DCF77

DCF77
Nesnenin görüntüsü
Mainflingen'deki verici; 200 m yüksekliğindeki direklerden üçü DCF77 için çatı kapasiteli anteni tutar.
Temel veri
Yer: Mainhausen
Ülke: Hesse
Ülke: Almanya
Rakım : deniz seviyesinden 113  m NHN
Koordinatlar: 50 ° 0 ′ 57.6 ″  N , 9 ° 0 ′ 36 ″  E
Kullanım: Zaman sinyali vericisi
Ulaşılabilirlik: Halka açık olmayan iletim sistemi
Sahip : Medya yayını
İletim sistemindeki veriler
İnşaat süresi: 1958'e kadar
Operasyon zamanı: 1959'dan beri
Dalga bandı : LW verici
Daha fazla veri
Devreye Alma : 1 Ocak 1959
İletim gücü : 50  kW
İletim frekansı : 77,5  kHz
Konum haritası
DCF77 (Hessen)
DCF77 (50 ° 0 ′ 57.6 ″ K, 9 ° 0 ′ 36 ″ D)
DCF77
Hessen'in Almanya'da Yerelleştirilmesi

Zaman sinyali DCF77 verici bir olduğunu uzun dalga vericisi içinde Mainflingen yakınlarındaki Frankfurt am , besler çoğu radyo kontrollü saatler Batı içinde Avrupa ile yasal (saat) zamanında uygulanabilir içinde Almanya .

Aktarım frekansı 77.5 k Hz . DCF77 tanımı, uluslararası tanımlama için vericiye atanan çağrı işaretidir . Bu bir parçası olan Mainflingen şanzıman sistemleri .

Saniyede bir gönderilen zaman sinyalleri , Orta Avrupa Saati veya Orta Avrupa Yaz Saati'ni bir dakika içinde iletir, diğer zaman sinyali vericilerinden farklı olarak , Dünya'nın dönüş süresi ile atom saati arasındaki dUT1 farkını iletmez . Diğer iyi bilinen zaman servisleri , İngiltere'de MSF (60 kHz), Fransa'da France Inter (162 kHz) ve Rusya'da RWM (4.996 MHz, 9.996 MHz ve 14.996 MHz), WWV, WWVB, WWVH'dir . ABD (60 kHz; 2.5, 5, 10, 15 ve 20 MHz) ve 2011 yılına kadar İsviçre'de HBG (75 kHz).

Genel olarak

Vericinin konumu ve aralığı

Mainflingen'deki verici , 50 kW'lık bir çıkışla  77,5  kHz iletim frekansında çalışır . Şanzıman direkleri , Seligenstädter Dreieck'teki A 3 ve A 45'ten görülebilir .

Braunschweig'deki Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), 1959'dan beri DCF77 üzerinden standart bir frekans ve 1973'ten beri tarih ve saat için bir veri sinyali gönderiyor . Metroloji ve Zaman Tespitinde Birimler Kanunu ile PTB yasal süreyi göstermek ve yaymakla yükümlüdür. Mainflingen'deki sistemler , T-Systems'in eski bir yan kuruluşundan doğan ve Mart 2016'dan beri mobil operatör mobilcom- debitel'e ait olan Media Broadcast GmbH tarafından işletilmektedir .

PTB tarafından geliştirilen üç ticari (biraz daha az karmaşık) atomik saatli bir kontrol cihazı, verici yerinde zaman sinyalinin üretilmesi için temel görevi görür . Bu kontrol cihazı, Braunschweig'deki PTB'nin birincil atomik saatleri ile senkronize edilir (iki sezyum saati ve iki sezyum çeşmesi ). Bu şekilde elde edilen sinyal , maksimum 10 −12'lik bir nispi standart sapma ile iletim noktasında bir doğruluğa sahiptir . Bu, 30.000 yılda bir saniyelik bir hataya karşılık gelir.

çağrı işareti

İTÜ'nün uluslararası frekans listesinde belirtilen vericinin çağrı işareti "DCF77" dir. Almanya için D, uzun dalga vericileri için C , Frankfurt'a yakınlığı nedeniyle F ve 77,5 kHz taşıyıcı frekansı için 77 sayısından türetilmiştir .

