获取电波授时信号的装置和方法

专利名称：获取电波授时信号的装置和方法
技术领域：
本发明涉及微电子领域，尤其涉及一种获取电波授时信号的装置和方法。
背景技术：
随着科学技术的发展，出现了电波对时技术。电波对时技术指的是采用电波授时 (Radio Controlled Clock，简称RCC)信号校正时间的技术。RCC信号中携带有年月日和 时分秒等时间信息，由于RCC信号中携带的时间信息非常准确，因此采用电波对时技术校 正后的时间也非常准确。各国采用的RCC信号的时间编码方式和发射载波频率不尽相同， 以我国为例，时间编码采用BPC码，发射载波频率为68. 5kHz。由于人们消费需求的提高，在普通收音机中加入电波对时功能也在逐渐普及。现 在普通收音机中采用模拟接收和解调方法获取RCC信号。但是，模拟接收和解调方法的可
靠性较差。

发明内容
本发明提供一种获取电波授时信号的装置和方法，用以实现提高RCC信号接收和 解调的可靠性。本发明提供一种获取电波授时信号的装置，包括接收电路，用于对接收的模拟调幅电波授时信号进行处理得到数字调幅电波授时
信号；解调电路，与所述接收电路连接，用于对所述数字调幅电波授时信号进行解调处 理得到电波授时信号。本发明还提供一种获取电波授时信号的方法，包括对接收的模拟调幅电波授时信号进行处理得到数字调幅电波授时信号；对所述数字调幅电波授时信号进行解调处理得到电波授时信号。 在本发明中，对接收的模拟调幅RCC信号进行处理得到数字调幅RCC信号，对数字 调幅RCC信号进行解调处理得到RCC信号，从而采用数字处理方法获取了 RCC信号，由于数 字处理方法比模拟处理方法的可靠性高，因此提高了 RCC信号接收和解调的可靠性。


图1为本发明获取RCC信号的装置第一实施例的结构示意图；图2为本发明获取RCC信号的装置第二实施例的结构示意图；图3为本发明获取RCC信号的装置第三实施例的结构示意图；图4为本发明获取RCC信号的方法第一实施例的流程示意图；图5为本发明获取RCC信号的方法第二实施例的流程示意图；图6为本发明获取RCC信号的方法第三实施例的流程示意图。
具体实施例方式下面结合说明书附图和具体实施方式
对本发明作进一步的描述。如图1所示，为本发明获取RCC信号的装置第一实施例的结构示意图，可以包括接 收电路11和解调电路12，解调电路12与接收电路11连接。其中，接收电路11用于对接收的模拟调幅RCC信号进行处理得到数字调幅RCC信 号。解调电路12用于对数字调幅RCC信号进行解调处理得到RCC信号。在本实施例中，接收电路11对接收的模拟调幅RCC信号进行处理得到数字调幅 RCC信号，解调电路12对数字调幅RCC信号进行解调处理得到RCC信号，从而采用数字处理 方法获取了 RCC信号，由于数字处理方法比模拟处理方法的可靠性高，因此本实施例提高 了 RCC信号接收和解调的可靠性。如图2所示，为本发明获取RCC信号的装置第二实施例的结构示意图，在 图1所示接收示意图的基础上，数字调幅RCC信号为基带信号，接收电路11可以包 括天线1101、模拟正交混频电路1102、模拟本地振荡电路1103、第一模拟低通滤波器 (Analog Low Pass Filter，简称ALPF) 1105、第二模拟低通滤波器1106、第一模数转换器 (Analog-to-Digital Converter，简称ADC) 1107、第二模数转换器1108、数字正交混频电 路1109、数字本地振荡电路1110，第一数字低通滤波器(Digital Low Pass Filter，简称: DLPF) 1112、第二数字低通滤波器1113。模拟正交混频电路1102与天线1101连接，模拟正交混频电路1102的输出端包括 第一输出支路和第二输出支路；模拟本地振荡电路1103与模拟正交混频电路1102连接； 第一模拟低通滤波器1105与第一输出支路连接；第二模拟低通滤波器1106与第二输出支 路连接；第一模数转换器1107与第一模拟低通滤波器1105连接；第二模数转换器1108与 第二模拟低通滤波器1106连接；数字正交混频电路1109与第一模数转换器1107和第二模 数转换器1108连接，数字正交混频电路1109的输出端包括第三输出支路和第四输出支路； 数字本地振荡电路1110与数字正交混频电路1109连接；第一数字低通滤波器1112的一端 与第三输出支路连接，另一端与解调电路12连接；第二数字低通滤波器1113的一端与第四 输出支路连接，另一端与解调电路12连接。