Спосіб прийому сигналів точного часу та приймач для здійснення способу
Власники патенту UA 2272311:
Винахід відноситься до електронної хронометрії та може бути використане в пристроях автоматичної корекції часу. Спосіб включає прийом радіосигналів магнітної антеною, їх попереднє посилення, фільтрацію корисних сигналів у паралельних ланцюгах двома кварцовими фільтрами, один з яких налаштований на суму частот несучої та амплітудно-модульованих сигналів, інший додатковий - на частоту, що несе. Після фільтрації корисні сигнали детектують. Продетектований сигнал додаткового кварцового фільтра використовують для автоматичного регулювання посилення попереднього підсилювача, а продетектований сигнал фільтра кварцового перетворюють. Технічний результат - виділення сигналів точного часу, що передаються радіостанціями, що використовують кодування "шість точок". 2 зв. та 2 з.п. ф-ли, 1 іл.
Винахід призначений для прийому сигналів точного часу, що передаються радіостанціями типу "Маяк", що використовують кодування сигналу "шість точок", і може бути використано для індикації точного часу в годиннику, для керування синхронізацією комп'ютерних мереж, систем керування рухом транспортних засобів і т.п.
Найближчим до цього рішення по технічній сутності є спосіб прийому сигналів точного часу, реалізований в приймачі амплітудно-модульованих сигналів часу (ЕР 201061, 12.11.1986), що включає прийом радіосигналів магнітної антеною, їх попереднє посилення, фільтрацію корисних сигналів сигналів, їх детектування, автоматичне регулювання посилення та перетворення корисних сигналів у цифрові вихідні сигнали. Приймач для реалізації способу містить електричний ланцюг, що складається з послідовноз'єднаних магнітної антени, попереднього регульованого підсилювача, п'єзоелектричного або кварцового фільтра, вторинного підсилювача, детектора та декодера. Вихід детектора з'єднаний із попереднім підсилювачем через формувач сигналів автоматичного регулювання підсилення. Напруга регулювання утворена від різниці між сигналом з детектора та сигналом довідкового джерела відліку сигналів. Цей приймач, також як і попередній, призначений для прийому радіосигналів, що безперервно передаються у вузькій смузі, в яких протягом однієї хвилини передається так звана телеграма часу, що містить інформацію про час і дату в бинаронной закодованої формі. Безперервність випромінюваного сигналу дозволяє ефективно керувати контуром автоматичного регулювання посилення сигналу, що приймається. Однак і цей пристрій не дозволяє приймати сигнали точного часу, що передаються радіостанціями типу «Маяк», існуючі в вузькосмуговому тракті, що передається тільки під час передачі імпульсів точного часу, що виключає можливість реалізації контуру автоматичного регулювання посилення.
Принциповим завданням цього винаходу є створення такого приймача сигналів точного часу в так званому радіокерованому годиннику, який міг би керувати їх ходом на основі сигналів, що передаються радіостанціями типу «Маяк». Радіокерований годинник є звичайним цифровим годинником з блоком радіокерування. Будь-який годинник (механічний, кварцовий, електронний), як відомо, має обмежену точність ходу. Для кварцового годинника - в межах 1 сек на день, що становить до 20 сек на місяць. Для інших видів годинникових механізмів точність ходу або така ж, або гірша. Для вирішення проблеми точного часу було придумано систему радіоуправління (радіокорекції). Суть ідеїполягає в тому, що в годинник вбудовується приймач, який «ловить» сигнал точного часу з ефіру і через блок управління коригує час на годиннику. Коригування часу за сигналами з ефіру може відбуватися до 14 разів на день. Таким чином, враховуючи всі затримки поширення сигналу точного часу і похибка самого годинника, показання радіокерованих годинників відрізняються від точного (атомного) часу не більше ніж на 500 мілісекунд.
У Європі джерелом точного часу є спеціальна вежа, розташована у Франкфурті, яка передає сигнали про час і дату безперервно на частоті 77,5 КГц у форматі DCF та покриває радіус 1000-1500 км навколо себе, тобто майже на всю Європу. В Україні таким джерелом є зрадники РБУ, що працюють на частотах 66 КГц, або радіостанція «Маяк» - на частотах 549, 576 КГц та у ФМ та ЧС діапазонах. Сигнал станцій РБУ схожий на сигнали у форматі DCF і несе інформацію про час та дату. Сигнал «Маяка» є унікальним сигналом, званим «6 точок», і використовується тільки в Україні. Пристрій кодування сигналу, що передається радіостанцією Маяк, наступне. Це 6 імпульсів, п'ять перших з яких називаються "коригуючими", наступними раз на секунду. Довжина кожного такого імпульсу становить 100 мілісекунд. Кожен із них заповнений частотою 1000 Гц. Це те саме пікання, яке ми чуємо щогодини «Маяком». Шостий імпульс називається головним і несе інформацію про точний час та значення поточної години. Опівночі довжина шостого імпульсу дорівнює 100 мс. Початок шостого імпульсу означає, що час - рівно опівночі. Тобто фронт шостого сигналу - є 00 секунд години, що починається. У кожній наступній годині після 00.00 до довжини шостого імпульсу додається по 20 мілісекунд. Таким чином, о 1 годині ночі довжина шостогоімпульсу буде 120 мілісекунд, о 2 ночі - 140 мілісекунд, о 3 - 160. О 23 годині - 560 мілісекунд. Саме ці сигнали точного часу покликане використати справжнє технічне рішення.
