DE19538913C2 - Funkuhr-Empfänger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Funkuhr-Empfänger.

Hinsichtlich der Funktion einer Funkuhr und ihrer Auslegung als Konsumuhr wird auf die EP- 180 155 B1 Bezug genommen. Weil eine elektrische Antenne auf die Langwellen- Trägerfrequenz von einigen Kilometern Wellenlänge angestimmt werden müßte, wenn nicht besondere Schaltungsmaßnahmen zum Einsatz einer Verkürzten Stabantenne getroffen werden (vgl. DE 37 01 378 A1), sind handelsübliche Funkuhren durchweg mit auf die Trägerfrequenz für die Verbreitung eines Zeittelegrammes abgestimmten Langwellen-Ferritkern-Antennen aus­ gestattet, die bei vergleichsweise kleinem Aufbau bereits große Empfindlichkeit erbringen. Unter ungünstigen Betriebsbedingungen ist aber die magnetische Antenne kaum verwendbar. Darüber hinaus ist sie auch gegen elektromagnetische Störeinflüsse wie von elektromechani­ schen Schaltstrecken oder aus nahebei betriebenen Prozessoren empfindlich; und als Ferritan­ tenne ist sie außerdem so richtungsempfindlich, daß bei mobilem Einsatz die schwankende Empfangsamplitude eine ununterbrochene, störfreie Demodulation der mit dem Zeittelegramm amplitudenmodulierten Trägerfrequenz praktisch unmöglich macht. Letzteres stört insbesonde­ re dann, wenn auf ständige funkgesteuerte Zeitgewinnung Wert gelegt wird, wie im Falle des Protokolles eines Echtzeit-Unfallrekorders (vgl. VDE-Nachrichten Nr. 43 vom 27.10. 1989, Seite 52) zur zeitlich koordinierten Aufzeichnung individueller Meßprotokolle durch unter­ schiedliche Verkehrsteilnehmer. Der apparative und montagetechnische Aufwand für den Ein­ bau einer zusätzlichen richtungsunabhängigen und gegen elektromagnetische Störungen un­ empfindlichen Funkuhr-Stabantenne zum Speisen einer mobilen Funkuhr wäre aber erheblich.

Wegen der Störungen, die insbesondere vom Prozessor für die Ansteuerung einer elektroopti­ schen Anzeige in einem Radiowecker ausgehen, ist es aus der DE 43 18 291 A1 bekannt, den Funkuhr-Empfänger samt seiner Ferritkern-Antenne räumlich abgesetzt vom Uhrenradio zu betreiben, nämlich mechanisch aufgehängt am freien Ende einer UKW-Wurfantenne. Diese mechanische Fesselung kann dann zugleich für die elektrische Übermittlung der demodulierten Empfangsinformation an den Anzeige-Prozessor im Uhrenradio herangezogen werden.

Zur unauffälligen Ausgestaltung einer Fernseh-Zimmerantenne ist es aus der US 2596479 be­ kannt, die zwei isoliert gegeneinander nebeneinander gelegenen Hälften eines Raum-Heizkör­ pers als Dipol für den Empfang frequenzmodulierter Fernsehfrequenzen einzusetzen.

Aus der DE 909 466 bzw. aus der CH 111 044 ist es bekannt, Frequenzen, die auf einer einadrigen oder mehradrigen Leitung geführt werden, kapazitiv auszukoppeln, indem eine weitere Leitung als Gegenelektrode parallelverlaufend oder darumherumgewunden vorgesehen wird. Eine demgegenüber frequenzoptimierte Auskopplung zeigt die GB 656 853, indem dort ein zum zweiadrigen Speisekabel parallel verlaufender und einseitig an das Empfänger-Chassis angeschlossener Leiter bei einem bestimmten Bruchteil der Empfangs-Wellenlänge (gemessen ab dem Antenneneingang) über eine ohmsche Verbindung zum Antenneneingang abgezapft wird; bzw. der Empfänger-Antenneneingang wird über Koppelkapazitäten unmittelbar auf die hochfrequenzführende Doppelleitung gelegt.

Auch der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Einrichtung anzugeben, mit­ tels derer ohne großen Zusatzaufwand für die Antenne ein Empfänger betrieben werden kann, nämlich hier der Langwellenempfänger für den Funkuhrenbetrieb.