可选地，为了滤除噪声，提高接收电路11的性能，接收电路11还可以包括低噪 声放大器(Low Noise Amplifier，简称LNA) 1114，连接在天线1101和模拟正交混频电路 1102之间。在接收电路11中，低噪声放大器1114对天线1101接收的模拟调幅RCC信号进行 放大，然后发送到模拟正交混频电路1102。模拟本地振荡电路1103产生两个模拟本地振 荡信号，这两个模拟本地振荡信号的相位差为90°。模拟正交混频电路1102接收经过放 大处理的模拟调幅RCC信号和两个模拟本地振荡信号并将其混频后分别通过第一输出支 路和第二输出支路输出给第一模拟低通滤波器1105和第二模拟低通滤波器1106，经过第 一模拟低通滤波器1105后发送给第一模数转换器1107，得到一个数字中频信号，该数字中 频信号的频率是Fif，经过第二模拟低通滤波器1106后发送给第二模数转换器1108，得到数 字中频信号，该数字中频信号的中心频率是Fif。两路数字中频信号发送到数字正交混频电 路1109。数字本地振荡电路1110产生两个数字本地振荡信号，这两个数字本地振荡信号 的频率是Fif并且相位差为90°。数字正交混频电路1109接收两路数字中频信号和两个数字本地振荡信号并将其混频后分别通过第三输出支路和第四输出支路发送给第一数字 低通滤波器1112和第二数字低通滤波器1113，经过第一数字低通滤波器1112的低通滤波 后，得到一路数字信号，该路数字信号为数字正交调幅RCC信号的I路信号，经过第二数字 低通滤波器1113的低通滤波后，得到一路数字信号，该路数字信号为数字正交调幅RCC信 号的Q路信号。该数字正交调幅RCC信号为基带信号，该数字正交调幅RCC信号发送给解 调电路12。可选地，接收电路11只包括天线1101、模拟正交混频电路1102、模拟本地振荡电 路1103、第一模拟低通滤波器1105、第二模拟低通滤波器1106、第一模数转换器1107、第二 模数转换器1108。可选地，接收电路11包括天线、至少一个本地振荡电路、串联连接的至少一个混 频电路、至少两个低通滤波器和至少一个模数转换器。至少一个本地振荡电路中包括至少 一个正交本地振荡电路，至少一个混频电路与天线和至少一个本地振荡电路连接，至少一 个混频电路中包括至少一个正交混频电路，至少一个正交本地振荡电路与至少一个正交混 频电路一一对应连接；混频电路的输出端的每个输出支路连接有一个低通滤波器；任一混 频电路的输入端或输出端的每个输出支路连接有一个模数转换器。进一步地，在本实施例中，解调电路12可以包括正交信号能量计算电路121、门限 检测电路122和比较判决器123。正交信号能量计算电路121与第一数字低通滤波器1112和第二数字低通滤波器 1113连接；门限检测电路122与正交信号能量计算电路121连接；比较判决器123与门限 检测电路122和正交信号能量计算电路121连接。可选地，为了提高解调电路12的性能，解调电路12还可以包括窄带滤波器124，一 端与正交信号能量计算电路121连接，另一端与门限检测电路122和比较判决器123连接。在本实施例中，正交信号能量计算电路121用于按照下式获取数字正交调幅RCC 信号的能量信号I2+Q2其中，I为数字正交调幅RCC基带信号的各个离散信号的I路信号，Q为数字正交 调幅RCC基带信号中的各个离散信号的Q路信号。门限检测电路122用于获取能量信号中 的每个离散信号的门限值。比较判决器123用于根据门限值，对能量信号进行判决，得到 RCC信号。优选地，当能量信号的离散信号大于其门限值时，比较判决器123输出数据1，当 能量信号的离散信号小于或等于其门限值时，比较判决器123输出数据0。