Çağrı işareti daha önce DCF77 vericisi tarafından saatte üç kez (arka arkaya iki kez) 19., 39 ve 59. dakikaların 20. ila 32. saniyeleri arasında Mors kodu olarak gönderiliyordu . Çağrı işareti, zaman damgası dizisini kesintiye uğratmadan elektronik olarak oluşturulsa da, karşılık gelen ikinci işaretçilerin sinyal-gürültü oranında bir bozulma iletildi. DCF77 sinyallerinin özel sinyal formu nedeniyle, bu sinyallerin DCF77 vericisine net bir şekilde atanması her zaman mümkün olduğundan, çağrı işaretinin iletimi, 2007'den bu yana, çağrı işaretinin iletilmesinden vazgeçilmiştir . radyo servisi .

Resepsiyon alanı

DCF77 sinyali - günün saatine ve yılın saatine bağlı olarak - yaklaşık 2000 km mesafeye kadar alınabilir. Aşırı erişim durumunda, uzun dalgaların aralığı önemli ölçüde daha büyüktür. Kanada ve Maldivler'deki saatlerin senkronize olduğu bilinen durumlar vardır.

yasal anlamı

In Zaman Yasası 1978, Physikalisch.Technische Bundesanstalt (PTB) Almanya'da yasal süre yayılması ile hazırlanmıştır. Bu görev daha önce Alman Hidrografi Enstitüsü (DHI) tarafından gerçekleştirilmişti . DCF77 aracılığıyla dağıtılan zaman bilgisi Federal Almanya Cumhuriyeti'nin resmi saatini temsil eder.Zaman Yasası 2008'de Birimler ve Zaman Yasası ile değiştirilmiştir. PTB'nin “ hukuki süreyi sunmak ve yaymak ” görevi devralındı.

sinyal

77.5 kHz'lik taşıyıcı sinyal , kontrol eden birincil atom saati ile frekans ve faz açısında senkronize edilir ve bu nedenle ayar noktası frekansından sadece küçük sapmalara sahiptir. Bir gün boyunca bu, bağıl 2 · 10 −12'den daha azdır , ortalama olarak 100 gün boyunca göreli 2 · 10 −13'ten daha azdır . Böylece zaman bilgisini değerlendirmeden çok hassas yüksek ve düşük frekanslı jeneratörler için bir kalibrasyon frekansı olarak kullanılabilir .

Güçlü rüzgarlar T antenini hareket ettirdiğinde bir sorun ortaya çıkar . Bu , alınan sinyalin ölçülebilir bir faz modülasyonunda kendini gösterir . Çok şiddetli bir fırtına ve antenin çok fazla hareket etmesi durumunda , antenin yanlış ayarlanmasına yol açarsa , verici geçici olarak hizmet dışı bırakılmalıdır .

Verici, 50 kW'lık bir nominal güç üretir ve bunun yaklaşık 30 ila 35 kW'ı anten aracılığıyla yayılır.

Yaklaşık 600 km'ye kadar olan menzilde, sinyal bir darbe olarak alınabilir. Yaklaşık 1100 km'den itibaren gökyüzü dalgası bileşeni baskındır . Vericiden 600 km ila 1100 km mesafede, yer ve gökyüzü dalgalarının alan kuvvetleri aynıysa, sinyal zaman zaman iptal edilebilir ( 15 dakika ve daha fazla sönme ). Hedef menzil 2000 km'dir (bkz. resepsiyon alanı ).

İletim yöntemi

Zaman bilgisi hem eski yöntem olan genlik kaydırmalı anahtarlama ile hem de 1983 ortalarından itibaren ve buna paralel olarak faz modülasyonu ile iletilmektedir. Genlik kaydırmalı anahtarlama ile karşılaştırıldığında, faz modülasyonu, bir saniyenin başlangıcını tanımak için on'luk birkaç güçle daha kesin olan mutlak bir zamansal çözünürlüğe izin verir. Vericinin taşıyıcı frekansı, yani 77,5 kHz de normal frekansı temsil eder.

Genlik kaydırmalı anahtarlama

Zamanın bir fonksiyonu olarak DCF77'nin genlik modülasyonlu iletim gücü

Genlik kayması, taşıyıcı genliğini her saniye yaklaşık %15'e düşürerek sinyalin negatif modülasyonu ile yapılır. Bir dakika içinde, düşüşler 0 ila 58. saniyelerin başındadır. Son saniye 59 ile azalma olmaz, bu sırada takip eden saniye (burada yine azalma ile) bir dakikanın başlangıcını (saniye 0) ve alıcıyı gösterir. senkronize olabilir. Dakika bir artık saniye içeriyorsa , ikinci 59 aynı zamanda bir düşüş içerir ve (ilave) bir saniye 60 azalma olmadan takip eder.

Saniyenin başındaki genlik düşürmenin uzunluğu bir ikili karakterin değerini ifade eder : 100 ms düşürme "0" değerini, 200 ms "1" değerini gösterir. Bu, bir dakika içinde 59 bit bilginin mevcut olduğu anlamına gelir .

