用于调节时基的无线电同步信号接收器以及用于致动该接收器的方法

摘要

接收器(1)用于接收无线电同步信号，用于调节时间计的时基。接收器包含：天线(2)，用于接收无线电同步信号；低噪音放大器(3)，连接到天线；频率转换单元(7)，用于对来自放大器的滤波和放大后的进入信号的频率进行转换；处理单元(8)，接收来自转换单元的数据信号(data_out)，用于对时基进行调节。转换单元包含：具有石英(12)的本地振荡器级(10)，用于以确定的频率供给振荡信号(Sm)；混合器单元(4)，用于将进入信号与来自振荡器级的振荡信号进行混合，以便产生中间信号(IF)；带通滤波器(5)，用于对中间信号(IF)进行滤波；解调器(6)，用于接收滤波后的中间信号，并供给数据信号。本地振荡器级由来自处理单元的控制信号(Cm)自动配置，以便根据进入的无线电同步信号的频率对振荡信号(Sm)的频率进行适应，使得中间信号(IF)频率在带通滤波器频率范围内。

说明书

技术领域

本发明涉及特别是对于例如表的时间计(timepiece)用于调节时基的无线电同步信号接收器。接收器包含接收无线电同步信号的天线、用于对天线拾取的信号进行放大和滤波的至少一个低噪音放大器、用于对进入的滤波且放大后的信号的频率进行转换的频率转换单元以及从转换单元接收数据信号以便对时基进行调节的处理单元。

本发明还涉及致动用于调节时间计的时基的无线电同步信号的方法。

背景技术

为了自动地对例如表的时间计的时基进行调节，VLF多频接收器通常在时间计石英的基础上被提供时钟。同样的情况对于调节接收器天线的谐振频率来说成立，该天线必须能够拾取无线电同步信号。天线可由周围绕卷金属线的铁氧体芯构成，以便允许其拾取这样的无线电同步信号。

装入表中的标准无线电同步信号接收器通常为用于拾取可具有接近77kHz频率的信号的直接接收器(direct receiver)。这种类型的接收器的优点为简单且低功耗。然而，将被拾取的无线电同步信号的频率可能与前面提到的频率不同。因此，对于其想要接收的各个无线电同步信号频率，接收器必须具有单独的滤波器，其采用特定石英的形式，位于接收器的主集成电路之外。这构成这种标准类型的接收器的缺点。

美国专利申请No.2009/0185615公开了一种无线电同步接收器，其包含用于校正表的时基的时间码(time code)。此接收器包含用于拾取所述无线电同步信号的接收器单元，该信号在混合器中被由振荡器电路提供的振荡信号进行频率转换。混合器所提供的中间信号由至少一个带通滤波器进行滤波。滤波且放大后的中间信号被提供给时间码检测电路，以便将时间数据提供给中央处理单元，中央处理单元从时间数据中对时间进行解码，以便对时基进行校正。无线电同步信号接收信道在接收器中选择，以便对振荡器电路进行配置。所配置的振荡器电路提供频率依赖于将被拾取的无线电同步信号的所选信道频率的振荡信号。然而，振荡信号频率并非根据进入的信号频率自动受到适应，以使中间信号的频率在带通滤波器的频带之内。

类似于前面的文献，美国专利申请No.2006/023572公开了一种无线电同步信号接收器，其用于校正表的时基。在接收器输入上，频率选择电路受到处理单元的控制，以便适应进入的无线电同步信号的频率，进入的无线电同步信号可具有40kHz、50kHz或60kHz的频率。进入的信号在混合器中受到由石英振荡器供给的振荡信号的频率转换。采用被设置在50kHz的石英振荡器频率，在混合器输出上的中间信号处于10kHz左右频率的情况下，可以拾取40kHz或60kHz的无线电波。混合器输出上的带通滤波器可以以10kHz为中心，以便对中间信号进行滤波。滤波且放大后的信号于是被供到检测电路，该电路被连接到用于校正时基的解调器。如果无线电同步信号频率值与振荡信号频率相同，处理单元暂时断开振荡器电路。然而，振荡信号频率没有被适应为根据进入的无线电同步信号频率来将中间信号频率自动调节在带通滤波器的频带内。