优选地，离散信号的门限值可以根据预定时间窗内的能量信号的最大值得到，优 选地，该最大值回退3dB作为该离散信号的门限值；可选地，该离散信号的门限值还可以是 预定时间窗内的能量信号的平均值。该预定时间窗可以根据实际情况进行选择，例如0.5 秒、1秒或2秒等等。在解调电路12中，首先经过正交信号能量计算电路121得到能量信号，再经过窄 带滤波器124，对带外噪声进一步抑制。门限检测电路122检测出能量信号中的每个离散信 号的门限值，然后比较判决器123根据门限值，对能量信号进行比较判决得到RCC信号。比 较判决器123将RCC信号送给外围MCU，外围MCU根据时间编码的协议，对该RCC信号进行 解码，即可得到时间信息。
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进一步地，在本实施例中，门限检测电路122可以包括时间窗计数器1221、最大值 检测电路1222和门限计算电路1223。时间窗计数器1221与窄带滤波器IM连接；最大值 检测电路1222与时间窗计数器1221连接；门限计算电路1223的一端与最大值检测电路 1222连接，另一端与比较判决器123连接。时间窗计数器1221用于设定预定时间窗。最大值检测电路1222用于对于能量信 号中的每个离散信号，获取预定时间窗内的能量信号的最大值。门限计算电路1223用于根 据最大值，获取该离散信号的门限。优选地，门限计算电路1223将最大值回退3dB作为该 离散信号的门限。进一步地，在本实施例中，接收电路11和解调电路12可以集成在一个芯片上。在本实施例中，接收电路11对接收的模拟调幅RCC信号进行处理得到数字调幅 RCC信号，解调电路12对数字调幅RCC信号进行解调处理得到RCC信号，从而采用数字处理 方法获取了 RCC信号，由于数字处理方法比模拟处理方法的可靠性高，因此本实施例提高 了 RCC信号接收和解调的可靠性。如图3所示，为本发明获取RCC信号的装置第三实施例的结构示意图，在图1所示 结构示意图的基础上，接收电路11可以包括天线1101、第一模拟混频器1115、第一带通滤 波器1116、第二模拟混频器1117、第二带通滤波器1118、第三模数转换器1119、外部晶体振 荡器(External Crystal Oscillator，简称XTAL) 1120 和倍频电路 1121。其中，第一模拟混频器1115与天线1101和倍频电路1121连接，倍频电路1121与 外部晶体振荡器1120连接。第一带通滤波器1116与第一模拟混频器1115连接，第二模拟 混频器1117与第一带通滤波器1116和外部晶体振荡器1120连接，第二带通滤波器1118 与第二模拟混频器1117连接，第三模数转换器1119与第二带通滤波器1118连接。可选地，为了提高接收电路11的性能，接收电路11还可以包括第三带通滤波器 1122、第一可变增益放大器(Variable Gain Amplifier，简称VGA) 1123和第二可变增益放 大器11M。其中，第三带通滤波器1122连接在天线1101和第一模拟混频器1115之间，第 一可变增益放大器1123连接在第一带通滤波器1116和第二模拟混频器1117之间，第二可 变增益放大器IlM连接在第二带通滤波器1118和第三模数转换器1119之间。进一步地，在本实施例中，解调电路12可以包括数字载波恢复电路124、数字混频 器125、数字低通滤波器126、判决电路127和时钟提取电路128。数字载波恢复电路IM 与接收电路11连接，数字混频器125与接收电路11和数字载波恢复电路IM连接，数字低 通滤波器126与数字混频器125连接，时钟提取电路1 与低通滤波器1 连接，判决电路 127与数字低通滤波器1 和时钟提取电路1 连接。在接收电路11中，天线1101接收模拟调幅RCC信号。模拟调幅RCC信号经过第三 带通滤波器1122滤除带外噪声。外部晶体振荡器1120产生本地振荡信号，该本地振荡信 号同时为倍频电路1121提供参考时钟，倍频电路1121输出的信号发送给第一模拟混频器 1115。