信 息的处理可参考DE 195 14 031 C2,DE 37 33 965 C2及EP 042 913 B1。

发明内容

本发明的任务在于,在带有用于自动增益调整的装置、用于接收 标准时间信号的接收器中,提供改善的系统灵敏性。特别是,也可降 低由于失真的脉冲长度导致的错误率。
根据本发明,上述任务通过一种方法以及通过一种用于无线电钟 表的接收器电路或一种无线电钟表来解决。
根据本发明,提出:
一种用于从所接收的调幅的标准时间信号中获取时间信息的方 法,所述标准时间信号由多个具有恒定持续时间的时间帧组成,其中, 设置一个自动放大,用于放大所述标准时间信号,包括以下方法步骤:
(a)将至少一个被接收的标准时间信号的电报存储在一个第一存 储装置内;
(b)预先确定该标准时间信号的幅值的至少一个变化,该变化的 持续时间比一个第一持续时间更长;
(c)在一个预先确定的变化开始时使所述自动放大保持不变。
一种用于无线电钟表的接收器电路或无线电钟表,用于接收由标 准时间发射器发射的标准时间信号并从中获取时间信息,具有一个第 一存储装置,在其中存储了一个标准时间信号的至少一个电报;具有 一个用于放大所接收的标准时间信号的放大装置,该放大装置具有至 少一个自动放大级,该放大级的增益可与所接收标准时间信号的振幅 适配;具有一个用于控制所述放大装置的控制装置,它与所述存储装 置耦合,并且,它根据所述标准时间信号振幅的一个预先确定的、长 于一个第一持续时间的变化对所述自动放大级这样控制,使得它的增 益在所述预先确定的变化存在的情况下保持不变。
本发明的有利构型以及进一步改进见各个从属权利要求和参照附 图的说明。
本发明的基础是:首先,被发射的标准时间信号的电报存储在一 个自己的、为此设置的存储装置中,并且,求值被同步到所发射的标 准时间电报的开始上。由此可精确地预测,在标准时间电报的分钟协 议的哪个位置上及由此在哪个时间点可以期望一个具有一个已经与自 动增益调整相关的长度的AGC临界秒脉冲。本发明的构思在于,将自 动放大或AGC放大器预备地、逐点地对于这些时间点保持:在这些时 间点上期望AGC临界秒脉冲,使得标准时间信号中一个通过AGC临 界秒脉冲进行的下降部分不能影响或者仅很少地影响自动增益调整。 以这种方式可避免导致不希望的调节,以及由此避免通过具有AGC临 界持续时间的下降部分引起不希望的接收器过调制。
特别是可以从标准时间电报中有目地选出一个单个的秒脉冲,在 其中自动增益调整应被保持。因此,本发明描述了一种特别简单的、 但是仍很有效的方法,其中,求值可靠性和接收可靠性通过自动增益 调整的有目的的操作得到显著提高。
另一个优点在于,无线电钟表的接收器现在具有更高的系统灵敏 度,因为接收器中的失真和秒脉冲的持续时间的失真被大大地避免了。 由于错误的秒脉冲持续时间引起的错误率也被减少了。
在一个有利的构型中,在一个预先被确定的下降部分的末端,被 保持的增益被自动释放。该末端可例如通过测量AGC临界下降部分的 持续时间来确定。附加地或代替地,AGC临界下降部分的末端也可直 接根据对下降部分的持续时间的认识来确定。该持续时间从已知的标 准时间电报中导出。就此而言,也可不用精确考察标准时间信号,例 如通过一个简单的计数器来确定对应的预先确定的下降部分的持续时 间和末端。
在一个非常有利的方案中,将所述自动增益保持在一个增益值上, 该增益值在时间上存在于所述预先确定的下降部分之前。该措施有如 下优点:在预先被确定的下降部分终止之后,增益尽可能快地又重新 平衡到标准时间信号的标称电平上。
在一个第一有利选择方案中,这些预先被确定的下降部分借助所 存储的标准时间信号电报来确定。该标准时间信号及相关的、预先被 确定的这些下降部分则被存储在一个自己的、为此设置的存储装置中。
本发明方法的该第一选择方案中,有利的是,被接收的标准时间 信号事先被同步到所存储的电报的分钟开始点上。在标准时间信号被 同步在分钟开始点上后,由该电报可知,在哪个位置上存在一些AGC 临界下降部分。在此情况下,AGC放大器仅须在这些时间点被保持。
