DE102007023852A1

DE102007023852A1 - Funkuhr

Info

Publication number: DE102007023852A1
Application number: DE102007023852A
Authority: DE
Inventors: David Meltzer; Gregory Blum
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-06-08
Filing date: 2007-05-23
Publication date: 2007-12-13
Also published as: US7719928B2; JP2007327958A; US20070286028A1; CN101086659A

Abstract

Vorrichtungen, Schaltungen und Verfahren zum Empfangen mindestens eines Funksignals in einer funkgesteuerten Zeitsteuerungsvorrichtung unter Verwendung einer einzigen Zeitsteuerungsquelle. Die vorliegende Erfindung eliminiert vorteilhafterweise das Erfordernis, eine zusätzliche Zeitsteuerungsquelle für den Empfang mindestens eines Funksignals bereitzustellen, und reduziert deshalb die Materialkosten und eliminiert viele Ingenieurherausforderungen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet von funkgesteuerten Uhren. Genauer gehören Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu Vorrichtungen, Schaltungen und Verfahren zum Empfangen mindestens eines Funksignals in einer funkgesteuerten Uhr unter Verwendung einer einzelnen Referenzzeitsteuerungsquelle.
DISKUSSION DES STANDES DER TECHNIK
Eine funkgesteuerte Uhr ist eine Uhr, die ihre Zeit durch Empfangen und Decodieren eines speziellen Zeitcodesignals einstellen kann. Das Zeitcodesignal wird mit der momentanen Zeit und dem gegenwärtigen Datum codiert und kann auch eine Zeitumstellung und/oder einen Schaltjahranzeiger enthalten. Das Zeitcodesignal kann auch Paritätsbits zum Sicherstellen eines genauen Empfangs enthalten. Typischerweise moduliert dieses Zeitcodesignal ein Niederfrequenzträgersignal, das durch eine von der Regierung eingerichtete Funkstation gesendet wird. Mehrere Regierungen auf der Welt haben ein oder mehrere Funkstationen eingerichtet, um diese Zeitcodesignale zu senden, einschließlich: das WWVB-Senden der Vereinigten Staaten bei 60 kHz; das MSF-Senden des Vereinten Königreichs bei 60 kHz; das DCF77-Senden Deutschlands bei 77,5 kHz; das JJY-Senden Japans bei 40 kHz (Senden in der Fukushima-Präfektur) und bei 60 kHz (Senden an der Grenze der Saga-Präfektur und der Fukoka-Präfektur); das BPC-Senden Chinas bei 68,5 kHz; das HGB-Senden der Schweiz bei 75 kHz; und das östliche RTZ-Senden Russlands bei 50 kHz. Zudem senden einige Sender in dem LORAN-C-Navigationssystem (das bei 100 kHz sendet) Zeitcodesignale, die mit der koordinierten Universalzeit (UTC) synchronisiert sind. Jede dieser Funkstationen moduliert den Träger in im we sentlichen der gleichen Art und Weise: Reduziere Trägerpulsweitenmodulation. Da unterschiedliche Funkstationen im Allgemeinen Zeitcodesignale auf unterschiedlichen Frequenzen senden, muss jedoch eine funkgesteuerte Uhr, die für den Betrieb in mehr als einem Ort und/oder Land vertrieben wird, derart aufgebaut sein, dass sie Zeitcodesignale auf vielzähligen Frequenzen empfängt.
Gesendete Zeitcodesignale werden durch Modulieren eines Trägersignals mit einem Zeitcodesignal erzeugt. Im Allgemeinen wird die Modulation durch das Folgende ausgeführt: ein Trägersignal wird an einen genauen Oszillator (zum Beispiel einen Cäsiumoszillator) angeschlossen; ein 60-Bit-Zeitcode, der zumindest die momentane Zeit und das momentane Datum enthält, wird mit Bezug auf eine nationale Zeitquelle (zum Beispiel die UTC) erzeugt; und die Trägerleistung fällt ab und wird zu vorgegebenen Zeiten in Abhängigkeit von dem modulierten Wert eines spezifischen Zeitcodebits wiederhergestellt.
Viele funkgesteuerte Uhren enthalten einen Quarzkristall für Zeitaufrechterhaltungszwecke und mindestens einen zusätzlichen Quarzkristall zum Demodulieren des gesendeten Zeitcodesignals. Der Quarzkristall, der für Zeitaufrechterhaltungszwecke verwendet wird, wird oft geteilt, um einen Impuls pro Sekundensignal zu erzeugen, der eine Anzeigevorrichtung antreibt. Die Frequenz des Quarzsignals, die zum Demodulieren des gesendeten Zeitcodesignals verwendet wird, korreliert mit der Frequenz der bestimmten Funkstation, die empfangen wird.
1 zeigt ein Beispiel einer herkömmlichen funkgesteuerten Uhr, die für den Betrieb in einem einzelnen Ort und/oder Land verkauft wird. Ein erster Quarzkristall 11 ist mit einer Oszillatorschaltung 12 zum Bereitstellen eines Referenzzeitsteuerungssignals 13 gekoppelt. Typischerweise hat der erste Quarzkristall 11 eine Resonanzfrequenz von 32768 Hz. Die Oszillatorschaltung 12 ist weiterhin mit einem Frequenzteiler 20 gekoppelt, der ein Echtzeitsignal 21 erzeugt. Das Echtzeitsignal 21 wird verwendet, um eine Zeitsteuerungsvorrichtung 30 anzutreiben und hat typischerweise eine Frequenz von einem Impuls pro Sekunde. Ein Niederfrequenzsendezeitcodesignal 41 wird durch eine Antenne 42 empfangen und durch einen Hochfrequenzverstärker 43 erzeugt, um ein moduliertes Zeitcodesignal 44 zu erzeugen. Der Hochfrequenzverstärker 43 ist mit einem zweiten Quarzkristall 51 gekoppelt, um ein Zeitcodesignal 55 zu erzeugen. Die Resonanzfrequenz des zweiten Quarzkristalls 51 wird durch den Ort und/oder das Land bestimmt, in dem die funkgesteuerte Uhr für den Betrieb spezifiziert ist. Zum Beispiel kann eine Einheit, die für den Betrieb in den Vereinigten Staaten verkauft wird, einen zweiten Quarzkristall 51 mit einer Resonanzfrequenz von 60 kHz haben. Das Zeitcodesignal 55 wird durch einen Funkempfänger/Zeitcodedecodierer 60 empfangen, der ein Zeitsetz- und/oder Korrektursignal 61 erzeugt. Die Zeitsteuerungsvorrichtung 30 kann deshalb durch Empfangen des Zeitsetz- und/oder Korrektursignals 61 mit dem gesendeten Zeitcodesignal 41 synchronisiert werden.