0'dan saymaya başlayan bitler şu şekilde kullanılır:

bit değerlerin önemi
0 "0": yeni bir dakikanın başlangıcı
1-14 yukarı Mayıs 1977 için: Fark UT1 - imzalı numarası olarak UTC
kadar Kasım 2006: işletim
gelen bilgiler PTB (çoğunlukla 14 bit sıfır) Aralık 2006'dan beri: Hava gelen bilgiler MeteoTime felaket kontrolünden yanı sıra bilgi

15 ila 19 arasındaki ikinci işaretler, verici işlemindeki düzensizlikler ( PTB çalışanlarını uyarmak için çağrı biti ), saat dilimi hakkında bilgi içerir ve yaz saatinin başlangıcını ve bitişini ve artık saniyeleri duyurur :

bit değerlerin önemi
15. Rufbit (2003 ortasına kadar yedek anten)
16 "1": Bu saatin sonunda CET/CEST değiştirilir.
17. "01": CET
"10": CEST
18.
19. "1": Bu saatin sonuna artık saniye eklenir.

Bit 17 ve 18, bit 20'den itibaren ayrıntıların CET veya CEST'e atıfta bulunup bulunmadığını ve "01" veya "10" olduğunu belirtir.

20'den 58'e kadar olan saniyelerde, bir sonraki dakika için zaman bilgisi , en az anlamlı bitten başlayarak seri olarak BCD numaraları şeklinde iletilir . Parite bitleri verileri güvenceye almak için kullanılır ; parite eşittir. Haftanın günü, Pazartesi'nin haftanın birinci günü (ikili 001) ve Pazar'ın yedinci günü (ikili 111) olduğuna göre ISO 8601 veya DIN EN 28601 standardına göre kodlanmıştır .

Takvim yılından itibaren sadece birimler ve onluklar aktarılır, 2004 yılı 04 olarak geçer.

bit önem
20. "1": Başlangıç ​​zamanı bilgisi
21 Dakika
(bir)		 1 için bit
22. 2 için bit
23 4 için bit
24 8 için bit
25. Dakika
(onlar)		 10 için bit
26 20 için bit
27 40 için bit
28 parite dakikası
29 Saat
(bir)		 1 için bit
30. 2 için bit
31 4 için bit
32 8 için bit
33 Saat
(onlarca)		 10 için bit
34 20 için bit
35 parite saati
36 Takvim günü
(bir)		 1 için bit
37 2 için bit
38 4 için bit
39 8 için bit
40 Takvim günü
(onlarca)		 10 için bit
41 20 için bit
42 Hafta içi 1 için bit
43 2 için bit
44 4 için bit
45 Ay numarası
(bir)		 1 için bit
46 2 için bit
47 4 için bit
48 8 için bit
49 Ay numarası
(onlarca)		 10 için bit
50 Yıl
(bir)		 1 için bit
51 2 için bit
52 4 için bit
53 8 için bit
54 Yıl
(onlarca)		 10 için bit
55 20 için bit
56 40 için bit
57 80 için bit
58 parite tarihi

Artık saniyenin olmadığı bir dakika olması durumunda, saniye 59'da ikinci bir işaret gönderilmez. Artık saniyeli bir dakika olması durumunda, saniye 59 için "0" gönderilir ve saniye 60 için ikinci işaret gönderilmez.

Bir sonraki dakikanın zaman bilgisi her zaman iletilir. I.E. Bir sonraki dakikanın zaman bilgisi her dakika iletilir, böylece bir sonraki dakikanın 0. bitinin zaman damgası ile kontrol edilebilir ve herhangi bir hata yoksa zaman bilgisi olarak kabul edilebilir.

En azından doğru bir zaman elde etmek için bu, bir radyo saatinin kullanıcısı için alımın en az 38 saniyeden biraz fazla çalışması gerektiği anlamına gelir . Bu zaman aralığının iki saniyesi (saniye 58 ve ikinci 59'daki boşluk), alıcının yeni dakikanın başlangıcına senkronize olabilmesi için ve ayrıca parite biti içeren zaman telgrafını almak için 36 saniye gereklidir. Bununla birlikte, en geç 120 saniyelik parazitsiz alımdan sonra, saat gerekli tüm bilgilere sahip olacaktır.

