專利名稱：電波鐘秒同步信號提取電路及其提取方法
電波鐘秒同步信號提取電路及其提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電波鐘秒同步信號提取電路，還涉及一種電波鐘秒同 步信號提取方法。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們生活節(jié)奏的加快，人們對鐘表時間準(zhǔn)確性 的要求越來越高。電波鐘因其具有與標(biāo)準(zhǔn)時間同步且無需對時等優(yōu)點，應(yīng) 用越來越廣泛。
電波鐘通過接受長波無線電發(fā)射站發(fā)射的標(biāo)準(zhǔn)時間信號而控制其自 身指示時間的變化，從而保持與標(biāo)準(zhǔn)時間同步。從無線發(fā)射站發(fā)出來的信 號為將時間編碼信號(基帶信號)調(diào)制于高頻載波信號的長波無線授時信 號，而電波鐘則接收該無線授時信號，并從該信號中解出時間信息，從而 調(diào)整電波鐘時間與無線發(fā)射站的時間 一致。
電波鐘通常包括一個高頻信號接收器及一個基帶信號處理裝置。高頻 接收器用于對來自天線的無線信號進(jìn)行放大、檢波、整形等處理；基帶信 號處理裝置用于對接調(diào)后的信號進(jìn)行秒同步提取、分同步提取、時間信息 解碼等。在基帶信號處理中，秒同步信號的提取是至關(guān)重要的，它是分同 步信號提取及時間信息解碼的前提?；鶐盘柼幚硌b置首先進(jìn)行秒同步信 號提取，獲得秒同步信號后才能開始其它處理任務(wù)。秒同步信號提取的精 度也對解碼靈敏度有作重大影響。
請參閱圖1，其為一種現(xiàn)有技術(shù)的電波鐘秒同步信號提取電路的電路 框圖。該電波鐘秒同步信號提取電路100包括--高頻信號接收器110、 一 檢波電容U4及一微處理器(Micro Control Unit, MCU) 120。該高頻信
號接收器110通常為一集成電路，其包括依次連接的一高頻信號放大器 111、 一檢波二極管112及一整形器113。該檢波電容114外接于該高頻信 號接收器110外，且其同該檢波二極管112與該整形器113連接線電連接， 其與該檢波二極管112 —起形成一檢波電路130。該高頻信號放大器111 用于放大從天線(未標(biāo)示)接收到的高頻無線信號，該檢波電路130用于 從該高頻無線信號中解調(diào)出模擬時間信號，該整形器113用于將該模擬時 間信號整形成脈沖信號，以利于后續(xù)微處理器120進(jìn)行數(shù)字信號處理。該 微處理器120從該脈沖信號中提取出秒同步信號。當(dāng)信號較強(qiáng)時，該脈沖信號如圖2 (A)所示，沒有太大失真，該微處 理器120可從中提取出秒同步信號。然而，當(dāng)信號較弱或信號受到較大干擾時，通過該檢波電路130解調(diào) 出來的模擬時間信號存在大量噪聲，而該整形器113只是簡單的對該模擬 時間信號進(jìn)行脈沖化，在整形的過程中丟失掉大量的信息，從而導(dǎo)致從該 高頻信號接收器110中出來的脈沖信號嚴(yán)重失真，如圖2 (B)所示。該微 處理器120無法從中提取秒同步信號，使電波鐘整機(jī)靈敏度較低。
發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)中弱信號或較大噪聲干擾時電波鐘秒同步信號無法 提取而導(dǎo)致電波鐘靈敏讀較低的問題，有必要提供能提高電波鐘靈敏度的 電波鐘秒同步信號提取電路。本發(fā)明還同時提供一種電波鐘秒同步信號提取方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種電波鐘秒同步信號提取電路，其包括 一高頻信號接收器，其外接一檢波電容，其特征在于該電波鐘秒同步信號提取電路進(jìn)一歩包括一 模數(shù)轉(zhuǎn)換器， 一數(shù)字濾波器及一秒同步生成器，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器電連接至該高頻信號接受器與該檢波電容的接點，其用于對該高頻信號接收器內(nèi)部解
調(diào)出的模擬時間信號進(jìn)行采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換，該數(shù)字濾波器用于對該采樣信 號進(jìn)行濾波，該秒同步生成器用于從濾波后的信號中提取秒同步信息并生 成秒同步信號。