第一模拟混频器1115接收第三带通滤波器1122发送的射频信号和倍频电路1121发 送的信号并将其混频后得到模拟信号，该模拟信号经过第一带通滤波器207，得到第一模拟 中频信号，第一模拟中频信号经过第一可变增益放大器1123后送到第二模拟混频器1117。 第二模拟混频器1117接收第一模拟中频信号和外部晶体振荡器1120发送的本地振荡信 号并将其混频后发送给第二带通滤波器1118，经过第二带通滤波器1118得到第二模拟中频信号，第二模拟中频信号经过第二可变增益放大器11 放大后发送给第三模数转换器 1119，经过第三模数转换器得到一个数字中频信号，该数字中频信号发送给解调电路12进 行解调。在解调电路12中，该数字中频信号经过数字载波恢复电路1 后，得到载波信号， 数字混频器125接收数字中频信号和载波信号，将其混频后发送给数字低通滤波器126，经 过数字低通滤波器1 得到数字基带信号，该数字基带信号发送给判决电路127和时钟提 取电路128，时钟提取电路1 从数字基带信号中提取时钟信号并将该时钟信号发送给判 决电路127，判决电路127采用该时钟信号对数字基带信号进行抽样，然后对抽样后的信号 进行判决，输出RCC信号。优选地，当抽样后的信号大于0时，判决电路1 输出数据1，当 抽样后的信号小于或等于0时，判决电路1 输出数据0。判决电路127将RCC信号送给外 围MCU，外围MCU根据时间编码的协议，对该RCC信号进行解码，即可得到时间信息。可选地，接收电路11只包括第三模数转换器1119。可选地，接收电路11只包括天线1101、第一模拟混频器1115、第一带通滤波器 1116、第三模数转换器1119和外部晶体振荡器1120。可选地，接收电路11包括天线、至少一个本地振荡电路、串联连接的至少一个混 频电路、至少一个带通滤波器和一个模数转换器。至少一个混频电路与天线和至少一个本 地振荡电路连接；每个混频电路的输出端连接有一个带通滤波器；任一混频电路的输入端 或输出端连接有一个模数转换器。在本实施例中，接收电路11对接收的模拟调幅RCC信号进行处理得到数字调幅 RCC信号，解调电路12对数字调幅RCC信号进行解调处理得到RCC信号，从而采用数字处理 方法获取了 RCC信号，由于数字处理方法比模拟处理方法的可靠性高，因此本实施例提高 了 RCC信号接收和解调的可靠性。如图4所示，为本发明获取RCC信号的方法第一实施例的流程示意图，可以包括如 下步骤步骤41、接收电路对接收的模拟调幅RCC信号进行处理得到数字调幅RCC信号；步骤42、解调电路对数字调幅RCC信号进行解调处理得到RCC信号。在本实施例中，接收电路11对接收的模拟调幅RCC信号进行处理得到数字调幅 RCC信号，解调电路12对数字调幅RCC信号进行解调处理得到RCC信号，从而采用数字处理 方法获取了 RCC信号，由于数字处理方法比模拟处理方法的可靠性高，因此本实施例提高 了 RCC信号接收和解调的可靠性。如图5所示，为本发明获取RCC信号的方法第二实施例的流程示意图，在图4所示 流程示意图的基础上，步骤41具体可以为如下步骤步骤51、接收电路对接收的模拟调幅RCC信号进行正交变频处理、低通滤波处理 和数字化处理得到数字正交调幅RCC信号；具体地，接收电路可以先对模拟调幅RCC信号进行模拟正交变频处理和低通滤波 处理，再进行数字化处理；接收电路也可以先对模拟调幅RCC信号进行数字化处理，再进行 数字正交变频处理和低通滤波处理；接收电路还可以先对模拟调幅RCC信号进行模拟正交 变频处理和低通滤波处理，再进行数字化处理，再进行数字正变频处理和低通滤波处理。在图4所示流程示意图的基础上，步骤42可以包括如下步骤