在一个同样有利的第二方案中,被接收的标准时间信号的一个下 降部分的预计持续时间在该标准时间信号被解调或求值期间被确定。 由此,长于一个预定AGC临界持续时间的这些下降部分可被确定。这 样,特别是,在超过一个预先给定的持续时间后,还在对标准时间信 号的下降部分求值期间,可预测该下降部分的预计的总持续时间。在 此情况下符合目的的是,在一个事先确定的下降部分开始后、在一个 预先给定的持续时间之后,该自动增益调整才被保持。
在同样很有利的第三选择方案中,在对一个下降部分解调或者求 值期间或者甚至之前,通过对其预计持续时间的估值来确定该下降部 分的持续时间。
该方法基于这种认识:在不同的、彼此相继的分钟电报中存在根 据经验相对很少变化的数据位。例如代表状态信息的数据位,还有代 表对应周、月、年的数据位,根据经验很少变化。如果这些信息在之 前的分钟电报中已知,例如由于它们被存储在一个为此设置的自己的 存储装置中,则对于在正好当前的分钟电报可估算出否存在不变化的 数据位。如果这些数据位涉及AGC临界数据位,则只要存在这样的 AGC临界数据位,就可使相应的AGC放大器暂停。在一个附加的方 案中可以规定,以这种方式为每个单个数据位分配一个可能性,该可 能性给出一个关于这些单个数据位是涉及AGC临界数据位还是非 AGC临界数据位的预测。视应用而定,可以从一个预先给的对于AGC 临界数据位的可能性起使针对这些数据位的相应AGC放大器被保持。
对于本发明的允许预先估算一个对应下降部分的预计持续时间的 方案,要求一个相应的用于存储相应数据信息的存储装置以及一个对 之前的分钟电报的数据位进行求值的求值装置。相比上述两种选择方 法,该方法虽然硬件花费大,但是这里不需要对下降部分的持续时间 预先确定。而且这里不需要同步到分钟开始点。
时间信息按位存在于标准时间信号中,其中,根据标准时间发射 器的对应电报,由被发射的标准时间信号的幅值的变化得出对应数据 位的值。在此情况下,对一个相应的数据位分配一个(二进制)值, 该值由该变化的持续时间导出。其中,标准时间信号的幅值变化的一 个第一持续时间表明该数据位的第一个逻辑值,相应地,一个第二持 续时间表明该数据位的第二个逻辑值。第一及第二持续时间由标准时 间发射器的对应电报预先给定。
典型地,第一逻辑值表示为一个逻辑“0”(低,低电压电平),第 二逻辑值表示为一个逻辑“1”(高,高电压电平)。当然也可考虑用相 反的逻辑。
在一个由标准时间发射器发射的标准时间信号的大多数电报中, 一个变化表示该标准时间信号的幅值的一个下降。当然这里也可考虑 相反的逻辑,即这里二进制编码通过幅值的上升来产生。
典型地,第一持续时间小于第二持续时间。这些被事先确定的下 降部分因此被定义为标准时间信号中的第二持续时间的变化。
在一个有利的方案中,自动增益调整仅对于振幅的这些下降部分 保持:它们与自动增益调整的动态相关具有一个AGC临界的持续时间, 在该持续时间被超过时AGC放大器会做出反应,而不保持。因此,一 个这样的关于自动增益调整的而言AGC临界的持续时间至少相应于该 第二持续时间。即,在第一持续时间情况下不进行自动增益调整的保 持。该第一持续时间典型地如此小,以致视AGC动态而定该自动增益 调整不会或者基本不会由于第一持续时间的相应下降而变化。表明 AGC临界下降部分的第二持续时间典型地大于或等于500毫秒,尤其 是大于或等于800毫秒。
在本发明的一个方案中,设置了一个第二存储装置,在其中存储 了标准时间信号幅值的至少一个预先确定的下降部分或其持续时间。 即,在那里存储了这些秒脉冲或下降部分:它们就自动增益调整而言 具有重要的持续时间。
该第一和/或第二存储装置例如可作为软件存储器或硬件存储器构 成。特别有利的还在于,第一和第二存储装置是一个唯一的存储器的 组成部分。
在一个有利的方案中,不同标准时间发射器的不同电报可以以表 格(查找表)的形式被存储在一个自己的为此设置的集成的存储器中。 在使用集成存储器的情况下,它可作为RAM、ROM、SRAM或者类 似装置构成。附加地或者代替地,该电报也可作为硬件逻辑电路、如 PLD电路或FPGA电路来实现。
在一个方案中,设置了一个解调器,它解调被接收的标准时间信 号。还设置了一个控制和求值装置,它在解调被接收的标准时间信号 期间事先确定下降部分的预计持续时间。