Gegenüber den aus dem Stande der Technik bekannten Maßnahmen ist der Aufwand dadurch noch einmal verringert, daß gemäß den Patentansprüchen 1 bzw. 2 der Antenneneingang des empfängers (über eine Filterschaltung, die auf die Langwellen-Trägerfrequenz der Zeittele­ gramm-Übermittlung abgestimmt ist) elektrisch an die Wassersäule in einer Haus-Sanitärinstal­ lation bzw. des Heizungs-Rohrnetzes angeschlossen wird.

Für mobilen Betrieb des Funkuhr-Empfängers dagegen ergibt sich gemäß Anspruch 3 ein ver­ gleichsweise wenig-aufwendiger Antennenanschluß, wenn der Antenneneingang des Funkuh­ ren-Empfängers (über die erwähnte Filterschaltung) unmittelbar an eine nicht auf die Träger­ frequenz des Zeittelegrammes abgestimmte Hörfunk-Antenne angeschlossen wird.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß in allen drei Fällen hinreichende Langwellenener­ gie zur Demodulation der Amplitudentastung des binärcodierten Zeittelegrammes auf den Empfänger gelangt. Während die Wassersäule mit hinreichendem Erdungswiderstand, also in nicht zu dichter Nachbarschaft zur nächsten Erdungsstelle, elektrisch angezapft wird, erfolgt ein Anschluß des Antennen-Einganges des mobilen Funkuhrempfängers (ungeachtet der Fehlanpassung etwa einer herkömmlichen UKW-Stabantenne in Bezug auf den Langwellen- Träger für das Zeittelegramm) vorteilhaft unmittelbar am Antenneneingang eines mobilen Rundfunkempfängers. Wie im Falle der elektrisch leitenden Wassersäule oder des Schuko-Lei­ ters wird auch hier der zwangsläufig vorhandene Langwellen-Energieanteil ohne besondere Anpassungsmaßnahmen über ein Trägerfrequenz-Bandfilter in einen abgestimmten Langwel­ len-Empfänger zur Demodulation des codierten Zeittelegrammes abgezweigt.

Das demodulierte binärcodierte Telegramm kann dann im Originaltakt an den Funkuhren-Pro­ zessor für die Steuerung bzw. Korrektur einer Zeitanzeige oder für die Protokollierung eines Zeitablaufes übermittelt werden, also ohne daß es hierfür des Aufwandes für eine Langwellen­ antenne und für eine Telegrammumsetzung zur Übertragungsbeschleunigung bedürfte.

Das Abzweigen des Langwellensignales vor dem Antenneneingang des Programmradios erfolgt zweckmäßigerweise mittels eines metallisch gekapselten also elektrisch abgestimmten Adap­ ters, der als flacher Baustein unmittelbar beim Radio auf dessen Antennenbuchse gesteckt wird und dann mittels eines durchgehenden Stiftes die Verbindung zur Antennenleitung wieder her­ stellt, wodurch Fehlanpassungen im wesentlichen vermieden werden.

Das auf die Trägerfrequenz abgestimmte Bandpaß-Filter vor dem Empfänger kann als Quarzfil­ ter mit infolge ohmscher Bedämpfung verbreiteter Durchlaßkurve (für die binäre Modulation des Zeittelegrammes) realisiert sein; oder als transformatorische LC-Kopplung, wobei der Abstimm-Serienkondensator im LC-Eingangsserienkreis zugleich als Gleichstromsperre für den Fall dient, daß auf einer Antennenleitung Gleichspannungspotential anstehen sollte.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vortei­ le der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Be­ rücksichtigung der Darlegungen in der Kurzfassung am Ende, aus nachstehender Beschreibung von in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche blockschaltmäßig abstrahiert skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispielen zur erfindungsgemäßen Lösung. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 den Anschluß eines Funkuhren-Empfängers an ein Hausinstallationssystem,

Fig. 2 das Einschalten eines Adapters zum Funkuhren-Empfänger in die Antennen­ leitung zu einem Hörfunk-Radio,

Fig. 3 eine Quarz-Filterschaltung für den Adapter und

Fig. 4 eine transformatorische Filterschaltung für den Adapter.