步骤52、解调电路获取数字正交调幅RCC信号的能量信号；具体地，解调电路按照下式获取数字正交调幅RCC信号的能量信号I2+Q2其中，I为数字正交调幅RCC信号的各个离散信号的I路信号，Q为数字正交调幅 RCC信号中的各个离散信号的Q路信号；步骤53、解调电路获取能量信号中的每个离散信号的门限值；具体地，对于能量信号中的每个离散信号，解调电路获取预定时间窗内的包括该 离散信号的能量信号的最大值，根据该最大值，获取该离散信号的门限值；优选地，该最大 值回退3dB作为该离散信号的门限值。可选地，对于能量信号中的每个离散信号，解调电路 还可以获取预定时间窗内的能量信号的平均值作为该离散信号的门限值。步骤M、解调电路根据门限值，对能量信号进行判决，得到RCC信号；优选地，当能量信号的离散信号大于其门限值时，解调电路输出数据1，当能量信 号的离散信号小于或等于其门限值时，解调电路输出数据0。在本实施例中，接收电路11对接收的模拟调幅RCC信号进行处理得到数字调幅 RCC信号，解调电路12对数字调幅RCC信号进行解调处理得到RCC信号，从而采用数字处理 方法获取了 RCC信号，由于数字处理方法比模拟处理方法的可靠性高，因此本实施例提高 了 RCC信号接收和解调的可靠性。如图6所示，为本发明获取RCC信号的方法第三实施例的流程示意图，在图4所示 流程示意图的基础上，步骤41具体可以为如下步骤步骤61、接收电路对接收的模拟调幅RCC信号进行变频处理、带通滤波处理和数 字化处理得到数字调幅RCC信号；具体地，接收电路可以对接收的模拟调幅RCC信号先进行变频处理和带通滤波处 理，再进行数字化处理；接收电路还可以对接收的模拟调幅RCC信号先进行数字化处理，再 进行变频处理和带通滤波处理；接收电路还可以对接收的模拟调幅RCC信号先进行变频处 理和带通滤波处理，再进行数字化处理，再进行变频处理和带通滤波处理；可选地，接收电路也可以对接收的模拟调幅RCC信号只进行数字化处理。在图4所示流程示意图的基础上，步骤42可以包括如下步骤步骤62、解调电路根据数字调幅RCC信号恢复出载波信号；步骤63、解调电路将载波信号和数字调幅RCC信号进行变频处理和低通滤波处理；步骤64、解调电路对低通滤波处理后的信号进行抽样判决，得到RCC信号；优选地，当抽样后的数字调幅信号大于0时，解调电路输出数据1，当抽样后的数 字调幅信号小于或等于0时，解调电路输出数据0。在本实施例中，接收电路11对接收的模拟调幅RCC信号进行处理得到数字调幅 RCC信号，解调电路12对数字调幅RCC信号进行解调处理得到RCC信号，从而采用数字处理 方法获取了 RCC信号，由于数字处理方法比模拟处理方法的可靠性高，因此本实施例提高 了 RCC信号接收和解调的可靠性。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照 较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的 技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种获取电波授时信号的装置，其特征在于，包括接收电路，用于对接收的模拟调幅电波授时信号进行处理得到数字调幅电波授时信号；解调电路，与所述接收电路连接，用于对所述数字调幅电波授时信号进行解调处理得 到电波授时信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数字调幅电波授时信号为数字正交 调幅电波授时信号，所述接收电路包括天线；至少一个本地振荡电路，所述至少一个本地振荡电路中包括至少一个正交本地振荡电路；串联连接的至少一个混频电路，与所述天线和所述至少一个本地振荡电路连接，所述 至少一个混频电路中包括至少一个正交混频电路，所述正交本地振荡电路与所述正交混频 电路一一对应连接；至少两个低通滤波器，所述混频电路的输出端的每个输出支路连接有一个低通滤波器；至少一个模数转换器，任一混频电路的输入端或输出端的每个输出支路连接有一个模 数转换器。