美国专利No.6,704,554公开了一种FM(频率调制)接收器，其可用于用于接收RDS信号。该接收器包含用于拾取88与108MHz之间的FM传输频带内的信号的天线。对于RDS数据，进入信号的数据信号频率在57kHz左右(次载波)，对于音频数据，为38kHz左右。然而，这些数据信号不能校正时基的时间。混合器于是被提供，用于借助由本地(local)振荡器提供的振荡信号对由RF输入级整形的信号进行频率转换。70kHz左右的频率的中间信号在混合器输出上被提供，在带通滤波器中被滤波，并在被提供到解调器之前被放大。自动频率控制器也被提供，以便对来自本地振荡器的振荡信号的频率进行适应，从而确保混合器输出上的中间信号的恒定频率。然而，此复合接收器不能校正表的时基的时间。另外，此接收器不是出于根据进入的无线电同步信号频率将中间信号频率自动调节在带通滤波器频段内的目的而提供。

此标准接收器的天线频率也必须被调谐到接收频率。此操作由外部电容器进行，外部电容器通常在制造步骤中根据可能被拾取的无线电同步信号的频率来选择。当接收器被开启时，在补偿公差的情况下，这些外部电容器也对接收频率进行调谐，电容器可依赖于接收器可被使用的应用场合而切换。外部部件的所有这些适应步骤冗长且昂贵，这构成了这种标准型接收器的另一缺点。

可引用的现有技术接收器的另一状态涉及EP专利申请No.1666995A2，其公开了一种装有用于设置表的时间的无线电同步信号接收器的表。为了实现这一点，接收器特别包含：天线；用于结合天线对接收信号进行适应的装置；用于接收由天线拾取的信号的装置；连接到存储器的处理装置，其从接收装置接收时间码信号，用于设置时间。

用于接收无线电同步信号的谐振频率适应装置主要由可变电容二极管的阵列构成。这些可变电容二极管可经由由处理装置所供给的控制信号有选择地与线圈型天线并联放置。控制信号为存储在存储器中的电容值的函数，用于根据将被拾取的无线电同步信号的频率选择将与天线并联放置的多个二极管。仅仅特定数量的电容值被存储用于适应天线接收频率。这构成了一项缺点，因为天线的谐振频率并非在最佳可能条件下精确定义为接收确定频率的无线电同步信号。

EP专利申请No.1630960和1698950还公开了可切换电容器的阵列，其可与用于接收无线电同步信号的天线并联放置，用于适应天线的谐振频率。天线振荡频率因此在进入无线电同步信号的已知频率的基础上得到适应。由此拾取的无线电同步信号供给用于校正表的时基的时间数据。然而，谐振频率并非在进入无线电同步信号频率测量之后被自动适应，以允许时间数据的正确解调的进行。

接收装置包含：可变增益放大器，用于对无线电同步信号进行放大；滤波器，用于对放大信号进行滤波；检测电路，接收滤波后的信号，以便向处理装置供给时间码信号。滤波器包含几个石英晶振，其可根据进入的无线电同步信号的频率单独选择。检测电路还控制放大器增益。接收装置的一个缺点在于，其必须装有用于滤波器的几个石英晶振，以便使得可根据进入的无线电同步信号频率进行正确的滤波，这使得接收器昂贵。

还可引用WO专利申请No.2006/054576，其公开了一种VHF无线电频率信号接收器。此接收器以非常灵活的方式布置，以便与多种接收天线组合。为了实现这一点，由控制逻辑电路控制的两个开关被设置在输入上，用于连接一个或另一个接收天线。可切换电容器的阵列也与一个或另一个天线并联放置，以便用于适应所选天线的谐振频率。此接收器的一个缺点在于，其使用几个天线以接收无线电同步信号。另一缺点在于，所选天线的谐振频率基于所存储的电容值来适应，这意味着谐振频率不能根据进入的信号频率而自动适应。

