民用无线电标准钟表制造技术

本发明专利技术民用无线电标准钟表，涉及无线电授时及电子校时技术。为了解决目前各种电子钟表校调精度不高，并存在积累误差等问题，本发明专利技术公开了一种强台自动搜索及对广播报时信号进行频率、宽度和间隔综合检测，可靠提取整时信号的方法，并依此方法由强台自动搜索系统和报时信号检测提取系统组成的新型钟表，使钟表的时间精度优于１秒，简便可靠，实用性强，极易推广。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术公开了一种民用无线电标准钟表，涉及无线电授时和电子校时技术，国际专利分类号为G04G。目前，电子计时钟表十分普及。该类钟表多采用石英晶体振荡源，因易受环境温度等因素的影响，误差通常可达每天0.5到1钞，时间一长，积累误差就不容忽视，因此校调工作就必不可少而且十分重要。现在主要利用无线电传递的时间信号为基准进行人工校调和自动校调。应用无线电传递时间信号的手段主要有(1)长波信号稳定，定时精度高(达微秒级)，但是需建立专用的发射台，花费较高，且信号覆盖半径一般只能达到1000多公里。(2)短波信号覆盖面广(一跳天波达4000公里)，接收简易，但是短波信号的传递受电离层信道变化影响大，常常不稳定。(3)电视信号稳定，但各电视台覆盖范围小，信号特征不一，接收较为复杂，难以实现大范围覆盖。(4)卫星信号稳定，覆盖范围大，精度高，但接收设备较昂贵，需架设室外天线接收信号。(5)无线电广播主要指中波、调频广播整点报时信号，这是人们日常生活中最常用的人工校调钟表的手段。它的信号较稳定，但时间精度较低(发播精度0.01到0.05钞)，信号格式简单，只有整点报时；各广播台覆盖范围较小，但接收设备非常简单。在利用上述无线电手段传递时间的方法中，除无线电广播外，其他手段常用于国防、工程和科研等需要较高精度时间的领域。在民用上，人们一般采用广播报时信号及电视台显示的时间信号进行人工校调，但人工校调不仅麻烦，而且精度也低。在利用其它无线电手段传递时间信号大区域校调民用钟表，目前尚未见产品报道。对于采用广播报时信号提取时间信息来控制时钟，人们也做了许多努力。但由于广播电台(中波或调频)的覆盖半径较小(几十到一、二百公里)，通常采用不同台不同频率交叉覆盖，故在不同地方需人工调收不同的电台频率。此外，广播报时信号只有整点报时，信号简单，目前采用的滤波、鉴宽等处理方法常不能很好排除各种干扰，可靠提取时间信息。这可能是当前还未见大量采用广播报时信号控制钟表的产品问世的主要原因。本专利技术旨在解决目前电子计时钟表校调工作中较多技术难题和矛盾，提供一种利用现有无线电广播报时信号对钟表进行自动校调的简便可靠的方法，并依此方法提供一种新型的民用无线电标准钟表，使该钟表长期工作无积累误差，与标准时间信号相比，误差优于1秒。本专利技术的目的是这样实现的(1)采用一种对无线电广播报时信号从其频率、宽度和间隔等综合参量检测中提取整时信号的方法。(2)由强台自动搜索系统完成在不同地区自动寻找到当地信号最强的广播电台。(3)由报时信号检测提取系统按中国广播报时信号格式完成综合检测，获取可靠的整点时号，达到自动校调钟表、获得标准时间的目的。下面结合附图作进一步说明。附图说明图1为中国广播报时信号格式图。图2为强台自动搜索系统电原理图。图3为本专利技术电原理图。其中1—低音信号频率f1(800Hz)、2—高音信号频率f2(1600Hz)、3—信号宽度(信号持续时间)、4—相邻两声时间间隔、5—报时时间(10钞)、6—两相邻高音的时间间隔(3600秒)、7—电调谐广播接收机8—A/D采样器、9—单片机、10—D/A变换器、11—800Hz窄带滤波器、12—1600Hz窄带滤波器、13—LED时钟显示器、14—键盘、15—时钟掉电保持器、16—报时定时器。由图1可知，在每小时前的59分50秒开始报时，先报出五声低音，到整点时报出一声高音，并以其高音起点作为整点时刻。低音信号频率1为800Hz，误差小于0.8Hz，高音信号频率2为1600Hz，误差小于1.6Hz。低音和高音的信号宽度(持续时间)3均为0.5S，误差小于0.01S。每相邻两声时间间隔4为2S，误差小于0.1S。整点报时准确度中央广播电台优于0.01S，地方广播电台优于0.05S。