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述接收电路包括 天线；模拟正交混频电路，与所述天线连接，所述模拟正交混频电路的输出端包括第一输出 支路和第二输出支路；正交模拟本地振荡电路，与所述模拟正交混频电路连接； 第一模拟低通滤波器，与所述第一输出支路连接； 第二模拟低通滤波器，与所述第二输出支路连接； 第一模数转换器，与所述第一模拟低通滤波器连接； 第二模数转换器，与所述第二模拟低通滤波器连接；数字正交混频电路，与所述第一模数转换器和所述第二模数转换器连接，所述数字正 交混频电路的输出端包括第三输出支路和第四输出支路； 正交数字本地振荡电路，与所述数字正交混频电路连接；第一数字低通滤波器，一端与所述第三输出支路连接，另一端与所述解调电路连接； 第二数字低通滤波器，一端与所述第四输出支路连接，另一端与所述解调电路连接。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述解调电路包括正交信号能量计算电路，与所述接收电路连接，用于按照下式获取所述数字调幅电波 授时信号的能量信号 I2+Q2其中，I为所述数字正交调幅电波授时信号中的各个离散信号的I路信号，Q为所述数 字正交调幅电波授时信号中的各个离散信号的Q路信号；门限检测电路，与所述正交信号能量计算电路连接，用于获取所述能量信号中的每个 离散信号的门限值；比较判决器，与所述门限检测电路和所述正交信号能量计算电路连接，用于根据所述 门限值，对所述能量信号进行判决，得到所述电波授时信号。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述门限检测电路包括时间窗计数器，与所述正交信号能量计算电路连接，用于设定预定时间窗；最大值检测电路，与所述时间窗计数器连接，用于对于所述能量信号中的每个离散信 号，获取所述预定时间窗内能量信号的最大值；门限计算电路，一端与所述最大值检测电路连接，另一端与所述比较判决器连接，用于 根据所述最大值，获取所述离散信号的门限。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述接收电路和所述解调电路集成在一 个芯片上。
7.一种获取电波授时信号的方法，其特征在于，包括对接收的模拟调幅电波授时信号进行处理得到数字调幅电波授时信号；对所述数字调幅电波授时信号进行解调处理得到电波授时信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对接收的模拟调幅电波授时信号进 行处理得到数字调幅电波授时信号具体为对接收的模拟调幅电波授时信号进行正交变频处理、低通滤波处理和数字化处理得到 数字正交调幅电波授时信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对所述数字调幅电波授时信号进行 解调处理得到电波授时信号包括按照下式获取所述数字正交调幅电波授时信号的能量信号I2+Q2其中，I为所述数字正交调幅电波授时信号的各个离散信号的I路信号，Q为所述数字 正交调幅电波授时信号中的各个离散信号的Q路信号；获取所述能量信号中的每个离散信号的门限值；根据所述门限值，对所述能量信号进行判决，得到所述电波授时信号。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述获取所述能量信号中的每个离散信 号的门限值具体为对于所述能量信号中的每个离散信号，获取预定时间窗内的能量信号的最大值，根据 所述最大值，获取所述离散信号的门限值。
全文摘要
本发明涉及一种获取电波授时信号的装置和方法。其中，所述装置包括接收电路，用于对接收的模拟调幅电波授时信号进行处理得到数字调幅电波授时信号；解调电路，与所述接收电路连接，用于对所述数字调幅电波授时信号进行解调处理得到电波授时信号。所述方法包括对接收的模拟调幅电波授时信号进行处理得到数字调幅电波授时信号；对所述数字调幅电波授时信号进行解调处理得到电波授时信号。本发明可以提高RCC信号接收和解调的可靠性。
文档编号G04G7/02GK102109814SQ20101062407
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者李振 申请人:北京昆腾微电子有限公司