DE专利No.3540380公开了一种超外差接收器电路。开关被设置在输入上，用于切换两个铁氧体芯天线。在天线之后，输入级还包含：放大器，77.5kHz的石英滤波器，用于对由天线拾取的信号与由石英振荡器供给的信号进行混合的混合器，石英振荡器处于77.283kHz左右的频率。带通滤波器被设置在混合器输出上，继以将时间校正信号提供给连接到时间计石英(32.768kHz)的微控制器的整形单元。此接收器电路的一个缺点在于，其在输入上还包含几个可选择的天线。另外，不存在设置为用于根据进入的无线电同步信号频率对接收器电路进行适应的任何东西。

发明内容

本发明的目的因此在于，提供一种简单设计的无线电同步信号接收器，其可用一个本地振荡器级自动适应于接收不同频率的无线电同步信号，同时，克服上面提到的现有技术的缺点。

本发明因此涉及一种用于调节特别是时间计中的时基的无线电同步信号接收器，接收器包含：天线，用于接收无线电同步信号；至少一个低噪音放大器，用于对由天线拾取的信号进行放大和滤波；频率转换单元，用于对来自低噪音放大器的滤波和放大后的进入信号的频率进行转换；处理单元，接收来自转换单元的数据信号，用于对时基进行调节，转换单元包含：本地振荡器级，用于以确定的频率供给振荡信号；至少一个混合器单元，用于将滤波和放大后的进入信号与由本地振荡器级供给的振荡信号进行混合，以便产生中间信号，中间信号的频率等于振荡信号频率和进入信号的载波频率之间的差；带通滤波器，用于对中间信号进行滤波；解调器，用于接收滤波后的中间信号，并在输出上供给数据信号。其特征在于，本地振荡器级由来自处理单元的控制信号自动配置，从而使来自本地振荡器级的振荡信号的频率根据进入的无线电同步信号的频率受到适应，使得中间信号频率在带通滤波器频率范围内。

根据本发明的这种类型的无线电同步接收器的一个优点在于，其可容易地配置为接收多种载波频率的信号。为了做到这一点，一方面，由本地振荡器级供给的振荡信号基于进入的无线电同步信号的频率受到适应。因此，将无线电同步信号与由振荡器级供给的振荡信号进行混合的混合器输出上的中间信号频率在混合器之后的带通滤波器的频带范围内。一旦中间信号已经被滤波并放大到带通滤波器的充足的幅度水平，中间信号在解调器中被解调，以便将数据信号供到处理单元。这些数据信号使得时间计的时基能被校正。

有利的是，本地振荡器级为频率合成器，配有一个时间计石英振荡器，以便供给锁相环中的基准信号，并具有电压控制振荡器，以便供给确定频率的振荡信号。

有利的是，一旦振荡信号频率被适应到由天线拾取的无线电同步信号的频率，确切的天线谐振频率可通过与天线形成LC型振荡器而被配置。可切换电容器的阵列与天线并联放置。阵列通过由逻辑电路供给的配置词(configuration word)来控制，以便将所选电容器组与天线并联放置，从而将谐振频率适应到进入的无线电同步信号的频率。

本发明因此还涉及一种致动无线电同步信号接收器的方法，该接收器用于调节特别是时间计中的时基，该方法包含通过在混合器单元中将滤波和放大后的进入信号与由本地振荡器级供给的振荡信号进行混合，将由天线拾取的无线电同步信号转换为中间信号的初始步骤，该方法的特征在于包含以下步骤：经由来自处理单元的控制信号，自动对来自本地振荡器级的振荡信号的频率进行适应，直到中间信号的频率在转换单元的带通滤波器的频带范围内；在解调器(6)中由中间信号对时间数据进行解调，以便将数据信号供给处理单元，用于对时基进行调节。