Neuere funkgesteuerte Uhren werden für den Betrieb in vielen Orten und/oder Ländern verkauft und können deshalb vielzählige, gesendete Zeitcodesignale auf unterschiedlichen Frequenzen empfangen. 2 zeigt ein Beispiel, wie herkömmliche vielkanalfunk-gesteuerte Uhren sich von herkömmlichen einzelkanalfunk-gesteuerten Uhren unterscheiden. Ein gesendetes Niederfrequenzzeitcodesignal 141 wird durch eine Antenne 142 empfangen und durch einen Hochfrequenzverstärker 143 verstärkt, der ein moduliertes Zeitcodesignal 144 erzeugt. Eine Quarzkristallmatrix 150 empfängt das modulierte Zeitcodesignal 144. Die Quarzkristallmatrix kann Quarzkristalle 151, 152, 153 enthalten, um das modulierte Zeitcodesignal 144 in das Zeitcodesignal 155 zu wandeln. Zum Beispiel kann eine funkgesteuerte Uhr, die für den Betrieb in den Vereinigten Staaten, in Japan und in Deutschland verkauft wird, jeweils Quarzkristalle mit den Resonanzfrequenzen von 60 kHz, 40 kHz und 77,5 kHz haben. Die Schaltmatrix 154 bestimmt, welcher aus der Vielzahl von Quarzkristallen 151, 152, 153 elektrisch verbunden wird und wird durch ein auswählbares Frequenzsteuersignal 170 konfiguriert. In einigen Implementationen sind jedoch alle Quarzkristalle 151, 152, 153 elektrisch verbunden und somit ist die Schaltmatrix 154 nicht notwendig. In diesen Implementationen wird die funkgesteuerte Uhr an Orten verwendet, wo nur ein gesendetes Zeitcodesignal 141 vorhanden ist, und somit wird ein gültiges Zeitcodesignal 155 durch nur einen der Quarzkristalle 151, 152, 153 erzeugt. Ähnlich zu der herkömmlichen einzelkanalfunk-gesteuerten Uhr wird das Zeitcodesignal 155 durch einen Funkempfänger/Zeitcodedecodierer 160 empfangen, um ein Zeitsetz- und/oder Korrektursignal 161 zu erzeugen. Zusätzlich zu den vielzähligen Quarzkristallen, die in der Quarzkristallmatrix verwendet werden, kann die herkömmliche vielkanalfunkgesteuerte Uhr auch einen zusätzlichen Quarzkristall haben, um ein Echtzeitsignal 21 zu erzeugen, wie in 1 gezeigt ist.
Quarzkristalle werden in herkömmlichen Funkzeituhren verwendet, da sie eine sehr hohe Frequenzstabilität haben. Die Verwendung von Quarzkristallen, um ein Echtzeitsignal zu erzeugen, führt zu Uhren, die eine sehr genaue Zeit aufrechterhalten. Die innewohnende Stabilität der Quarzkristalle erhöht auch die Wahrscheinlichkeit der genauen Demodulation eines gesendeten Zeitcodesignals, da der Träger des gesendeten Zeitcodesignals an den Träger eines sehr stabilen Cäsiumoszillators angeschlossen ist. Die Verwendung von vielzähligen Quarzkristallen erhöht jedoch die Kosten und die Größe dieser funkgesteuerten Uhren signifikant. Eine herkömmliche gesteuerte Quarzkristall-Funkuhr kann bis zu N + 1 Quarzkristalle enthalten, wobei N die Anzahl der Funkfrequenzen ist, für die die gesteuerte Quarzkristall-Funkuhr für den Empfang konfiguriert ist. Zum Beispiel kann eine funkgesteuerte Uhr, die zur Ver wendung in den Vereinigten Staaten, Japan und Deutschland verkauft wird, bis zu 4 Quarzkristalle enthalten. Zusätzlich zu den erhöhten Produktkosten gibt es auch Ingenieur- und Herstellungsschwierigkeiten: vielzählige Quarzkristalle müssen in die Vorrichtung passen. Die Verwendung vielzähliger Quarzkristalle in einer funkgesteuerten Uhr kann deshalb von Nachteil sein, da erhöhte Materialkosten und Ingenieursaufgaben vorhanden sind.
Es besteht deshalb ein Bedarf für eine funkgesteuerte Uhr, die Funksignale bei jeder aus einer Vielzahl von Frequenzen empfangen kann, aber die Verwendung eines einzelnen Quarzkristalls ermöglicht.
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen Vorrichtungen, Schaltungen und Verfahren zum Empfangen mindestens eines Funksignals in einer funkgesteuerten Uhr unter Verwendung einer einzelnen Referenzzeitsteuerungsquelle.
In einem Aspekt betrifft die Erfindung eine funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung bzw. Timingvorrichtung, die enthalten kann: einen Funkempfänger, der aufgebaut ist, (i) ein örtliches Trägersignal, das von einem Referenzzeitsteuerungssignal abgelitten wird, und mindestens ein moduliertes Zeitcodesignal zu empfangen und (ii) ein Zeitcodesignal aus dem örtlichen Trägersignal und dem mindestens einen modulierten Zeitcodesignal zu erzeugen; einen Decodierer, der aufgebaut ist, (i) das Zeitcodesignal zu empfangen und (ii) ein Zeitsetz- und/oder Korrektursignal daraus zu erzeugen; und eine Zeitsteuerungsvorrichtung, die aufgebaut ist, (i) ein Echtzeitsignal, das von dem Referenzzeitsteuerungssignal abgelitten wird, und (ii) das Zeitsetz- und/oder Korrektursignal zu empfangen.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Schaltung für eine funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung, die enthalten kann: eine Referenzzeitsteuerungssignalquelle; einen Frequenzgenerator, der aufgebaut ist, (i) ein Referenzzeitsteuerungssignal und ein auswählbares Frequenzsteuersignal zu empfangen und (ii) ein örtliches Trägersignal aus dem Referenzzeitsteuerungssignal und dem auswählbaren Frequenzsteuersignal zu erzeugen; einen Funkempfänger, der aufgebaut ist, (i) das örtliche Trägersignal und mindestens ein moduliertes Zeitcodesignal zu empfangen und (ii) ein Zeitcodesignal aus dem örtlichen Trägersignal und dem mindestens einen modulierten Zeitcodesignal zu erzeugen; und einen Decodierer, der aufgebaut ist, (i) das Zeitcodesignal zu empfangen und (ii) ein Zeitsetz- und/oder Korrektursignal daraus zu erzeugen.