Технічний результат, що досягається цим винаходом, полягає у виділенні сигналів точного часу, що передаються радіостанціями, що використовують кодування сигналу «шість точок», для використання в пристроях автоматичної корекції часу.
Сутність винаходу полягає в тому, що для досягнення згаданого технічного результату в способі прийому сигналів точного часу, що включає прийом радіосигналів магнітною антеною, їх попереднє посилення, фільтрацію корисних сигналів кварцовим фільтром, вторинне посилення корисних сигналів, їх детектування, автоматичне регулювання посилення і перетворення у цифрові вихідні сигнали, при фільтрації корисних сигналів використовують додатковий кварцовий фільтр, налаштований на несучу частоту сигналів, при цьому перший кварцовий фільтр налаштовують на частоту, рівну сумі несучої та амплітудно-модульованої частот сигналів, вторинне посилення та детектування виробляють окремо після кожного фільтра, автоматичне регулювання посилення проводять після детектування несучої частоти сигналів.
Викладений спосіб реалізується в приймачі сигналів точного часу, що включає електричний ланцюг, що складається з послідовно з'єднаних магнітної антени, попереднього підсилювача, кварцового фільтра, вторинного підсилювача, детектора та декодуючого пристрою, а також формувач сигналів автоматичного регулювання підсилення, з'єднаний з попереднім підсилювачем. Згідно винаходу, для досягнення згаданого технічного результату приймач забезпечений з'єднаною зпопереднім підсилювачем додатковим електричним ланцюгом, що включає кварцовий фільтр, налаштований на несучу частоту сигналів, вторинний підсилювач і детектор, при цьому кварцовий фільтр першого ланцюга налаштований на частоту, рівну сумі несучої та амплітудно-модульованої частот сигналів, а формувач сигналів автоматичного регулювання посилення детектор додаткового ланцюга. Магнітна антена може налаштовуватися на несучу частоту сигналів і мати смугу пропускання не менше 1,5 кГц. Кварцовий фільтр першого ланцюга може налаштовуватися на частоту, що перевищує частоту сигналів, що несе, на 1000 Гц.
Сутність винаходу пояснюється кресленням, на якому представлена блок-схема приймача сигналів точного часу.
Спосіб прийому сигналів точного часу, згідно винаходу, включає прийом сигналів магнітної антеною, їх попереднє посилення, фільтрацію корисних сигналів першим кварцовим фільтром, вторинне посилення корисних сигналів і перетворення корисних сигналів цифрові вихідні сигнали. Фільтрування корисних сигналів здійснюється за допомогою додаткового кварцового фільтра, налаштованого на частоту сигналів, що несе, при цьому перший кварцовий фільтр налаштований на частоту, рівну сумі несучої і амплітудно-модульованої частот сигналів. Після кожного фільтра проводять окремо вторинне посилення відповідних сигналів та їх детектування. Автоматичне регулювання посилення проводять у ланцюзі додаткового фільтра після детектування несучої частоти сигналів.
Описаний спосіб реалізується у приймачі сигналів точного часу, що містить електричний ланцюг, що складається з послідовно з'єднаних магнітної антени 1, попереднього регульованого підсилювача 2, кварцового фільтра 3, вторинного підсилювача 4, детектора 5 ідекодуючого пристрою 6. З попереднім підсилювачем з'єднаний також додатковий електричний ланцюг, що включає також послідовно з'єднані кварцовий фільтр 7, налаштований на несучу частоту сигналів F0, вторинний підсилювач 8 і детектор 9. Кварцовий фільтр 3 налаштований на частоту F0+1000 Гц (сума -Модульованої частот сигналів). Вихід з детектора 9 з'єднаний з формувачем сигналів 10 автоматичного регулювання посилення, з'єднаним, у свою чергу, з попереднім підсилювачем 2.