在另一个很有利的方案中,设置了一个参考时钟发生器,它提供 一个具有预先确定的时钟频率的参考时钟。还设置了一个计数器,它 通过计数参考时钟的时钟脉冲递增地产生一个计数器读数信号,作为 一个下降部分已经经过的持续时间的量度。
在一个方案中,控制和求值装置对计数器读数信号进行求值。当 一个预先给定的计数器读数被超过时,该预先给定的计数器读数相应 于一个预先给定的、例如下降部分的AGC临界的持续时间,则控制和 求值装置产生一个控制信号。该预先给定的持续时间这样来选择,它 考虑到自动增益调整的动态并且在下降部分短的情况下也不设置自动 增益调整的保持,在下降部分短的情况下自动增益调整不做出反应。
在该预先给定的计数器读数被超过的情况下,该控制和求值装置 使该自动放大级的增益保持。
在一个有利的方案中,该自动放大器级被作为一个放大器前级构 成。此外,该放大器装置还具有至少一个另外的、被连接在该自动放 大器前级之后的放大器装置。
因为本发明方法不仅可基于软件而且可基于硬件被使用,所以可 实现在无线电钟表中的不同接收器装置中通用的被使用。
本发明的自动增益调整、特别是控制和求值装置的功能、计数器 和/或移位寄存器可有利地为一个逻辑电路、特别是固定布线的逻辑电 路的组成部分。该逻辑电路可以例如包括FPGA电路或PLD电路。虽 然这些装置的功能也基本上可通过一个在无线电钟表中典型地原本就 有的微控制器来实现,但是本发明解决方案的特别的优点在于,根据 本发明考虑AGC临界的秒脉冲以及这样调整的自动增益调整可以在电 路技术上极简单地实现,这里不一定要求有微控制器。
由于使用这种具有上述装置的逻辑电路,微控制器可被减轻负担 并可供其它任务用,例如用于对被接收的标准时间信号进行解码和求 值、处理标准时间信号中干扰以及专用途的任务。
附图说明
以下借助在附图的概要示图中给出的实施例来详细说明本发明。
附图表示:
图1:一个例如由标准时间发射器DCF-77发射的被编码的时间 信息的编码图(标准时间电报);
图2:由标准时间发射器DCF-77无干扰地发射的调幅的标准时 间信号的一段,具有5个秒标记;
图3:由美国发射器WWVB发射的标准时间信号的一段,借助 它来说明本发明方法;
图4:极简化地表示的、用于实施本发明方法的无线电钟表的电 路框图
在附图的所有图中,只要无其它说明,相同的或功能相同的元件 和信号设有相同的标号。

具体实施方式

图3表示由美国发射器WWVB发射的标准时间信号的一段,借助 它来说明本发明方法。应该知道,图3中的描述不适合于模仿一个特 定编码,它只是举例说明。同样,为清楚起见,时间轴t上的标度被放 大表示。
图3中的区段表示了标准时间信号X的三个完整的时间帧Y1- Y3。每个时间帧Y1-Y3的持续时间精确地为T=1000msec(毫秒)。 由标准时间发射器WWVB发射的标准时间信号X包含用于二进制编 码的三个不同的秒脉冲(下降部分),就是说,持续时间T1=200msec 的第一下降部分X1,持续时间T2=500msec的第二下降部分X2和持 续时间T3=800msec的第三下降部分X3。这些第一下降部分X1相应 于二进制“0”,这些第二下降部分X2相应于二进制“1”,其中,每一 个二进制“0”和“1”分别相应于一个数据位。这些第三下降部分X3 在WWVB-发射器的电报中分别出现在分钟协议开始时以及作为分钟 电报中每10sec的位置标记。
现在假设,该自动增益调整被调节到发射的标准时间信号X的标 称电平上,即被调节到位于接近高电平的平均值上。这样,自动增益 调整应可能不会跟踪在下降部分X1,X2,X3的区域中的标准时间信 号X的电平。还假设,AGC放大器具有这样的动态性,即:在下降部 分X2,X3处不使用本发明方法而使自动增益跟踪标准时间信号X的 电平。具有持续时间T1=200msec的第一下降部分X1如此小,以致 由于AGC放大器的惰性使自动增益调整不跟踪或者仅很不明显地跟踪 标准时间信号X的电平。
根据本发明,现在可使用下面的方法中的一种:
第一种方法:
假设,被接收的标准时间信号X被同步到标准时间电报的分开始 处,即一个对应的秒开始点Z是已知的。