İletilen eşlik bitleri, yalnızca alınan bilgilerin hata tespitine izin verir, hata düzeltmesi yoktur ve kötü alım koşullarında hatasız tespiti garanti edemez. Güvenilir zaman bilgisi elde etmek için ek önlemler alınır, örneğin zaman bilgisinin fazlalığı birbirini takip eden dakikalarda değerlendirilir.

Faz modülasyonu

Genlik modülasyonlu zaman aktarımına ek olarak, Haziran 1983'ten bu yana , saniyenin başlangıcına ilişkin bilgiler, bir saniyede 512 çip uzunluğunda bir sözde rastgele dizi (PZF) ile  taşıyıcının faz modülasyonu yoluyla iletilmektedir. yararlı bir veri bitinin süresi . Yonga dizisi, yararlı veri bitinin durumuna bağlı olarak, genlik kaydırmalı anahtarlamada olduğu gibi saniyede bir bitlik aynı kullanıcı verisi bilgisini taşır, yonga dizisi normal olarak gönderilir veya ters çevrilir.

Vasıtasıyla çapraz korelasyon sözde rastgele sekans, alıcı ucunda ikinci tesisinin başlangıç genlik modülasyonlu daha kesin olarak belirlenebilir. Ek faz modülasyonunun AM işleminde herhangi bir girişime neden olmaması için, ortalama faz konumu değişmeden kalır, yani. H. çip dizisi, saniyede toplamda birbirini iptal eden 256 zaman pozitif ve 256 zaman negatif faz kaymasına sahiptir.

Zamansal çözünürlük

Optimize edilmiş kod çözme algoritmaları ve alım filtresinde aşırı bant sınırlaması olmadan, genlik modülasyonlu ikinci işaretçilerin tam başlangıcının tanınabileceği zaman belirsizliği 100 µs'nin üzerindedir. Standart ev radyo kontrollü saatler, normal bant genişliği yaklaşık 10 Hz olan dar bantlı alıcılar kullanır ve bu nedenle, genlik modülasyonu kullanıldığında saniyenin başlangıcını yalnızca 0,1 s hassasiyetle belirleyebilir.

Sahte rastgele dizi (PZF) kullanan faz modülasyonu ve alıcıda çapraz korelasyon ile, mutlak doğruluk günün saatine ve yılın saatine bağlı olarak 6,5 μs ila 25 μs'dir, bu da zaman çözünürlüğünde bir artış anlamına gelir. genlik modülasyonlu ikinci işaretleyicilere kıyasla yaklaşık 1.000 faktör.

Ek kullanım

uyarı

1999'dan beri , örneğin afet kontrolünde veya büyük bir hasar durumunda ( kimyasal felaket , sel ) DCF77 vericisi aracılığıyla ek alarmları tetiklemek için araştırmalar ve girişimler olmuştur . Federal İçişleri Bakanlığı adına, HKW-Elektronik GmbH şirketi, afet kontrol kuruluşlarından test katılımcıları ile birlikte, sinyalin 1 ila 14'üncü işaretlerindeki alarmları bildirmek için 2003 yılının sonunda bir saha testi gerçekleştirdi . PTB'ye göre, bu test ülke çapında böyle bir sistemin güvenilirliğini başarıyla kanıtladı. 2004 yılının başında, bu testin nihai raporu ile PTB, Federal İçişleri Bakanlığı'na, nüfusu uzun vadede uyarmak için bir sistemin parçası olarak DCF77 vericisini kullanmasını tavsiye etti.

Alan testinin bit yapısı DCF77 alarm sinyali

Bir felaket durumunda halkı uyarmak için saha testi için bitlerin yapısı aşağıdaki yapıya sahiptir:

1. dakika
Kısa blok Kısa blok
Biraz hayır. 1 2 3 4. 5 6. 7. 8. 9 10 11 12. 13. 14.
önem A. D1 D2 P1 D3 P2 P3 A. D1 D2 P1 D3 P2 P3
2. + 3. dakika
Uzun blok
Biraz hayır. 1 2 3 4. 5 6. 7. 8. 9 10 11 12. 13. 14.
önem D4 D5 D6 D7 D8 D9 P4 D10 D11 D12 P5 D13 P6 P7
A: Alarm biti, adres verilerinin aşağıda iletileceğini unutmayın.
Dx: veri bitleri
Px: yedek bitler, eşlik bitleri

İletilen veriler iki kez güvence altına alındı: eşlik bitleri ve iletimin tekrarı. İlk dakikada iki kez gönderilen kısa blok, Federal Cumhuriyetin kabaca üç bölgeye bölünmesini içeriyor. İkinci ve üçüncü dakikalarda gönderilen uzun blok, kısa blokta ilçe düzeyine kadar iletilen bölgenin daha ince dağılımını içerir.