In noch einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Schaltung für eine funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung, die enthalten kann: einen Frequenzgenerator bzw. Frequenzsynthesizer, der aufgebaut ist, (i) ein Referenzzeitsteuerungssignal und ein Steuersignal für auswählbare Frequenz zu empfangen und (ii) ein örtliches Trägersignal aus dem Referenzzeitsteuerungssignal und dem Steuersignal für auswählbare Frequenz zu erzeugen; und einen Funkempfänger, der aufgebaut ist, (i) ein örtliches Trägersignal und mindestens ein moduliertes Zeitcodesignal zu empfangen und (ii) ein Zeitcodesignal aus dem örtlichen Trägersignal und dem mindestens einen modulierten Zeitcodesignal zu erzeugen.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Synchronisieren einer funkgesteuerten Zeitsteuerungsvorrichtung, das aufweisen kann Multiplizieren und/oder Dividieren eines Referenzzeitsteuerungssignals mit einem ersten Verhältnis/durch ein erstes Verhältnis bzw. eine erste Zahl, um ein Echtzeitsignal zu erzeugen; Multiplizieren und/oder Dividieren des Referenzzeitsteuerungssignals mit einem zweiten Verhältnis/durch ein zweites Verhältnis bzw. Zahl, um ein örtliches Trägersignal zu erzeugen; und Erzeugen eines Zeitcodesignals aus dem örtlichen Trägersignal und dem mindestens einen modulierten Zeitcodesignal; und Decodieren des Zeitcodesignals, um ein Zeitsetz- und/oder Korrektursignal zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung stellt vorteilhafterweise eine ökonomische Lösung für das Empfangen mindestens eines Funksignals in einer funkgesteuerten Uhr unter Verwendung einer einzelnen Referenzzeitsteuerungsquelle bereit. Zudem stellt die vorliegende Erfindung vorteilhafterweise eine neuartige Implementation einer funkgesteuerten Uhr bereit, die Zeitcodesignale empfangen kann, welche auf einer Vielzahl von Frequenzen gesendet werden. Diese und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden vollständig aus der detaillierten Beschreibung der bevorzugten, unten stehenden Ausführungsformen offensichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das eine herkömmliche einzelkanalfunk-gesteuerte Uhr zeigt, die ein Quarzkristall zum Demodulieren eines modulierten Zeitcodesignals verwendet;
2 ist ein Diagramm, das einen Abschnitt einer herkömmlichen vielkanalfunk-gesteuerten Uhr zeigt, worin der einzelne Quarzkristall von 1 durch mehrere Quarzkristalle ersetzt worden ist, um ein moduliertes Zeitcodesignal zu demodulieren;
3 ist ein Diagramm, das eine vielkanalfunk-gesteuerte Uhr der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist ein Diagramm, das eine Implementation eines Frequenzgenerators gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ist ein Diagramm, das eine Implementation eines Funkempfänger/Zeitcodedecodierers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bezug wird nun im Detail auf die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen erläutert sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wird, ist anzumerken, dass sie nicht dafür beabsichtigt sind, die Erfindung auf diese Ausführungsformen zu beschränken. Im Unterschied dazu ist die Erfindung vorgesehen, alle Alternativen, Modifikationen und Äquivalente abzudecken, die in dem Prinzip und dem Bereich der Erfindung, wie es durch die angehängten Ansprüche definiert ist, enthalten sind. Zudem sind in der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung vielzählige spezifische Details erläutert, um ein tiefes Verständnis der vorliegenden Erfindung bereitzustellen. Es ist jedoch für einen Fachmann leicht ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung ohne diese spezifischen Einzelheiten ausgeführt werden kann. In anderen Beispielen wurden bestens bekannte Verfahren, Prozeduren, Komponenten und Schaltungen nicht im Detail beschrieben, um nicht unnötigerweise Aspekte der vorliegenden Erfindung zu verhüllen.
Für die Bequemlichkeit und Einfachheit werden die Ausdrücke "Daten", "Signal" und "Signale" austauschbar verwendet, wie es auch die Ausdrücke "verbunden mit", "gekoppelt mit", "gekoppelt an" und "in Kommunikation mit" sein können (wobei sich diese Ausdrücke auch auf direkte und/oder indirekte Beziehungen zwischen verbunden, gekoppelt und/oder zu Kommunika tionselementen beziehen können, außer der Kontext der Verwendung der Ausdrücke gibt etwas anderes unzweideutig an), aber diesen Ausdrücken geben im allgemeinen auch ihre fachspezifischen Bedeutungen an. Auch für die Bequemlichkeit und Einfachheit können die Ausdrücke "berechnen", "rechnen", "bestimmen", "verarbeiten", "manipulieren", "transformieren", "betreiben", "anzeigen" und "setzen" (oder Ähnliche) austauschbar verwendet werden und beziehen sich im Allgemeinen auf den Betrieb und Verarbeitungen eines Computers, eines Verarbeitungssystems, einer Logikschaltung oder einer ähnlichen Verarbeitungsvorrichtung (z.B. einer elektrischen, optischen oder Quanten berechnenden oder verarbeitenden Vorrichtung), die Daten verarbeitet und transformiert, die als physikalische (z.B. elektronische) Mengen wiedergegeben werden. Die Ausdrücke beziehen sich auf Aktionen, Operationen und/oder Prozesse der Verarbeitungsvorrichtungen, die physikalische Mengen innerhalb der Komponente(n) eines Systems oder eines Aufbaus (z.B. Register, Speicher, eine andere Informationsspeicherung, Übertragung oder Anzeigevorrichtungen usw.) in andere Daten, die ähnlich als physikalische Mengen wiedergegeben werden, innerhalb weiterer Komponenten des gleichen oder eines unterschiedlichen Systems oder Aufbaus verarbeiten oder transformieren.
Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen, Schaltungen und Verfahren zum Empfangen mindestens eines Funksignals in einer funkgesteuerten Zeitsteuerungsvorrichtung mit einer einzelnen Taktquelle. In einem Aspekt der Erfindung kann eine funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung enthalten einen Funkempfänger, der aufgebaut ist, (i) ein örtliches bzw. lokales Trägersignal, das von einem Referenzzeitsteuerungssignal abgelitten wird, und mindestens ein moduliertes Zeitcodesignal zu empfangen und (ii) ein Zeitcodesignal aus dem örtlichen Trägersignal und dem mindestens einen modulierten Zeitcodesignal zu erzeugen; einen Decodierer, der aufgebaut ist, (i) das Zeitcodesignal zu empfangen und (ii) ein Zeitsetz- und/oder Korrektursignal daraus zu erzeugen; und eine Zeitsteuerungsvorrichtung, die aufgebaut ist, (i) ein Echtzeitsignal, das von dem Referenzzeitsteuerungssignal abgelitten wird, und (ii) das Zeitsetz- und/oder Korrektursignal zu empfangen.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Schaltung für eine funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung, die enthalten kann: eine Referenzzeitsteuerungssignalquelle; einen Frequenzgenerator, der aufgebaut ist, (i) ein Referenzzeitsteuerungssignal und ein Steuersignal für eine auswählbare Frequenz und (ii) ein örtliches Trägersignal aus dem Referenzzeitsteuerungssignal und dem Steuersignal für auswählbare Frequenz zu erzeugen; einen Funkempfänger, der aufgebaut ist, (i) das örtliche Trägersignal und mindestens ein moduliertes Zeitcodesignal zu empfangen und (ii) ein Zeitcodesignal aus dem örtlichen Trägersignal und dem mindestens einen modulierten Zeitcodesignal zu erzeugen; und einen Decodierer, der aufgebaut ist, (i) das Zeitcodesignal zu empfangen und (ii) ein Zeitsetz- und/oder Korrektursignal daraus zu erzeugen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Schaltung für eine funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung, die enthalten kann: einen Frequenzgenerator bzw. Frequenzsynthesizer, der aufgebaut ist, (i) ein Referenzzeitsteuerungssignal und ein Steuersignal für auswählbare Frequenz zu empfangen und (ii) ein örtliches Trägersignal aus dem Referenzzeitsteuerungssignal und dem Steuersignal für auswählbare Frequenz zu erzeugen; und einen Funkempfänger, der aufgebaut ist, (i) ein örtliches Trägersignal und mindestens ein moduliertes Zeitcodesignal zu empfangen und (ii) ein Zeitcodesignal aus dem örtlichen Trägersignal und dem mindestens einen modulierten Zeitcodesignal zu erzeugen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Synchronisieren einer funkgesteuerten Zeit steuerungsvorrichtung, das enthalten kann: Multiplizieren und/oder Dividieren eines Referenzzeitsteuerungssignals mit einem ersten Verhältnis bzw. durch ein erstes Verhältnis, um ein Echtzeitsignal zu erzeugen; Multiplizieren und/oder Dividieren des Referenzzeitsteuerungssignals mit einem zweiten Verhältnis bzw. durch ein zweites Verhältnis, um ein örtliches Trägersignal zu erzeugen; Erzeugen eines Zeitcodesignals aus dem örtlichen Trägersignal und dem mindestens einen modulierten Zeitcodesignal; und Decodieren des Zeitcodesignals, um ein Zeitsetz- und/oder Korrektursignal zu erzeugen.