Zur Bereitstellung des Zeittelegrammes 28 für die Kontrolle und gegebenenfalls Korrektur der aktuellen Anzeiger 7 einer Funkuhr 16 kann auf eine gesonderte Langwellenantenne verzichtet werden, zumal z. B. eine magnetische (Ferritkern-) Antenne (mit der üblicherweise Konsumfunkuhren ausgestattet sind) durch ihre Richtungsabhängigkeit im nicht-stationär betriebenen Gerät zu Amplitutenschwan­ kungen bis hin zu Ausblendungen führen würde. Diese Effekte könnten, ebenso wie elektromagnetische Einstreuungen, eine Demodulation und damit eine Deko­ dierung der Zeittelegramme stören oder sogar unterbinden. Auf eine elektrische Langwellen-Antenne für die Funkuhr 16 wird regelmäßig verzichtet, weil die elek­ trische Antenne ohnehin nur sehr kurz und damit in starker Fehlanpassung bezüg­ lich des Langwellen-Trägers realisierbar wäre, über den die Zeittelegramme aus­ gestrahlt werden. Deshalb wird erfindungsgemäß zum stationären Betrieb der Fun­ kuhr 16 der Empfängereingang 33 über eine Filterschaltung 22 z. B. unmittelbar an eine der Leitungen des Hausinstallationsnetzes 9 angeschlossen. Bei der kann es sich um die Schutzkontaktleitung des Elektroinstallationsnetzes oder um ein Hei­ zungsrohr der Wohnraumheizung handeln, wenn deren Erdungsstellen nicht in zu dichter Nachbarschaft gelegen sind; oder es handelt sich einfach um die Wassersäu­ le 10 einer Steigleitung 11. Wenn die als Kunststoffrohr verlegt ist, dann ist als Anschlußelektrode 12 eine Abzweig-Metallmuffe (Fig. 1) im Verlaufe der Steiglei­ tung 11 zu nutzen.

Wenn dagegen eine Außen-Antenne 13 zu einem Hörfunk-Radio 14 (Fig. 2) er­ reichbar ist, dann kann erfindungsgemäß auch unmittelbar deren Antennenleitung 15 angezapft werden, die üblicherweise die Eingangsstufe 21 eines UKW-Radios 14 speist. Die Antenne 13 ist über ein abgeschirmtes Antennenkabel 15 an das Ra­ dio 14 angesteckt, dessen Wellenwiderstand an den Antennenfußwiderstand und an die Eingangsstufe 21 des Radios 14 angepaßt ist. Für UKW-Frequenzen, deren Wellenlängen in der Größenordnung von drei Metern liegen, wirkt eine Stab- Antenne 13 im allgemeinen als Lambda-Viertel-Antenne 13. Wenn diese (Stab)- Antenne 13 auch nicht auf den Langwellen-Träger des Zeittelegramms 28 abge­ stimmt ist, so nimmt sie doch trotzdem - und das richtungsunabhängig - auch Langwellenenergie auf.

Wenn die Anzapfung der Antennenleitung 15 zum Radio 14 unmittelbar an dessen Antenneneingang erfolgt, dann vorteilhafterweise mittels eines flachquader­ förmigen Adapters 17. Im metallischen und dadurch elektrisch abschirmenden Ge­ häuse 18 des Adapters 17 ist in Richtung der Gehäuse-Hauptquerschnittsebene eine Leiterplatte 19 angeordnet. Diese wird von einem Stift 20 durchquert, der zum Radio 14 hin als Stecker und zur Antennenleitung 15 hin als Buchse ausgebil­ det ist. Durch diesen kurzen Weg über die flache Distanz des Adapters 17 ist die Verstimmung des an sich homogenen Wellenwiderstandes der Antennenleitung 15 minimal, so daß bei Zwischenschaltung dieses Funkuhren-Adapters 17 keine Fehlanpassung in Hinblick auf die Eingangsstufe 21 im Radio 14 entsteht.

Die Leiterplatte 19 im Adapter 17 (Fig. 2) enthält eine an die Antennenleitung 15 elektrisch angeschlossene Filterschaltung 22, die auf die Langwellen-Träger­ frequenz der Zeittelegramm-Übermittlung (z. B. in Deutschland 77,5 kHz = Kilo­ herz) abgestimmt ist. Die in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigte Filterschaltung 22 ist bevor­ zugt gemäß Fig. 3 als Filterquarz 23 ausgelegt. Dieser wird durch einen Wider­ stand 24 bedämpft, um die Resonanzkurve und damit die Bandbreite hinreichend für die Übertragung der niederfrequenten binären Modulation zu verbreitern. Als Filterschaltung 22 zum Abzweigen der Langwellenenergie von der Antennenleitung 15 kann aber auch ein auf die Langwellen-Trägerfrequenz abgestimmter L-C- Serienkreis 25 gemäß Fig. 4 dienen, der transformatorisch (induktiv) auf einen ebenfalls hinsichtlich der Langwellen-Trägerfrequenz abgestimmten L-C- Parallelkreis 26 gekoppelt ist.