附图说明

由下面基于附图所示至少一个非限制性实施例的介绍，将更为明了无线电同步信号接收器的目的、优点和特征以及致动接收器的方法，在附图中：

图1以简化的方式示出了根据本发明的无线电同步信号接收器的一部分的实施例，其用于对由石英振荡器级供给的信号的频率进行适应；

图2以简化的方式示出了根据本发明的无线电同步信号接收器的一部分的实施例，其用于对接收器天线的谐振频率进行适应。

具体实施方式

在下面的说明中，用于对时间计时基进行调节的无线电同步信号接收器的对于本领域技术人员来说公知的所有部件仅仅以简化的方式介绍。所述无线电同步信号接收器可优选为超外差接收器，其能够拾取不同频率的无线电同步信号，用于调节时基。所述时基调节可主要用于，将时区考虑在内，准确校正任何位置的表的时间，但范围不仅限于这种类型的时间计。

图1以简化的方式示出了能够拾取无线电同步信号的多频率超外差接收器1的多个部件。接收器1包含：用于接收无线电同步信号S_R的天线2，用于对由天线拾取的信号进行放大和滤波的至少一个LNA(低噪音放大器)3，用于对来自低噪音放大器的滤波和放大后的进入信号进行频率转换的频率转换单元7，用于从转换单元接收数据信号data_out的处理单元8。这些数据信号可以为几位/秒或为1位/秒，允许时基经由处理单元进行校正，特别是用于调节接收器所位于的表的时间。

频率转换单元7包含：本地振荡器级10，用于以确定的频率供给振荡信号Sm；至少一个混合器单元4，用于将滤波和放大后的进入信号与由本地振荡器级供给的振荡信号进行混合，以便产生中间信号IF；带通滤波器5，用于对中间信号进行滤波；解调器6，用于由滤波后的中间信号对时间数据进行解调，从而向处理单元供给数据信号。混合器单元4供给的中间信号的频率等于振荡信号频率和进入的无线电同步信号的载波频率之间的差。

由于无线电同步信号的频率可能依赖于所使用的传送系统而不同，例如，从一个地理位置到另一个不同，本地振荡器级10由供自处理单元的控制信号Cm自动配置。来自本地振荡器级的振荡信号Sm的频率基于进入的无线电同步信号频率受到适应，使得混合器单元4的输出上的中间信号IF的频率在带通滤波器的频带之内。

由接收器1的天线2拾取的无线电同步信号S_R的频率可以在例如66和80kHz之间，优选为77kHz。振荡信号可被适应为大约67kHz或87kHz的频率，以便产生10kHz左右频率的中间信号IF，其在这种情况下为带宽在2kHz以下的带通滤波器的中间频率。然而，带通滤波器5优选为窄带有源滤波器，中间频率以例如比前面提到的10kHz小几kHz的频率为中心。在这种情况下，振荡信号频率当然必须被适应，使得在混合器单元4中的混合之后，中间信号处于接近中心带通滤波器频率的频率，以便正确地对时间数据进行解调。

解调器6也可包含RSSI型强度指示器。此指示器能够将由带通滤波器滤波的信号的幅度水平的指示提供到处理单元8。处理单元可包含配置软件，可根据所述指示在几个相继的步骤中经由控制信号Cm对由本地振荡器级10供给的振荡信号Sm的频率进行适应。振荡信号频率以频率间隔受到适应，直到由指示器检测的中间信号幅度处于对于将由解调器6解调的时间信号的充足的等级。