Die Erfindung in ihren verschiedenen Aspekten wird mit größerem Detail nachstehend mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen erläutert.
Eine beispielhafte funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung
In einer Ausführungsform enthält eine exemplarische funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung: einen Funkempfänger, der aufgebaut ist, (i) ein örtliches Trägersignal, das von einem Referenzzeitsteuerungssignal abgelitten wird, und mindestens ein moduliertes Zeitcodesignal zu empfangen, und (ii) ein Zeitcodesignal aus dem örtlichen Trägersignal und dem mindestens einen modulierten Zeitcodesignal zu erzeugen; einen Decodierer, der aufgebaut ist, (i) das Zeitcodesignal zu empfangen und (ii) ein Zeitsetz- und/oder Korrektursignal daraus zu erzeugen; und eine Zeitsteuerungsvorrichtung, die aufgebaut ist, (i) ein Echtzeitsignal, das von dem Referenzzeitsteuerungssignal abgelitten wird, und (ii) das Zeitsetz- und/oder Korrektursignal zu empfangen.
Es wird nun Bezug auf 3 genommen. Eine Referenzzeitsteuerungssignalquelle 210 erzeugt ein Referenzzeitsteuerungssignal 213, 214. Für die Zwecke dieser Erläuterung sind das Referenzzeitsteuerungssignal 213 und das Referenzzeitsteu erungssignal 214 typischerweise das gleiche Signal. Eines oder beide der Referenzzeitsteuerungssignale können jedoch mit Bezug auf das andere eingestellt, modifiziert oder sonst wie unterschiedlich verarbeitet werden (z.B. verzögert, invertiert, geteilt und/oder multipliziert). Ein Echtzeitsignal 221 wird aus dem Referenzzeitsteuerungssignal 213 abgelitten. Ein örtliches bzw. lokales Trägersignal 285 wird aus dem Referenzzeitsteuerungssignal 214 abgelitten. Ein Funkempfänger/Zeitcodedecodierer 260 empfängt ein moduliertes Zeitcodesignal 244 und das örtliche Trägersignal 285 und erzeugt im Allgemeinen in Antwort darauf ein Zeitsetz- und/oder Korrektursignal 267. Das Zeitsetz- und/oder Korrektursignal 267 und das Echtzeitsignal 221 werden durch die Zeitsteuerungsvorrichtung 230 empfangen. Im Allgemeinen sind das Echtzeitsignal 221 und das Zeitsetz- und/oder Korrektursignal 267 durch herkömmliche Logik innerhalb der Zeitsteuerungsvorrichtung 230 synchronisiert. Diese Synchronisation kann jedoch außerhalb der Zeitsteuerungsvorrichtung 230 unter Verwendung weiterer herkömmlicher digitaler und analoger Verfahren auftreten, die für Fachleute bestens bekannt sind.
In einer Implementation kann die funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung einen Echtzeitsignalgenerator 220 enthalten, der das Referenzzeitsteuerungssignal 213 empfängt und das Echtzeitsignal 221 erzeugt. Der Echtzeitsignalgenerator 220 kann ein oder mehrere Multiplizierer und/oder Dividierer enthalten und der Aufbau dieser Echtzeitsignalgeneratoren ist Fachleuten bestens bekannt.
In einer weiteren Implementation kann die funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung einen Frequenzgenerator 280 enthalten, der derart aufgebaut ist, dass er das Referenzzeitsteuerungssignal 214 empfängt und ein örtliches Trägersignal 285 erzeugt. Der Frequenzgenerator 280 kann eine Phaseneinrastschaltung (phase locked loop) vom ganzzahligen Typ oder Fraktional-N (oder "fractal-N", wie er manchmal genannt wird) -Typ und mindestens einen Teiler haben. Die Frequenzgeneratoren, die diese Phaseneinrastschaltung und einen Frequenzteiler aufweisen, sind herkömmlich und ihr Aufbau, ihre Realisierung und ihr Betrieb ist Fachleuten bestens bekannt. Ein Beispiel eines Frequenzgenerators, der eine Phaseneinrastschaltung vom ganzzahligen Typ und einen Frequenzteiler aufweist, ist in 4 gezeigt.
Gemäß 4 wird ein Referenzzeitsteuersignal 314 durch einen ersten Frequenzteiler 381 geteilt. Ein Phasen- und/oder Frequenzdetektor 382 empfängt sowohl das geteilte Referenzzeitsteuerungssignal von einem Frequenzteiler 381 und ein Rückkoppelsignal 389. Der Phasen- und/oder Frequenzdetektor 382 ist mit einem Schleifenfilter 383 gekoppelt, der weiterhin mit einem spannungsgesteuerten Oszillator 384 gekoppelt ist. Der Phasen- und/oder Frequenzdetektor 382, der Phasenfilter 383 und der spannungsgesteuerte Oszillator 384 sind herkömmlich und ihr Aufbau, ihre Realisierung und ihr Betrieb sind einem Fachmann bestens bekannt. Zum Beispiel kann der Phasen- und/oder Frequenzdetektor 382 einen herkömmlichen Typ I Phasendetektor aufweisen, der auf eine Phasendifferenz zwischen zwei Eingangssignalen reagiert. In der einfachsten Form kann der Typ I Phasendetektor als ein digitales "Exklusiv-ODER"-Gatter funktionieren. In Alternative kann der Phasen- und/oder Frequenzdetektor 382 einen herkömmlichen Typ II Phasenfrequenzdetektor aufweisen, der auf eine Zeitsteuerungsdifferenz zwischen Übergangsflanken (d.h. der Anstiegsflanke oder der abfallenden Flanke) von zwei Eingangssignalen antwortet bzw. reagieren. Der spannungsgesteuerte Oszillator 384 ist mit einem Frequenzteiler 387 gekoppelt, um ein örtliches Trägersignal 285 zu erzeugen. Zudem ist der spannungsgesteuerte Oszillator 384 mit einem Frequenzteiler 388 gekoppelt, der ein Phaseneinrastschaltung-Rückkoppelsignal 389 erzeugt. Das Rück koppelsignal 389 der Phaseneinrastschaltung wird von dem Phasen- und/oder Frequenzdetektor 382 empfangen.