一種電波鐘秒同步信號提取方法，其步驟包括
a. 從高頻信號接受器與檢波電容的接點讀取檢波后的基帶時間信號；
b. 利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將該基帶時間信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；
c. 利用數(shù)字濾波器對該數(shù)字信號進(jìn)行濾波以濾除噪聲；
d. 秒同步生成器從濾波后的信號中提取秒同步信號，生成秒同步脈沖。
有別于現(xiàn)有技術(shù)，上述電波鐘秒同步信號提取電路對整形前信號進(jìn)行處 理，采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器對電波鐘信號接收器的外接電容的斷口提取出解調(diào)后 的基帶時間信號，并用該濾波器對該信號進(jìn)行濾波處理，有效的濾除了該 基帶時間信號中的噪聲，從而可從中提取到準(zhǔn)確的秒同步信號，避免了整 形過程造成的失真因此大大的提高了電波鐘的靈敏度。
同理，上述電波鐘秒同步信號提取方法大大的提高了電波鐘的靈敏度。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中電波鐘秒同步信號提取電路的示意圖。
圖2是圖1中的高頻信號接收器輸出的信號示意圖。
圖3是本發(fā)明電波鐘秒同步信號提取電路的示意圖。
圖4是圖3中的信號示意圖。
具體實施方式
請參閱圖3，其為本發(fā)明電波鐘秒同步信號提取電路的示意圖。該電 波鐘秒同步信號提取電路200包括一高頻信號接收器210、一檢波電容214
及 一數(shù)字信號處理電路220。該高頻信號接收器210通常為一集成電路，
其包括依次連接的一高頻信號放大器211、 一檢波二極管212及一整形器 213。該檢波電容214外接于該高頻信號接收器210夕卜，且同該檢波二極 管212與該整形器213連接處電連接，其與該檢波二極管212 —起形成--檢波電路230。該高頻信號放大器211用于放大從天線(未標(biāo)示)接收到 的高頻無線信號，該檢波電路230用于從該高頻無線信號中解調(diào)出模擬時 間信號，該整形器213用于將該模擬時間信號整形成脈沖信號，以利于后 續(xù)數(shù)字信號處理電路220進(jìn)行數(shù)字信號處理。
該數(shù)字信號處理電路220包括一模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog Digital Converter, ADC) 221，--時鐘發(fā)生器222， 一梳狀濾波器223， 一存儲器 224、 一中央處理器(Central Processing Unit, CPU) 225及一秒同步生成 器226。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器221連接于該高頻信號接收器210與該檢波電容214 的接口，其對從檢波電路230出來的模擬時間信號進(jìn)行采樣并轉(zhuǎn)化成的數(shù) 字信號。該梳狀濾波器223、該中央處理器225、該內(nèi)存單元224及該秒 同步生成器連接于總線227上，通過該總線227進(jìn)行通信。經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器 221轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號由該梳狀濾波器223進(jìn)行處理，該梳狀濾波器將影 響秒同步信號的噪聲濾掉并存入的該內(nèi)存單元(RAM) 224;該秒同步生成 器226中包括一計數(shù)器(圖未示)、 一上升沿位置檢測器(圖未示)、 -寄 存器(圖未示)。該秒同步生成器從該內(nèi)存單元中讀出數(shù)據(jù)，從該數(shù)據(jù)中 檢測出上升沿的位置，并將該位置地址存入該寄存器中。該中央處理器225 從該寄存器中讀出上升沿的位置，并根據(jù)需要設(shè)定該計數(shù)器的復(fù)位值，從 而產(chǎn)生所需秒同步脈沖。該時鐘發(fā)生器222為該模數(shù)轉(zhuǎn)換器221、該存儲 器224、該梳狀濾波器223及該中央處理器226提供時鐘信號。
該梳狀濾波器223通過內(nèi)存單元中已存的上一次的濾波后的信號對當(dāng) 前輸入信號進(jìn)行濾波運算，其運算公式如下