本地振荡器级10由来自处理单元8的控制信号Cm进行适应，可包含具有一个时间计石英12的基准振荡器11。此基准振荡器11以传统的方式在32.768kHz左右的频率上提供基准信号ref。优选为，本地振荡器级为频率合成器。此频率合成器因此包含基准振荡器11，其具有时间计石英12，用于将基准信号ref供到锁相环中的相位与频率检测器13。此频率合成器还包含：VCO(电压控制振荡器)15，其接收来自相位与频率检测器的由低通滤波器14滤波的信号，以便供给振荡信号Sm；多模式分频器16，用于对振荡信号频率进行分频，并将分频信号供到相位与频率检测器。

频率合成器锁相环的多模式分频器16受到来自处理单元的控制信号Cm的控制，以便用时间改变因子(time changed factor)对振荡信号Sm的频率进行分频。因此，来自电压控制振荡器15的振荡信号的频率在时间上受到适应，直到中间信号IF的频率在带通滤波器5的频带内。为了做到这一点，处理单元可包含公知的sigma-delta型调制器，用于供给具有等于0或1的一系列模式的控制信号Cm，从而限定多模式分频器的改变的分频因子。处理单元8还可包含：处理器，用于处理数据和命令；模拟数字转换器；至少一个存储器，用于以数字形式存储某些校准频率；配置软件。

一旦振荡信号的频率Sm已经根据进入的无线电同步信号S_R的频率受到适应或校准，天线谐振频率也可被调谐到进入的无线电同步信号的频率。为了实现这一点，如图2所示，接收器1包含与天线2并联放置的可切换电容器21的阵列，用于根据进入的无线电同步信号频率对天线中的谐振频率进行适应。

天线2通常由与电容器C和电阻器R并联的电感L来定义。与天线并联放置的可开关电容器阵列21通常由几个电容器C₁，C₂到C_n构成，其中，阵列的各个电容器的电容值可被加权到2的幂(power)。开关——例如MOS晶体管——与各个对应的电容器C₁，C₂到C_n串联布置。为了选择与天线并联放置的一个电容器或另一个，开关受到n位的配置词Cc的控制，配置词Cc由逻辑电路20供给。在MOS晶体管形式的开关的情况下，配置词Cc分别在MOS晶体管的栅极上施加，这是公知的。一旦振荡信号频率已经在转换单元7中受到适应，此逻辑电路也由处理单元8所供给的频率选择词Sel操作。

为了适应谐振频率，有利的是，用天线2制造LC振荡器。为了做到这一点，接收器1包含激励系统22，其被连接到可切换电容器阵列21以及天线2的端子。激励系统由逻辑电路20所供给的上电信号Co开关。此激励系统优选为类似于负电阻器-R，以便与天线2构成LC振荡器。

一旦激励系统22被开启，LC振荡器的振荡频率f_m由LNA 3之后的逻辑电路测量。逻辑电路由来自具有石英12的基准振荡器11的基准信号ref提供时钟，该振荡器为转换单元7的石英振荡器。为了在确定的时间段上测量振荡频率，逻辑电路对多个LC振荡器脉冲以及多个基准振荡器脉冲进行计数。LC振荡器脉冲的数量和基准振荡器脉冲的数量之间的比允许逻辑电路确定LC振荡器的振荡频率。比较可在具有由处理单元供给的频率选择词Sel的逻辑电路中进行，以便设置将振荡频率相对于进入的无线电同步信号频率考虑在内的配置词Cc。这种良好建立的配置词被传送到可开关电容器21的阵列，以便将所选电容器组与天线并联放置。

一旦可开关电容器阵列21中的电容器已经被选择为确定天线谐振频率，激励系统可被断开，以便允许接收无线电同步信号。

应当注意，除天线2、低噪音放大器3、时间计石英12外，所有的接收器部件可被并入一个集成电路。此集成电路可以用例如0.18μm CMOS技术来制造。

由已经给出的介绍，在不脱离权利要求所限定的本发明的范围的情况下，本领域技术人员可想到无线电同步信号接收器的几种变型。本地振荡器级可以为RC或其他振荡器。带通滤波器的中间频率或带宽也可改变。