Die Teilerverhältnisse innerhalb der Frequenzteiler 381, 387, 388 werden durch den Status eines Steuersignals 370 für auswählbare Frequenz gesteuert. Das Steuersignal 370 für auswählbare Frequenz kann ein digitales Multibitsignal mit n Bit sein, wobei 2ⁿ die Anzahl der konfigurierbaren Zustände des Frequenzgenerators sind (z.B. die Anzahl der möglichen, lokalen Trägerfrequenzen, die hergestellt werden können). Die Anzahl der konfigurierbaren Zustände des Frequenzgenerators kann sich direkt auf die Anzahl der gesendeten Zeitcodesignalfrequenzen beziehen, für die die funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung für den Empfang aufgebaut ist. Das Steuersignal 370 für auswählbare Frequenz wird durch die Steuersignallogik 371 decodiert, um Steuersignale P 372, Q 373 und R 374 zu steuern, die die Teilerverhältnisse der jeweiligen Frequenzteiler 381, 387, 388 bestimmen. Jedes Steuersignal P, Q oder R kann auch ein digitales Multibitsignal sein. Zum Beispiel, wenn der Frequenzteiler 381 8 konfigurierbare Zustände erfordert, kann P ein Dreibitsignal sein. Der exemplarische Frequenzgenerator ist somit programmierbar und kann ein oder mehrere örtliche Trägersignale mit der gleichen oder unterschiedlichen Frequenz erzeugen. Ein einzelnes, örtliches Trägersignal (z.B. 285) kann eine aus einer Vielzahl von Frequenzen haben.
In einer Implementation und unter Bezug wieder auf 3 kann jeder Zustand des Steuersignals 270 für auswählbare Frequenz mit einem bestimmten gesendeten Funkzeitsignal, das zu empfangen ist, korreliert sein [z.B. WWVB (Senden bei 60 kHz) korreliert mit dem Zustand eines der Steuersignale für auswählbare Frequenz, DCF77 (Senden bei 77,5 kHz) korreliert mit dem Zustand Zwei der Steuersignale für auswählbare Frequenz, JJY (Senden bei 40 kHz) korreliert mit dem Zustand Drei des Steuersignals für auswählbare Frequenz, JJY (Senden bei 60 kHz) korreliert mit dem Zustand Eins oder dem Zustand Vier des Steuersignals für auswählbare Frequenz, und MSF (Senden bei 60 kHz) korreliert mit dem Zustand Eins oder Fünf des Steuersignals für auswählbare Frequenz.] In einer anderen Implementation kann jeder Zustand des Steuersignals für auswählbare Frequenz 270 mit unterschiedlichen Werten für den Zweck des Frequenzabtastens (z.B. "bis 17,5 kHz" korreliert mit dem Zustand Eins des Steuersignals für auswählbare Frequenz, "nach unten 17,5 kHz" korreliert mit dem Zustand Zwei des Steuersignals für auswählbare Frequenz; "nach unten 20 kHz" korreliert mit dem Zustand Drei des Steuersignals für auswählbare Frequenz und "nach oben 20 kHz" korreliert mit dem Zustand Vier des Steuersignals für auswählbare Frequenz). Das Steuersignale für auswählbare Frequenz 270 kann durch eine einfache Nutzerstellenvorrichtung aufgebaut sein, zum Beispiel einen externen Schalter oder Knopf. In Alternative kann das Steuersignal für auswählbare Frequenz 270 innerhalb einer funkgesteuerten Zeitsteuerungsvorrichtung aufgebaut sein. In einer Implementation kann das Steuersignal für auswählbare Frequenz 270 durch einen Funkempfänger/Zeitcodedecodierer 260 abgelitten werden. Zum Beispiel kann der Funkempfänger/Zeitcodedecodierer 260 eine Logik enthalten, die das Vorhandensein eines gültigen Sendezeitcodesignals 241 bestimmt. Der Funkempfänger/Zeitcodedecodierer 260 kann weiterhin eine Logik enthalten, die derart aufgebaut sein kann, dass sie sequenziell jeden Zustand des Steuersignals für auswählbare Frequenz 270 auswählt, bis ein gültiges, gesendetes Zeitcodesignal 241 vorhanden ist.
Zudem hängt die Implementation und der Aufbau der Frequenzteiler 381, 387, 388, wie in 4 gezeigt ist, im Allgemeinen von der Frequenz sowohl des Referenzzeitsteuerungssignals 314 als auch des örtlichen Trägersignals 285, das erzeugt werden soll, ab. Zum Beispiel wird eine funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung betrachtet, die derart aufgebaut ist, dass sie ein gesendetes Funkzeitsignal auf dem WWVB der Vereinigten Staaten empfängt, das bei 60 kHz sendet. Wenn die funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung einen Direktwandlungsempfänger hat, sollte ein örtliches Trägersignal 285 mit einer Frequenz von 60 kHz erzeugt werden. Es wird auch die gleiche funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung betrachtet, wo das Referenzzeitsteuerungssignal 314 eine Frequenz von 32768 Hz hat. In einer exemplarischen Implementation kann der Frequenzteiler 381 mit einem Verhältnis von 1024 aufgebaut sein, kann der Frequenzteiler 387 mit einem Verhältnis von 3 aufgebaut sein und kann der Frequenzteiler 388 mit einem Verhältnis von 5625 aufgebaut sein. Die Phase und/oder Frequenzdetektor 382 vergleicht deshalb das Referenzzeitsteuerungssignal 314 (Frequenz von 32768 Hz) geteilt durch 1024 und das Ausgangssignal 386 des Spannungs-gesteuerten Oszillators (Frequenz von 180 Hz) geteilt durch 5625. Wie gezeigt wird, sollte der Phasen- und/oder Frequenzdetektor 382 bei Frequenz unterhalb 3 kHz arbeiten können (z.B. ist die Vergleichsfrequenz 32 kHz in dem vorstehenden Beispiel). Wenn der Frequenzgenerator eine Phaseneinrastschaltung vom Fraktional-N-Typ aufweist, könnte die Vergleichsfrequenz jedoch gleich der Frequenz des Referenzzeitsteuerungssignals 314 sein (und somit kann der Frequenzteiler 318 weggelassen werden).
In noch einer weiteren Implementation kann die funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung, wie in 3 gezeigt ist, mindestens eine Antenne 242 und/oder mindestens einen Hochfrequenzverstärker 243 enthalten, um mindestens ein gesendetes Zeitcodesignal 241 zu empfangen und/oder zu verstärken. Obwohl die gesendeten Zeitcodesignale im Allgemeinen in dem Niederfrequenzspektrum (zwischen 30 kHz bis 300 kHz) sind, haben gesendete Zeitcodesignale typischerweise Frequenzen von 40 kHz (für Übertragungen von Japan); 50 kHz (für Übertragungen im östlichen Russland); 60 kHz (für Übertragungen von sowohl den Vereinigten Staaten als auch Japan); 68,5 kHz (für Übertragun gen von China); 75 kHz (für Übertragungen von der Schweiz); und 77,5 kHz (für Übertragungen von Deutschland). In einer typischen Implementation wird das gesendete Niederfrequenz-Zeitcodesignal 241 von der Antenne 242 empfangen und durch den Hochfrequenzverstärker 243 verstärkt. Der Ausgang des Hochfrequenzverstärkers 243 ist ein moduliertes Zeitcodesignal 244.