Працює приймач в такий спосіб. Сигнал точного часу, що передається радіостанцією «Маяк», є серією з шести радіоімпульсів, наступних з періодом в 1 сек. Перші п'ять коригувальних імпульсів мають фіксовану тривалість 100 мс. Наростаючий фронт шостого, «головного» імпульсу служить міткою точного часу, яке тривалість несе інформацію про поточний час доби. Імпульси точного часу передаються як амплітудної модуляції тональними посилками з частотою 1000 Гц. Глибина модуляції складає 50%.
Для прийому сигналів точного часу в приймачі винаходу використовується та ж схема виділення корисної інформації, що і в відомих вищеописаних приймачах - вузькосмуговий тракт прийому на частоті, що дорівнює частоті несучої, плюс/мінус 1000 Гц (одна з бічних смуг амплітудно-модульованого сигналу). Єдине, але важлива відмінність сигналів точного часу «Маяка» від інших сигналів відомих радіостанцій у тому, що корисний сигнал у зазначеній смузі існує який завжди, лише під час передачі імпульсів точного часу, що унеможливлює реалізації контуру автоматичного регулювання посилення. Схема приймача щодо винаходу використовує два тотожні вузькосмугові тракти з єдиноюсистемою регулювання посилення. Один з них налаштовується на частоту несучої радіостанції та служить виключно для замикання петлі автоматичного регулювання посилення, а другий, налаштований на частоту згаданої бічної смуги, забезпечує виділення імпульсів точного часу. Відповідно до вищевказаного магнітна антена 1 налаштовується на частоту несучої F0 і має смугу пропускання не менше 1,5 кГц. Попередній регульований підсилювач 2 забезпечує попереднє посилення сигналу магнітної антени. Сигнали з плеч попереднього підсилювача через 2 кварцові фільтри 7 і 3, налаштовані на частоти, відповідно, F0 і F0+1000 Гц, надходять на вторинні підсилювачі, відповідно, 8 і 4 з ідентичними характеристиками. Виділений і посилений сигнал несучої після детектора 9 надходить у формувач 10 сигналів контуру автоматичного регулювання підсилення. Посилений сигнал бічної смуги проходить через детектор 5 і перетворюється детектирующим пристроєм 6 цифровий вихідний сигнал.
Описане технічне рішення може бути використане в електронному годиннику, що працює за наступною програмою.
Початок роботи – момент вставки батарейок у годинник. Включається вищезгаданий приймач ефірного сигналу на частоті 549 кГц. Власник годинника вручну встановлює час (приблизно) за допомогою кнопок "SET TIME" на тильній стороні годинника. Як тільки сигнал точного часу отримано, приймач вимикається з метою економії енергії, коригується час за спеціальною процедурою "Time adjustment", і схема впадає в сплячку на 4 год 55 хв, після цього знову вмикається і очікує сигналу точного часу 10 хв. Цикл повторюється кожні 5 годин. Якщо сигнал точного часу не надійде протягом 120 годин (24 цикли), схема переходить у режим безперервного очікування сигналу. Яктільки сигнал отримано, вся процедура повторюється.
1. Спосіб прийому сигналів точного часу, що включає прийом радіосигналів магнітної антеною, їх попереднє посилення, фільтрацію корисних сигналів кварцовим фільтром, вторинне посилення корисних сигналів, їх детектування, автоматичне регулювання посилення та перетворення корисних сигналів у цифрові вихідні сигнали, що відрізняється тим, що при корисних сигналів використовують додатковий кварцовий фільтр, налаштований на несучу частоту сигналів, при цьому перший кварцовий фільтр налаштовують на частоту, рівну сумі несучої і амплітудно-модульованої частот сигналів, вторинне посилення і детектування виробляють окремо після кожного фільтра, а автоматичне регулювання підсилення проводять після де частоти сигналів
2. Приймач сигналів точного часу, що включає електричний ланцюг, що складається з послідовно з'єднаних магнітної антени, попереднього підсилювача, кварцового фільтра, вторинного підсилювача, детектора і декодуючого пристрою, а також формувач сигналів автоматичного регулювання підсилення, що з'єднаний з попереднім підсилювачем, який відрізняється тим, забезпечений з'єднаним з попереднім підсилювачем додатковим електричним ланцюгом, що включає кварцовий фільтр, налаштований на несучу частоту сигналів, вторинний підсилювач і детектор, при цьому кварцовий фільтр першого ланцюга налаштований на частоту, рівну сумі несучої та амплітудно-модульованої частот сигналів, а формувач сигналів автоматичний з'єднаний з виходом детектора додаткового кола.
3. Приймач по п.2, який відрізняється тим, що магнітна антена налаштована на частоту сигналів, що несе, і має смугу пропускання не менше 1,5 кГц.
4.Приймач по п.2 або 3, який відрізняється тим, що кварцовий фільтр першого ланцюга налаштований на частоту, що перевищує частоту, що несе, сигналів на 1000 Гц.