Der Adapter 17 beinhaltet ferner im Empfänger 34 den Demodulator 27, mittels dessen die binäre Modulation des Zeittelegrammes 28 rückgewonnen wird, welche die verschlüsselte aktuelle Zeit-Information darstellt. Dieses vom Demodulator 27 gelieferte Zeittelegramm 28 wird vom Adapter 17 ausgegeben und über eine zwei­ polige Datenleitung 29 direkt in den Mikroprozessor 30 der Funkuhr 16 einge­ speist, welcher eine Zeit-Protokollierung oder -Anzeige 7 und erforderlichenfalls deren Korrektur bewirkt.

Um für den Betrieb der Funkuhr 16 nicht vom Betrieb des Radios 14 abhängig zu sein, beinhaltet der Adapter 17 zweckmäßigerweise zusätzlich eine Filter- und Speicherschaltung 31 (Fig. 2) für die elektrische Versorgung der aktiven Bauele­ mente im Empfänger 34 samt seinem Demodulator 27. Die kann über eine Speise­ leitung 32 an die Spannungsversorgung für den Funkuhren-Prozessor 30 ange­ schlossen sein, so daß der Adapter 17 aus der Funkuhr 16 gespeist wird, beispiels­ weise mit ihrer Prozessor-Betriebsspannung. Unter Verwendung der (in der Zeich­ nung nicht gesondert dargestellten) Abschirmung der Datenleitung 29 als Masselei­ tung genügt für die Speiseleitung 32 ein einadriges Versorgungskabel, so daß die Funkuhr 16 mit dem Adapter 17 insgesamt nur über eine dreiadrige Leitung ver­ bunden ist.

Claims (12)

1. Funkuhr-Empfänger (34), dadurch gekennzeichnet, daß sein Antenneneingang (33) in nicht zu dichter Nachbarschaft einer Erdungsstelle über eine Filterschaltung (22) an die Wassersäule (10) eines Sanitär- oder Heizungs-Installati­ onssystemes (9) angeschlossen ist

2. Funkuhr-Empfänger (34), dadurch gekennzeichnet, daß sein Antenneneingang (33) in nicht zu dichter Nachbarschaft einer Erdungsstelle über eine Filterschaltung (22) an die Schutzkontaktleitung eines elektrischen Versorgungsnet­ zes angeschlossen ist.

3. Funkuhr-Empfänger (34) dadurch gekennzeichnet, daß sein Antenneneingang (33) über eine Filterschaltung (22) an eine nicht auf die Träger­ frequenz des Zeittelegrammes (28) abgestimmte Hörfunkantenne (13) angeschlossen ist.

4. Funkuhr-Empfänger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sein Antenneneingang (33) über ein für die Langwellen-Trägerfrequenz zur Verbrei­ tung von Zeittelegrammen (28) auf Durchgang abgestimmtes und mit verbreiteter Durch­ laßkurve für die binäre Amplitudenmodulation ausgelegtes Filter (22) angeschlossen ist.

5. Funkuhr-Empfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (22) mit einer ohmschen Bedämpfung (Widerstand 24) beschaltet ist.

6. Funkuhr-Empfänger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (22) als mittels eines Widerstandes (24) bedämpfter Filterquarz (23) ausge­ legt ist.

7. Funkuhr-Empfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (22) als transformatorische Kopplung zwischen einem L-C-Serienkreis (25) und einem L-C-Parallelkreis (26) ausgelegt ist.

8. Funkuhr-Empfänger nach Anspruch 3 und einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Adapter (17) zum Einschalten zwischen einem Radio (14) und seiner Antennenlei­ tung (15) zur Außen-Antenne (13) vorgesehen ist.

9. Funkuhr-Empfänger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (17) mit einem Empfangs-Demodulator (27) ausgestattet ist.

10. Funkuhr-Empfänger nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (17) über eine Speiseleitung (32) vom Funkuhren-Mikroprozessor (30) außerhalb des Adapters (17) betrieben ist.

11. Funkuhr-Empfänger nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (17) in einem flachen, elektrisch abschirmenden Gehäuse (18) eine Lei­ terplatte (19) enthält, die von einem Stift (20) durchquert wird, der die elektrische Verbin­ dung zwischen der Antennenleitung (15) und dem Antenneneingang (33) eines Radios (14) bildet.

12. Funkuhr-Empfänger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er über eine Datenleitung (29) zur Übertragung des demodulierten aber noch codier­ ten Zeittelegrammes an einen Funkuhren-Mikroprozessor (30) angeschlossen ist.