Der Funkempfänger/Zeitcodedecodierer 260 kann aus separaten Funktionselementen bestehen. Wie in 5 gezeigt ist, sind das örtliche Trägersignal 285 und das modulierte Zeitcodesignal 244 Eingänge des Funkempfängers 461. Der Funkempfänger 461 kann aus einem Mischer 463 und einem Signalkonditionierer 464 bestehen. Der Ausgang des Funkempfängers 461 ist ein Zeitcodesignal 466, das durch einen Zeitcodedecodierer 462 empfangen wird. Typischerweise enthält das Zeitcodesignal 466 mindestens die momentane Zeit, das Zeitcodesignal 466 kann aber auch enthalten: das Datum; Zeitumstellungen und Schaltjahranzeiger; Paritätsinformationen; und/oder andere weitere Informationen. In einer Implementation ist der Zeitcodedecodierer 462 innerhalb eines Mikroprozessors enthalten. In einer alternativen Implementation ist der Zeitcodedecodierer 462 innerhalb eines Logik-Feld-Elements (zum Beispiel einer programmierbaren Logikvorrichtung oder einem programmierbaren Gate-Array-Feld) oder in einer applikationsspezifischen integrierten Schaltung enthalten. Der Zeitcodedecodierer 462 erzeugt das Zeitsetz- und/oder Korrektursignal 267. Wie vorstehend erläutert wurde und in 3 gezeigt wurde, können das Zeitsetz- und/oder Korrektursignal 267 und das Echtzeitsignal 221 mit der Zeitsteuerungsvorrichtung 230 synchronisiert sein.
Eine exemplarische Schaltung für eine funkgesteuerte Zeitsteu erungsvorrichtung
In einer weiteren Ausführungsform kann eine Schaltung für eine funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung enthalten: eine Referenzzeitsteuerungssignalquelle; einen Frequenzgenerator, der aufgebaut ist, (i) ein Referenzzeitsteuerungssignal und ein Steuersignal für auswählbare Frequenz zu empfangen und (ii) ein örtliches Trägersignal aus dem Referenzzeitsteuerungssignal und dem Steuersignal für auswählbare Frequenz zu erzeugen; einen Funkempfänger, der aufgebaut ist, (i) das örtliche Trägersignal und mindestens ein moduliertes Zeitcodesignal zu empfangen und (ii) ein Zeitcodesignal aus dem örtlichen Trägersignal und mindestens einem modulierten Zeitcodesignal zu erzeugen; und einen Decodierer, der aufgebaut ist, (i) das Zeitcodesignal zu empfangen und (ii) ein Zeitsetz- und/oder Korrektursignal daraus zu erzeugen.
Es wird nun auf 3 Bezug genommen. Eine Referenzzeitsteuerungssignalquelle 210 erzeugt ein Referenzzeitsteuerungssignal 213, 214. In einer Implementation kann die Referenzzeitsteuerungssignalquelle 210 einen Quarzkristall 211 und eine Oszillatorschaltung 212 enthalten. Der Quarzkristall 211 kann weiterhin eine Resonanzfrequenz von ungefähr 2^x Hz haben, wobei X eine ganze Zahl aus 10 bis 20 (z.B. 14 ≤ X ≤ 18) ist. In einer Implementation hat der Kristall eine Frequenz von ungefähr 32768 Hz (d.h., X ist gleich 15). Das Referenzzeitsteuerungssignal 213 und das Referenzzeitsteuerungssignal 214 können die gleichen sein oder unterschiedlich sein, wie vorstehend erläutert wurde. Ein Frequenzgenerator 280 empfängt das Referenzzeitsteuerungssignal 214 und ein auswählbares Frequenzsteuersignal 270 und erzeugt ein örtliches Trägersignal 285. Ein Funkempfänger/Zeitcodedecodierer 260 empfängt das örtliche Trägersignal 285 und ein moduliertes Zeitcodesignal 244 und erzeugt ein Zeitsetz- und/oder Korrektursignal. Der Funkempfänger/Zeitcodedecodierer 260 kann separate Elemente, wie vorstehend beschrieben wurde und in 5 gezeigt wird, enthalten: einen Funkempfänger 461 und einen Zeitcodedecodierer 462.
In noch einer weiteren Implementation und wie in 3 gezeigt ist, kann die funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung mindestens eine Antenne 242 und/oder mindestens einen Hochfrequenzverstärker 243 enthalten, um mindestens ein gesendetes Zeitcodesignal 241 zu empfangen und/oder zu verstärken. Obwohl die gesendeten Signale im Allgemeinen in dem niederfrequenten Spektrum sind (zwischen 30 kHz und 300 kHz) haben gesendete Zeitcodesignale typischerweise Frequenzen von: 40 kHz (Übertragungen von Japan); 50 kHz (für Übertragungen vom östlichen Russland); 60 kHz (für Übertragungen von sowohl den Vereinigten Staaten als auch Japan); 68,5 kHz (für Übertragungen von China); 75 kHz (für Übertragungen von der Schweiz); und 77,5 kHz (für Übertragungen von Deutschland). In einer typischen Implementation wird das niederfrequente, gesendete Zeitcodesignal 241 durch die Antenne 242 empfangen und durch den Hochfrequenzverstärker 243, wie vorstehend beschrieben wurde, verstärkt.
In einer weiteren Implementation und wieder unter Bezugnahme auf 5 kann der Funkempfänger 461 vom Direktwandlungstyp sein. Wenn ein gesendetes Trägersignal, das mit einem Basisbandsignal moduliert ist, mit einem örtlichen Trägersignal gemischt wird, dessen Frequenz gleich dem Trägersignal ist, wie in dem Fall der Direktwandlungsfunkempfänger, ist das Signal, das sich ergibt, das modulierte Basisbandsignal. Wenn der Funkempfänger 461 vom Direktwandlungstyp ist, hat das örtliche Trägersignal 285 somit eine Frequenz gleich der Frequenz des gewünschten, gesendeten Zeitcodesignals 241. Zum Beispiel erzeugt eine Schaltung für eine funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung, die einen Direktwandlungsfunkempfänger hat, eine örtliche Trägerfrequenz von 77,5 kHz, um das deutsche, gesendete Zeitcodesignal zu empfangen. In einer alternativen Implementation und für eine verbesserte Empfängerselektivität kann der Funkempfänger 461 vom Superheterodyn-Typ sein. Die Superheterodyn-Funkempfänger kombinieren ein gesendetes Träger signal, das mit einem Basisbandsignal moduliert ist, und ein örtliches Trägersignal, dessen Frequenz gleich dem gesendeten Trägersignal plus oder minus einem festgelegten Versatz (z.B. der Zwischenfrequenz) ist. Im Allgemeinen ist die Zwischenfrequenz kleiner als die örtliche Trägerfrequenz. Der Ausgang des Mischers wird dann gefiltert, um die ungewünschten Modulationsprodukte zu entfernen. Das sich ergebende Signal ist das modulierte Basisbandsignal. Somit, wenn der Funkempfänger 461 vom Superheterodyn-Typ ist, hat das örtliche Trägersignal 285 eine Frequenz gleich der des gewünschten, gesendeten Zeitcodesignals 241 plus der festgelegten Zwischenfrequenz. Zum Beispiel erzeugt eine Schaltung für eine funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung, die einen Superheterodyn-Empfänger mit einer Zwischenfrequenz von 4,5 kHz enthält, eine örtliche Trägerfrequenz von 82 kHz, um das deutsche, gesendete Zeitcodesignal (77,5 kHz plus 4,5 kHz) empfangen zu können.