从存储在一个存储器中的接收标准时间信号X电报中知道,具有 关于AGC放大器重要的持续时间的下降部分X3出现在哪个位置上。 预先还知道,在哪个位置上有剩余的下降部分X1,X2。因为接收的标 准时间信号X现在被同步到分钟协议开始上,所以各个起始时间点t1, t3,t5分别作为秒开始点Z被已知。终止时间点t2,t4,t6可以很简单 地通过对应下降部分X1-X3的持续时间T1-T3借助由参考时钟提供 时钟脉冲的计数器来确定。
因此,AGC放大器仅从AGC临界下降部分X3的对应起始时间点 t5开始必须被保持。在下降部分X3的末端t6或者该末端t6的稍后面, 该AGC放大器又被释放。因此,该下降部分不会导致自动增益调整的 不希望的跟踪并且因此在标准时间信号X被解调及解码时不会产生影 响。
另外的AGC临界下降部分X2不能以这种方法被确定,因为由该 电报中不能知道,此时这些AGC临界下降部分X2在哪个位置上。这 里,困难特别是在于,视存在何种无线电钟表控制的时间而定,这些 下降部分X1,X2或者相应的数据位可以具有任意的变化的值。与此 相反,由WWVB发射器发射标准时间信号X的情况下AGC临界下降 部分X3在是已知的,因为它们存在于对应的分钟电报开始时并且在一 个电报之内的每10sec后出现。
第二种方法:
在第二种特别有利的方法中,一个下降部分X1-X3的预计的持 续时间T1-T3被预先确定。这如下地进行(见图3):
为了求出下降部分X1-X3现在是否涉及AGC临界下降部分X2、 X3,从对应的秒开始点Z开始,通过对参考时钟CLK的时钟脉冲的计 数来计数它的持续时间。该计数器读数信号(信号“18”)是一个下降 部分X1-X3的已经过去的持续时间的量度。在超过一个AGC临界持 续时间Δt后,该持续时间Δt大于第一下降部分X1的持续时间T1= 200msec,标准时间信号X的幅值没有重新回到标称电平上,则它必定 被迫涉及一个第二或第三下降部分X2、X3。因此,直接在持续时间 T1结束后已经推断出当前的下降部分是涉及一个AGC非临界下降部 分X1还是涉及一个AGC临界下降部分X2、X3。如果标准时间信号 X在该AGC临界持续时间Δt的末端、即在时间点t7,t8没有重新达 到它的标称电平,则给出一个控制信号(信号“19”)。在AGC临界下 降部分X2,X3的情况下,AGC放大器的增益在持续时间Δt结束后立 刻被保持,即在它使增益适配于相应下降部分X2,X3之前。在下降 部分X2,X3的末端t4,t6,该自动增益调整通过控制信号(信号“19”) 的回复又被释放。
第三种方法:
代替上述方法,AGC临界下降部分X3,X2也可通过对预计的持 续时间t2,t3的估算来预先确定。该方法基于这种认识:在被发射的 标准时间信号X的电报已知的情况下不能存在任意的持续时间。本发 明还基于这种认识:在不同的、彼此相继的分钟电报中存在这样的区 域,它们越过多个分钟电报而不变化,例如在其中包含状态信息如年、 月、周的区域。这样,根据对之前的分钟电报这类数据位的认识可以 估算:在当前分钟电报中在哪个位置上存在AGC临界下降部分X2, X3和在哪个位置上存在AGC非临界下降部分X1。
对此,前提是,已经过去的电报的信息被存储在一个为此设置的 存储装置中并能够被相应地求值,为了由此可估算出在当前存在的时 间分钟电报中是否存在AGC临界下降部分以及它们预计存在于在当前 分钟电报之内的哪个位置上。
图4示出了一个极简化地描述的用于实施本发明方法的无线电钟 表的电路框图。
用标号1表示的无线电钟表具有一个(或者多个)天线2,用于接 收由标准时间发射器3发射的标准时间信号X。在本实施例中,天线2 被构成为带体磁芯的线圈14,该线圈被并联了一个电容性元件15, 例如一个电容器。在天线2后面连接了一个接收器电路5,用于接收由 发射器3发射并由天线2接收的标准时间信号X。该接收器电路5典 型地包括一个或多个滤波器,例如一个带通滤波器,和一个整流电路, 用于对接收的标准时间信号X进行滤波和整流。这种接收器电路5的 结构和功能方式例如由开始部分所述文献中公知,对此不再详细讨论。
该接收器电路5还包括一个用于自动增益调整的装置,在后面简 单地称为AGC电路24。该AGC电路20这里作为AGC放大级24构 成,该AGC电路20的增益自动适配发射的标准时间信号X的幅值, 该放大级24之后还连接了另外的放大级25。