Cmn = ax+ (l—a) Cm (n—l)
其中，n為秒序列號，m為一秒內(nèi)數(shù)據(jù)序列號，x為輸入信號值，a為
濾波系數(shù)，c為運算結(jié)果，即濾波后的數(shù)據(jù)值。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器221的位數(shù)越高，采樣的精度越高，進(jìn)入該梳狀濾波器 223的數(shù)字信號越接近解調(diào)出的模擬時間信號，即其包含的噪聲及時間信 號的信息越多，所以經(jīng)過該梳狀濾波器223濾波后的信號越接近真實的時 間信號，從而該秒同步生成器226可生成后續(xù)處理所需的秒同步脈沖信號。請參閱圖4，圖4 (A)為發(fā)射站發(fā)射的高頻信號，圖4 (B)為含有噪 聲的高頻信號，圖4 (C)為經(jīng)該梳狀濾波器濾波后的信號，圖4 (D)為 該秒同步生成器生成的秒同步脈沖信號。在梳狀濾波前，弱信號時信號中 含有較大噪聲，秒同步信息淹沒在噪聲中。經(jīng)過梳狀濾波后，信號中的噪 聲已基本消除，秒同步信息清晰可見。由于該模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器將該基帶時間信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，該時鐘 發(fā)生器、、該存儲器、該梳狀濾波器及該中央處理器皆可處理數(shù)字信號， 故模數(shù)轉(zhuǎn)換器、該該時鐘發(fā)生器、該存儲器、該梳狀濾波器及該中央處理 器可集成于一個芯片中，形成一個單芯片系統(tǒng)(System On Chip,S0C)， 制造成本較低。跟現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的電波鐘秒同步信號提取電路對整形前信號 進(jìn)行處理，采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器對電波鐘信號接收器的外接電容的斷口提取出 解調(diào)后的基帶時間信號，并用該濾波器對該信號進(jìn)行濾波處理，有效的濾 除了該基帶時間信號中的噪聲，從而可從中提取到準(zhǔn)確的秒同步信號，避 免了整形過程造成的失真因此大大的提高了電波鐘的靈敏度。
權(quán)利要求
1.一種電波鐘秒同步信號提取電路，其包括一高頻信號接收器，其外接一檢波電容，其特征在于該電波鐘秒同步信號提取電路進(jìn)一步包括一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，一數(shù)字濾波器及一秒同步生成器，該模數(shù)轉(zhuǎn)換器電連接至該高頻信號接受器與該檢波電容的接點，其用于對該高頻信號接收器內(nèi)部解調(diào)出的模擬時間信號進(jìn)行采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換，該數(shù)字濾波器用于對該采樣信號進(jìn)行濾波，該秒同步生成器用于從濾波后的信號中提取秒同步信息并生成秒同步信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電波鐘同步信號提取電路，其特征在于 該數(shù)字濾波器為梳狀濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電波鐘同步信號提取電路，其特征在于該 梳狀濾波器的濾波運算公式為Cmn=aX+ (l-a) Cmoi-u其中，n為秒序列號，m為一秒內(nèi)數(shù)據(jù)序列號，x為輸入信號值，a為濾波系數(shù)， C為運算結(jié)果。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電波鐘同步信號提取電路，其特征在于-其進(jìn)一步包括一內(nèi)存單元，其用于存儲經(jīng)該梳狀濾波器濾波后的數(shù)據(jù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電波鐘同步信號提取電路，其特征在于-該電波鐘同歩信號提取電路進(jìn)一步包括一中央處理器，該秒同步生成器包 括-:計數(shù)器、 一上升沿位置檢測器及一寄存器，該秒同步生成器從該內(nèi)存 單元中讀出數(shù)據(jù)，從該數(shù)據(jù)中檢測出上升沿的位置，并將該位置地址存入該 寄存器中，該中央處理器從該寄存器中讀出上升沿的位置，并根據(jù)需要設(shè)定該計數(shù)器 的復(fù)位值，從而產(chǎn)生所需秒同步脈沖。