In einer weiteren Implementation kann die funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung einen Echtzeitsignalgenerator enthalten. Es wird nun wieder Bezug auf 3 genommen. Der Echtzeitsignalgenerator 220 empfängt das Referenzzeitsteuerungssignal 213 und erzeugt das Echtzeitsignal 221. Der Echtzeitsignalgenerator 220 kann ein oder mehrere Multiplizierer und/oder Teiler enthalten und der Aufbau dieses Echtzeitsignalgenerators ist für Fachleute bestens bekannt. Wenn die Referenzzeitsteuerungssignalquelle 210 einen Quarzkristall 211 mit einer Resonanzfrequenz von 32768 Hz aufweist oder daraus besteht, wird das Echtzeitsignal 221 verwendet, um die Zeitsteuerungsvorrichtung anzutreiben, und es hat eine Frequenz von einem Impuls bzw. Puls pro Sekunde.
In einer weiteren Implementation kann der Frequenzgenerator 280 eine Phaseneinrastschaltung vom ganzzahligen Typ oder vom Fraktional-N-Typ und mindestens einen Teiler enthalten. Die Frequenzgeneratoren, die eine solche Phaseneinrast schaltung und einen solchen Frequenzteiler aufweisen, sind herkömmlich und ihre Designimplementation und ihr Betrieb sind Fachleuten bestens bekannt. Ein Beispiel eines Frequenzgenerators, der eine Phaseneinrastschaltung vom ganzzahligen Typ und einen Frequenzteiler hat, ist in 4 gezeigt und wird vorstehend erläutert.
Eine weitere beispielhafte Schaltung für eine funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung
In einer noch weiteren Ausführungsform kann eine Schaltung für eine funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung enthalten: einen Frequenzgenerator, der aufgebaut ist, (i) ein Referenzzeitsteuerungssignal und ein Steuersignal für auswählbare Frequenz zu empfangen und (ii) ein örtliches Trägersignal aus dem Referenzzeitsteuerungssignal und dem Steuersignale für auswählbare Frequenz zu erzeugen; und einen Funkempfänger, der aufgebaut ist, (i) das örtliche Trägersignal und mindestens ein moduliertes Zeitcodesignal zu empfangen und (ii) ein Zeitcodesignal aus dem örtlichen Trägersignal und dem mindestens einen modulierten Zeitcodesignal zu erzeugen.
Es wird nun Bezug auf 3 genommen. Ein Frequenzgenerator 280 empfängt ein Referenzzeitsteuerungssignal 214 und ein Steuersignal für auswählbare Frequenz 270 und erzeugt ein örtliches Trägersignal 285. Das örtliche Trägersignal 285 und das modulierte Zeitcodesignal 244 können von einem Funkempfänger (zum Beispiel dem Funkempfänger 461, der in 5 gezeigt ist) empfangen werden, der einen Mischer 463 und einen Signalkonditionierer 464 enthält und der das Zeitcodesignal 466 erzeugen kann. In einer Implementation enthält die Schaltung einen Zeitcodedecodierer 462, der das Zeitcodesignal empfängt und ein Zeitsetz- und/oder Korrektursignal 267 erzeugt.
In einer weiteren Implementation kann die Schaltung mindestens einen Hochfrequenzverstärker enthalten, um mindestens ein gesendetes Zeitcodesignal verstärken zu können. Wie vorstehend erläutert wurde und in 5 gezeigt ist, kann ein Hochfrequenzverstärker 243 mit einer Antenne 241 und einem Funkempfänger 461 für die Zwecke der Verstärkung eines gesendeten Zeitcodesignals 241 gekoppelt sein. Der Hochfrequenzverstärker 243 gibt das modulierte Zeitcodesignal 244 aus.
In noch einer weiteren Implementation kann die Schaltung eine Referenzzeitsteuerungssignalquelle enthalten. Wie in 3 gezeigt ist, kann die Referenzzeitsteuerungssignalquelle 210 sowohl mit dem Frequenzgenerator 280 als auch mit dem Echtzeitsignalgenerator 220 gekoppelt sein und ein Referenzzeitsteuerungssignal 213, 214 dafür bereitstellen. In einer weiteren Implementation kann die Referenzzeitsteuerungssignalquelle 210 ein Kristalloszillator sein.
Ein exemplarisches Verfahren der Synchronisierung einer funkgesteuerten Zeitsteuerungsvorrichtung
In einer weiteren Ausführungsform kann ein Verfahren zum Synchronisieren einer funkgesteuerten Zeitsteuerungsvorrichtung enthalten: Multiplizieren und/oder Teilen eines Referenzzeitsteuerungssignals mit einem ersten Verhältnis bzw. durch ein erstes Verhältnis, um ein Echtzeitsignal zu erzeugen; Multiplizieren und/oder Teilen des Referenzzeitsteuerungssignals mit einem zweiten Verhältnis bzw. durch ein zweites Verhältnis, um ein örtliches Trägersignal zu erzeugen; Erzeugen eines Zeitcodesignals aus dem örtlichen Trägersignal und dem mindestens einen modulierten Zeitcodesignal; und Decodieren des Zeitcodesignals, um ein Zeitsetz- und/oder Korrektursignal zu erzeugen. Typischerweise enthält das Zeitcodesignal mindestens die momentane Zeit. Das Zeitcodesignal kann jedoch auch enthalten: das Datum; Zeitumstellungen und Schalt jahranzeiger; Paritätsinformationen; und/oder weitere Informationen.
In einer Implementation kann das Verfahren zum Erzeugen eines Zeitcodesignals enthalten: Empfangen eines modulierten Zeitcodesignals; und Demodulieren des modulierten Zeitcodesignals mit dem örtlichen Träger. In einer anderen Implementation kann das Verfahren auch das Einstellen des Echtzeitsignals in Übereinstimmung mit dem Zeitsetz- und/oder Korrektursignal derart enthalten, dass die verhältnisgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung mit einem gesendeten Zeitcodesignal synchronisiert wird.
In noch einer weiteren Implementation kann das Verfahren auch das Anzeigen einer Wiedergabe des Echtzeitsignals enthalten. Die Wiedergabe kann in einer traditionellen, analogen Form (bewegliche Zeitbänder) oder in einem digitalen Anzeigeelement, zum Beispiel einer Flüssigkristallanzeige (LCD), angezeigt werden.