因此，利用上述广播电台报时信号来满足本专利技术优于1秒的精度是没有问题的。但由于中国广播报时信号格式特别简单，每小时只有五个低音和一个高音(整点)。对这种时间信号的提取，现有的方法主要是利用窄带滤波和信号宽度鉴别，例如对整点1600Hz窄带滤波后的信号宽度大于0.4S以上，就认为是整点信号。也有对整点前的五个低音滤波整形后计数，作为判断整点信号的前提条件。总之，这些方法一般均用脉冲数字电路完成。在实际中，由于广播电台信号中存在与报时信号相同频率和宽度的信号或干扰，并且往往在报时开始时有音乐播放，从而对报时信号形成干扰。基于这些情况，用上述传统方法处理常会引起误判或漏判整点信号，长期工作时难以达到可靠提取整点信号的要求。为了解决上述困难，本专利技术提出了一种对广播报时信号进行频率、宽度、时间间隔综合检测分析，自动可靠提取时号的方法。具体为用中心频率为800Hz和1600Hz的二个窄带滤波器11和12分别提取低音和高音报时信号完成频域检测；用单片机内定时器测量低音、高音信号的起止时间，实现信号宽度3检测；用定时器和秒计数器对低音到低音，低音到高音，高音到高音(即二个整点高音信号)之间的时间间隔进行测量。也就是说，在出现六个持续时间均为0.5S、相距2秒间隔的信号，且前五个为800Hz低音而第六个为1600Hz高音时，就被认为是1个有效的整时信号；如果在3600秒又有一个有效整时信号时，立即对时钟校调将分、秒清零。由于这种综合检测提取广播报时信号的方法，充分利用了现有广播报时信号的一切特征，具有很高的可靠性。实际上在民用钟表中，一天只需校调几次，其他时间由钟表保持，就能使日误差优于1秒。因为每天有24个整时，考虑各种因素，每天找出几次满足上述条件的整时信号去校调钟表是没有问题的。在技术上，对频率宽度、时间间隔的检测参数相比信号格式参数需要有一定放宽，放宽的范围是保证既不错判又不丢失为原则。显然，这种自动校调钟表方法要求第一次应将钟表的时间误差用人工调到半小时以内，即时间的自动校调范围为±30分钟。2、现有的对广播报时信号提取方案均采用人工找台，这种方法带来二个问题(1)变换不同地方后需人工再调整当地接收的广播信号；(2)即使在同一地方，广播接收机工作一段时间后，由于元器件、温度等因素会引起原收到的台失谐，信号变弱甚至收不到，若无人工再调整，将无法再获得报时信号。为解决这二个问题，本专利技术提出了利用电调谐广播接收机7，A/D采样器8，D/A数模变换器10和单片机9等构成广播接收强台自动搜索系统，保证对当地强台的报时信号准确可靠接收。其工作原理如下由图2可知，电调谐广播接收机7与通常的中波调幅或调频收音机原理相同，它能输出检波后的音频信号，并给出信号强度指示电压。不同的是它能用电压控制，进行接收频率的调整。单片机9输出一个数字量，经D/A变换器10变换成模拟电压去驱动接收机7改变接收频率，接收机7输出的信号强度值被A/D采样器8采样进入单片机。这样，通过从频段低端到高端逐点搜索可获得一条接收信号强度随接收频率变化的曲线。单片机9从中很容易分析获得各广播信号对应的驱动D/A变换器10的数字量。也就是说，可收到的每个广播电台与相应的单片机9中一个数字量对应起来，再找出最强信号对应的一个数字量，经D/A变换器10变换成模拟电压去控制广播接收机7，从而完成强台信号的自动搜索与接收。3、作为实例，图3具体给出了本专利技术利用广播报时信号控制一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
民用无线电标准钟表，采用一种强台自动搜索及对无线电广播报时信号从频率、宽度和间隔等综合参量检测中提取整时信号的方法，其特征在于不仅根据广播报时信号格式对低音和高音信号频率（１）和（２）、信号宽度（信号持续时间）（３）进行检测，而且对两个相邻信号的时间间隔（４）及高音到高音（二个整点高音信号）的时间间隔（３６００Ｓ）（６）进行检测。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：宁百齐，金陶，陈炘，
申请(专利权)人：中国科学院武汉物理与数学研究所，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]