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電波鐘同步信號提取電路，其特征在于-其進(jìn)一步包括一總線，該梳狀濾波器、該中央處理器、該秒同步生成器皆 與該總線連接，通過該總線來通信。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電波鐘同步信號提取電路，其特征在于 進(jìn)一步包括一時鐘發(fā)生器，其為該模數(shù)轉(zhuǎn)換器、該存儲器、該梳狀濾波器 及該中央處理器提供時鐘信號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電波鐘同步信號提取電路，其特征在于 該模數(shù)轉(zhuǎn)換器、該時鐘發(fā)生器、該梳狀濾波器、該內(nèi)存單元、該中央處理 器及該秒同步生成器皆集成于一個芯片中，形成一單芯片系統(tǒng)。
9. 一種電波鐘秒同步信號提取方法，其步驟包括a. 從高頻信號接受器與檢波電容的接點讀取檢波后的基帶時間信號；b. 利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將該基帶時間信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；c. 利用數(shù)字濾波器對該數(shù)字信號進(jìn)行濾波以濾除噪聲；d. 秒同步生成器從濾波后的信號中提取秒同步信號，生成秒同步脈沖。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電波鐘同步信號提取方法，其特征在于 該數(shù)字濾波器為梳狀濾波器，其濾波運算公式為Cmn = aX+ (l-a) Cm m—)其中，i]為秒序列號，m為一秒內(nèi)數(shù)據(jù)序列號，x為輸入信號值，a為濾波系數(shù)， C為運算結(jié)果。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電波鐘同步信號提取方法，其特征在于 該濾波器將當(dāng)前秒運算結(jié)果存入該內(nèi)存單元中，通過存儲于該內(nèi)存單元的 運算結(jié)果對下一秒的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波運算。
12.根據(jù)權(quán)利要求ll所述的電波鐘同步信號提取方法，其特征在于: 該秒同步生成器包括一計數(shù)器、 一上升沿位置檢測器及一寄存器，該秒同 步生成器從該內(nèi)存單元中讀出數(shù)據(jù)，從該數(shù)據(jù)中檢測出上升沿的位置，并 4每該位置地址存入該寄存器中，通過一中央處理器從該寄存器中讀出上升沿的位置， 并根據(jù)需要設(shè)定該計數(shù)器的復(fù)位值，從而產(chǎn)生所需秒同步脈沖。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電波鐘秒同步信號提取電路，其包括一高頻信號接收器、一外接于該高頻信號接收器的檢波電容、一模數(shù)轉(zhuǎn)換器、一數(shù)字濾波器及一秒同步生成器。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器電連接至該高頻信號接受器與該檢波電容的接點，其用于對該高頻信號接收器內(nèi)部解調(diào)出的模擬時間信號進(jìn)行采樣及模數(shù)轉(zhuǎn)換，該數(shù)字濾波器用于對該采樣信號進(jìn)行濾波，該秒同步生成器用于從濾波后的信號中提取秒同步信息并生成秒同步信號。本發(fā)明的電波鐘秒同步信號提取電路可有效的提取秒同步信號，提高電波鐘的靈敏度。本發(fā)明還提供一種電波鐘秒同步信號提取方法。
文檔編號G04C11/00GK101105685SQ200610061639
公開日2008年1月16日 申請日期2006年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月14日
發(fā)明者欣 劉, 李問杰 申請人:深圳市菲特數(shù)碼技術(shù)有限公司