Die Frequenz des erzeugten, örtlichen Trägersignals kann dem Zustand eines Steuersignals für auswählbare Frequenz entsprechen. Der Zustand des Steuersignale für auswählbare Frequenz kann durch eine einfache Nutzerschnittstelle ausgewählt werden, zum Beispiel einen äußeren Schalter oder Knopf. In Alternative kann das Steuersignal für auswählbare Frequenz innerhalb der funkgesteuerten Zeitsteuerungsvorrichtung durch ein Logikelement aufgebaut sein. Ein Verfahren zum Konfigurieren des Steuersignals für auswählbare Frequenz innerhalb des Logikelements kann die Schritte enthalten Auswählen eines ersten Zustands des Steuersignals für auswählbare Frequenz entsprechend einer ersten, gewünschten Sendeverhältnisstation; Bestimmen, ob ein gültiges Zeitcodesignal empfangen worden ist; und, wenn ein gültiges Zeitcodesignal nicht empfangen worden ist, Auswählen eines zweiten Zustands des Steuersignals für auswählbare Frequenz, das einer zweiten, gewünschten Sendefunkstation entspricht und ähnliches bzw. gleiches Bestimmen, ob ein gültiges Zeitcodesignal empfangen worden ist. Der Prozess kann sequenziell das Auswählen jedes Zustands des Steuersignals für auswählbare Frequenz entsprechend jeder Sendefunkstation, die empfangen werden soll, wiederholen.
SCHLUSSFOLGERUNG/ÜBERSICHT
Die vorliegende Erfindung stellt somit Vorrichtungen, Schaltungen und Verfahren bereit, die einer funkgesteuerten Uhr ermöglichen, Funksignale bei jeder aus einer Vielzahl von Frequenzen unter Verwendung eines einzigen Quarzkristalls zu empfangen.
Die vorhergehenden Beschreibungen und spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden zum Zwecke der Erläuterung und Beschreibung bereitgestellt. Es ist nicht beabsichtigt, dass sie die Erfindung ausschöpfen oder auf die genauen offenbarten Formen beschränken, und offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen im Lichte der vorstehenden Lehre möglich. Die Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um am besten die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, um dadurch anderen Fachleuten zu ermöglichen, die Erfindung am besten zu verwenden, und verschiedene Ausführungsformen und verschiedene Modifikationen, wie sie für eine bestimmte Verwendung geeignet sind, werden bedacht. Es ist beabsichtigt, dass der Bereich der Erfindung durch die Ansprüche definiert wird, die hier angehängt sind, und durch ihre Äquivalente.

Claims

Funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtung, die aufweist: a) einen Funkempfänger, der aufgebaut ist, (i) ein örtliches Trägersignal, das von einem Referenzzeitsteuerungssignal abgelitten wird, und mindestens ein moduliertes Zeitcodesignal zu empfangen und (ii) ein Zeitcodesignal aus dem örtlichen Trägersignal und dem mindestens einen modulierten Zeitcodesignal zu erzeugen; b) einen Decodierer, der aufgebaut ist, (i) das Zeitcodesignal zu empfangen und (ii) ein Zeitsetz- und/oder Korrektursignal daraus zu erzeugen; und c) eine Zeitsteuerungsvorrichtung, die aufgebaut ist, (i) ein Echtzeitsignal, das aus dem Referenzzeitsteuerungssignal abgelitten wird, und (ii) das Zeitsetz- und/oder Korrektursignal zu empfangen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin einen Echtzeitsignalgenerator aufweist, der aufgebaut ist, (i) das Referenzzeitsteuerungssignal zu empfangen und (ii) das Echtzeitsignal daraus zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, worin der Echtzeitsignalgenerator weiterhin mindestens einen Teiler aufweist, der aufgebaut ist, das Echtzeitsignal zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin einen Frequenzgenerator aufweist, der aufgebaut ist, (i) das Referenzzeitsteuerungssignal zu empfangen und (ii) das örtliche Trägersignal daraus zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, worin der Frequenzgenerator weiterhin aufweist: a) eine Phaseneinrastschaltung; und b) mindestens einen Teiler.
Vorrichtung nach Anspruch 5, worin der Teiler ein Verhältnis hat, das durch ein Frequenzsteuersignal bestimmt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin mindestens eine Antenne und/oder mindestens einen Verstärker aufweist, die aufgebaut sind, das mindestens eine, modulierte Zeitcodesignal zu empfangen und/oder zu verstärken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das modulierte Zeitcodesignal eine Frequenz von ungefähr 40 kHz bis ungefähr 77,5 kHz hat.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin das Zeitcodesignal mit mindestens der momentanen Zeit codiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin der Decodierer innerhalb eines Mikroprozessors, eines Logikfeldelements oder einer anwendungsspezifischen, integrierten Schaltung enthalten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, worin die Zeitsteuerungsvorrichtung aufgebaut ist, das Echtzeitsignal und das Zeitsetz- und/oder Korrektursignal zu synchronisieren.
Schaltung für eine funkgesteuerte Zeitsteuerungsvorrichtungsschaltung, die aufweist: a) einen Frequenzgenerator, der aufgebaut ist, (i) ein Referenzzeitsteuerungssignal und ein Steuersignal für auswählbare Frequenz zu empfangen und (ii) ein örtliches Trägersignal aus dem Referenzzeitsteuerungssignal und dem Steuersignal für auswählbare Frequenz zu erzeugen; und b) einen Funkempfänger, der aufgebaut ist, (i) das örtliche Trägersignal und das mindestens eine, modulierte Zeitcodesignal zu empfangen und (ii) ein Zeitcodesignal aus dem örtlichen Trägersignal und dem mindestens einen, modulierten Zeitcodesignal zu erzeugen.
Schaltung nach Anspruch 12, die weiterhin eine Referenzzeitsteuerungssignalquelle aufweist.
Schaltung nach Anspruch 12, die weiterhin einen Decodierer aufweist, der aufgebaut ist, (i) das Zeitcodesignal zu empfangen und (ii) ein Zeitsetz- und/oder Korrektursignal daraus zu erzeugen.
Schaltung nach Anspruch 12, die weiterhin mindestens einen Verstärker aufweist, der aufgebaut ist, das mindestens eine modulierte Zeitcodesignal zu verstärken.
Schaltung nach Anspruch 12, die weiterhin einen Echtzeitsignalgenerator aufweist, der aufgebaut ist, (i) das Referenzzeitsteuerungssignal zu empfangen, und (ii) ein Echtzeitsignal daraus zu erzeugen.
Schaltung nach Anspruch 16, worin der Echtzeitsignalgenerator weiterhin mindestens einen Teiler aufweist, der aufgebaut ist, das Echtzeitsignal zu erzeugen.
Schaltung nach Anspruch 12, die weiterhin mindestens eine Antenne und/oder mindestens einen Verstärker aufweist, die aufgebaut sind, das mindestens eine modulierte Zeitcodesignal zu empfangen und/oder zu verstärken.
Schaltung nach Anspruch 12, worin der Frequenzgenerator weiterhin aufweist: a) eine Phaseneinrastschaltung bzw. Phase Locked Loop; und b) mindestens einen Teiler.
Schaltung nach Anspruch 12, worin das modulierte Zeitcodesignal eine Frequenz von ungefähr 40 kHz bis ungefähr 100 kHz hat.