Hava durumu verileri

22 Kasım 2006'dan bu yana verici DCF77, felaket raporlarına ek olarak 1 ila 14 arasındaki ikinci işaretlerde hava durumu verilerini iletmektedir. Uygun donanıma sahip radyo saatleri, Avrupa'daki 60 bölge için dört günlük hava tahminini gösterebilmektedir. Hava durumu verileri "Meteotime" markası altında HKW-Elektronik GmbH tarafından sağlanmaktadır. Şifrenin çözülmesi için bir lisansın gerekli olduğu tescilli Meteo-Time protokolünde iletilirler.

Daha önce PTB için ayrılmış olan 1 ila 14 arasındaki ikinci işaretler kullanıldığından, eski radyo saatleri hava durumu sinyalinden etkilenmemelidir.

Ağ Zaman Protokolü

.DCFa tanımlayıcısı , zaman sunucuları için kullanılır. referans zaman kaynağı olarak standart bir DCF77 alıcısı için. Burada genlik modülasyonu değerlendirilir, faz modülasyonu değerlendirmesi .DCFp ile yapılır. indekslendi.

Ayrıca bakınız

Edebiyat

  • Peter Hetzel: Zaman bilgisi ve normal frekans . In: telekom praxis , sayı 1/1993, s. 25–36.
  • Peter Hetzel: 77.5 kHz'de uzun dalga vericisi DCF77: 40 yıllık zaman sinyalleri ve normal frekans, 25 yıllık kodlanmış zaman bilgisi . İçinde: PTB-Mitteilungen , Cilt 109, sayfa 11-18, 1999.
  • Dirk Piester, Peter Hetzel, Andreas Bauch: DCF77 ile zaman ve normal frekans dağılımı . İçinde: PTB-Mitteilungen , Cilt 114, sayfa 345–368, 2004.

İnternet linkleri

Commons : DCF77  - resim, video ve ses dosyalarının toplanması

Bireysel kanıt

  1. ↑ Dirk Piester, Peter Hetzel, Andreas Bauch: PTB Konu : DCF77 ile zaman ve normal frekans dağılımı . (PDF) İçinde: PTB-Mitteilungen . 114, No. 4, 2004, s. 348. Erişim tarihi: 10 Temmuz 2012.
  2. ↑ PTB Braunschweig: Zaman transferi nasıl çalışır? 30 Nisan 2016'da alındı
  3. ↑ PTB Braunschweig: DCF77 kontrol cihazı Erişim tarihi : 21 Ocak 2013
  4. ↑ a b Dirk Piester, Peter Hetzel, Andreas Bauch: PTB Konu : DCF77 ile zaman ve normal frekans dağılımı . (PDF) İçinde: PTB-Mitteilungen . 114, No. 4, 2004, s. 350. Erişim tarihi: 10 Temmuz 2012.
  5. ^ PTB Braunschweig: Gönderen kimliği ; erişim tarihi: 27 Nisan 2017
  6. ↑ Robert Heret, Thomas Losert: DCF77 vericisinin menzili . İçinde: Funk-Uhr Ana Sayfası . 12 Aralık 2010'da erişildi.
  7. ↑ Metrolojide Birimler ve Zamanın Belirlenmesi Hakkında Kanun , Bölüm 6, Paragraf 2, Madde 2; erişim: 29 Kasım 2017
  8. ↑ a b Meteotime sisteminin hava durumu verileri açıklaması - Sürüm 1.0. (PDF; 579 kB) (. Artık mevcut çevrimiçi) Meteo Zaman GmbH, 27 Ekim 2006, arşivlenmiş orijinal üzerinde 29 Aralık 2009 ; Erişim tarihi: 12 Aralık 2010 .
  9. ↑ zaman kodu. 6 Ocak 2020, erişim tarihi 29 Mart 2020 .
  10. ↑ a b DCF77 faz modülasyonu. 13 Temmuz 2020'de alındı .
  11. ↑ DCF77 geleceğe uygundur. Uzun dalga vericisi tarafından PTB zaman sinyali iletimi "tamamen yenilendi". Physikalisch-Technische Bundesanstalt PTB, 12 Aralık 2006, erişim tarihi 30 Nisan 2016 .
  12. ↑ Meteotime'ın HKW-Elektronik tarafından devralınması ; 5 Ocak 2017'de alındı
  13. ↑ Ağ Zaman Protokolü (NTP). NTP durumunu kontrol edin. Meinberg Funkuhren, Bad Pyrmont, 29 Ağustos 2011'de erişildi .