放大器装置24,25产生一个被放大的输出信号X′,该输出信号被 输入一个连接在后面的解调器电路7。还设有一个解码电路6,该解码 电路连接在该解调器电路7后面并用于对被包含在已被解码的标准时 间信号X″的信息进行解码。
解码装置6及解调器电路7可以是接收器电路5的组成部分,或 者分开地设置在无线电钟表1中。在本实施例中,解码装置6及解调 器电路7是一个程序控制的装置8的组成部分。该程序控制装置8典 型地被设置为一个微控制器,该微控制器在无线电钟表情况下例如被 构成为一个4位控制器。该微控制器8被设置用于,接收由接收器电 路5及解码装置6产生的数据位并由此计算出精确的时钟时间和精确 的日期。从这样计算出的时钟时间和日期中产生一个用于时钟时间和 日期的信号12。
该无线电钟表1此外还包括一个电子钟表9,它的时钟时间借助于 时钟石英晶体10来控制。该电子钟表9与一个指示装置11例如一个 显示器连接。通过它指示时钟时间。这些信号12也被输送给时钟9, 该时钟9根据上述信号相应校正所显示的时间。
根据本发明,现在设置一个存储装置21。该存储装置包含一个第 一存储区域22和一个第二存储区域23。在第一存储区域22中例如可 存储一个或多个标准时间电报,这些标准时间电报被分别与不同的标 准时间发射器对应。在第二存储区域23中则存储预先被确定的下降部 分X2,X3,这些下降部分对于对应电报而言是AGC临界的。
该存储装置21与一个控制和求值装置4连接。该控制和求值装置 4从存储装置21中提取这些信息:在被发射的标准时间信号X中在哪 个位置上存在AGC临界下降部分X2,X3。
该控制和求值装置4根据存储装置2 1所容纳的信息来这样控制该 AGC放大级24:在预先确定了AGC临界下降部分X2,X3的情况下, 其增益被保持。在AGC临界下降部分X2,X3终止后或即将终止前, 特别是在一个预定的时间点,例如在秒开始点,AGC电路24的增益又 被释放。
为了获得该信息:在标准时间信号X的哪个时间点存在一个AGC 临界下降部分X2,X3,该控制和求值装置4与一个计数器装置16连 接。在本实施例中,以增量计数器构成的计数器装置16由一个参考时 钟发生器10的参考时钟CLK提供时钟脉冲。作为参考时钟发生器10, 优选使用时钟石英晶体10。该增量计数器16在每个秒开始点Z,即在 标准时间信号X的幅值由“高”变换到“低”时,被置于零。
对应变换的秒开始点Z是已知的,因为标准时间信号X被同步在 分钟协议上。附加地或替换地,秒开始点Z也可借助一个2位移位计 存器(在图4中未示出)来求出,被解调的标准时间信号X″被输入该 移位计存器的输入侧。在该移位计存器的输出端具有一个2位输出信 号,其中,只要标准时间信号X″的幅值存在一个变换,这两个输出位 就彼此不同。
该计数器16现在由零开始持续地向上计数参考时钟CLK的时钟 脉冲。该计数器16的当前计数器读数可作为计数器读数信号18在输 出侧被提取。该计数器读数信号18是标准时间信号X″的一个下降部 分X2,X3的持续时间的量度。然后,相应的计数器读数信号连同对 应的当前计数器读数被输入该控制和求值装置4,该控制和求值装置4 对计数器读数并从而对自下降部分X2,X3开始以来的持续时间进行 求值。如果这样测出的时间超过AGC临界持续时间Δt,则控制和求 值装置4输出一个控制信号19,通过它使AGC放大级24被保持。
尽管以上借助优选实施例对本发明进行了说明,但本发明不局限 于这些实施例,而是能以多种方式和方法变型。
尤其是,本发明当然不局限于上述的数字说明,它们只是举例说 明。
可以理解,所给出的具体电路技术方案也仅是AGC装置的一个可 能的实施例,它可很简单地通过更换简单构件或功能单元而变化。
本发明还不局限于所说明的标准时间发射器。它们仅仅是为更好 地理解本发明而使用的,本发明并不被局限于此。
此外,无线电钟表也可被理解为这样的钟表:在这些钟表中,标 准时间信号的传送是通过有线连接进行的,例如在钟表设备中常见的, 但它们具有如上所述的结构。
在上述实施例中,编码总是通过在一个时间帧开始时载波信号的 下降来实现的。不言而喻,该编码当然也可通过载波信号的上升或笼 统地通过载波信号的幅值变化来实现。
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