WikiDer > DCF77

DCF77-Antennen in Mainflingen, Deutschland

Einfacher DCF77-Empfänger

Bereich von DCF77

DCF77 ist ein Zeitsender, der von . sendet Mainflingen im Deutschland über die lange Welle auf einen Frequenz ab 77,5 kHz mit einer Leistung von 50kW sendet ein Signal in einem Umkreis von mehr als 1500km empfangen werden kann. Der Kanal wird verwaltet von der Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), eine Instanz ähnlich wie GEGEN MICH, das nationale Metrologieinstitut der Niederlande oder die RMI in Belgien.

Mit einem relativ einfachen Empfänger ist es möglich, Funkuhr um das im Ganzen zu machen Westeuropa höchstens ein paar Dutzend Millisekunden weicht ab. Das Zeitsignal von DCF77 wird von einer Zahl abgeleitet Atomuhren. Die Atomuhren am Standort Mainflingen werden regelmäßig mit den Atomuhren der PTB in Braunschweig.

Benennung

Der Name DCF77 ist eine Kennung für Funksender, die nach der Internationale Fernmeldeunion (ITU Artikel 19) Jeder grenzüberschreitende Sender sollte. Da der Sender in Deutschland ist, ist der erste Buchstabe das 'D'. Es ist ein Langwellensender und die Bezeichnung dafür ist der Buchstabe 'C'. Der Buchstabe 'F' wurde hinzugefügt, da sich dieser Langwellensender in Mainflingen befindet und er in der Nähe von Frankfurt liegt. Die aus der Sendefrequenz abgeleiteten Zahlen wurden hinzugefügt, da weitere Stationen der gleichen Kategorie (ua DCF49 der Europäischen Funk-Rundsteuerung auf 129,1 kHz) in der Nähe ebenfalls in Betrieb sind.^[1]

Das Signal

Das Funksignal ist amplitudenmoduliert mit einem Impuls pro Sekunde. Während eines solchen Pulses wird die Leistung des Trägerwelle auf 25 % reduziert. Die Impulse dauern 100Frau (eine logische 0) und 200 ms (eine logische 1). Der Beginn jedes Impulses markiert den Beginn der Sekunde. Am Ende der Minute fehlt ein Impuls, um die Grenze zwischen zwei Datenblöcken zu unterscheiden. Auf diese Weise jede Minute in 59 Bits Jahr, Monat, Tag des Monats, Wochentag, Stunden, Minuten und ob Sommerzeit geschickt. Abhängig von der zuverlässigen Erkennung des Beginns jeder Sekunde liegt die Genauigkeit in der Größenordnung von einigen zehn Millisekunden.

Der digitale Code

Die Bedeutung der Bits im Signal finden Sie in der folgenden Tabelle. Zahlen sind in BCD-Code geschickt. Das heißt, die Bits haben nacheinander die Werte 1, 2, 4, 8, 10, 20, 40, 80. Sowohl die Ziffern innerhalb einer Zahl als auch die Bits innerhalb einer Ziffer beginnen mit dem niederwertigsten (also werden die Einheiten vor den Zehnern gesendet). Für alle vorkommenden Ziffern sind je nach Bereich mehr oder weniger Bits reserviert. Für die letzten beiden Ziffern des Jahres (0 - 99) 8 Bit werden benötigt, für die Dutzende der Stunden (0 - 2) Es werden nur drei Bits benötigt. Die Drei Paritätsbits P1 (28. Sekunde, Minutencode), P2 (35. Sekunde, Stundencode) und P3 (58. Sekunde, Tag des Monats, Wochentag, Monat und Jahr) ermöglichen die Überprüfung der Gültigkeit der decodierten Zahlen: einschließlich der Parität bisschen, es gibt immer ein Ein bisschen Anzahl von Einsen im entsprechenden Code. Das wird sein sogar Parität erwähnt.

Neben der obigen Modulation enthält das Signal eine weitere, die mit . moduliert wird Phasenmodulation (PRNG). Mit diesem zusätzlichen Signal können spezielle Empfänger eine Genauigkeit von wenigen Van . erreichen Mikrosekunden erreicht wird.

Der in einer Minute gesendete Code bezieht sich auf die am Ende des Codes erreichte Zeit. Ein Code, der sich auf eine Minute nach zwölf bezieht, wird beispielsweise um Mitternacht gestartet.

Die Regelmäßigkeit der Sendung wird unweigerlich unterbrochen, wenn es eine Schaltsekunde gibt. Die Schaltsekunde wird eine Stunde vorher mit Bit 19 angesagt. Die Schaltsekunde selbst kommt zwischen Bit 58 und 59 - hier wird eine 0 übertragen.

Richtigkeit

Die Häufigkeit der Trägerwelle, 77,5 kHz, wird ebenfalls von einer Atomuhr abgeleitet und kann als hochgenaues Frequenznormal verwendet werden. Die Genauigkeit über einen Tag beträgt 1 zu 10¹², in 100 Tagen sogar 1 von 10¹³, mit einer Abweichung in Phase relativ zu koordinierte Weltzeit was nie mehr als 0,3 Mikrosekunden beträgt.

Die Genauigkeit der verarbeiteten Signale wird durch die Entfernung zwischen Sender und Empfänger beeinflusst. Wenn der Sender 1000 km entfernt ist, ist der Empfänger mehr als 3 Millisekunden hinterherhinken. Diese leichte Abweichung wird selten von Bedeutung sein. Es kann schwierig sein, dies zu korrigieren, die Entfernung zum Sender ist bekannt, aber die Laufzeit des Signals kann aufgrund von Reflexionen im Ionosphäre.^[2]

Empfänger

Betriebsgeräte mit eingebautem DCF-Empfänger

Ein DCF-Empfänger ist ein Funkempfänger, der den empfangenen Code digital zur Verfügung stellt. Da dieses Signal von geringem praktischen Nutzen ist, wird der Empfänger an eine Quarzwerk (Uhr oder Uhr). Eine solche Uhr funktioniert mit einer Zeitbasis, die auf der Frequenz von a . arbeitet Quartz Kristall basiert und stellt eine einigermaßen zuverlässige Zeit dar, sofern sie mit der tatsächlichen Zeit übereinstimmt. Sobald der DCF-Empfänger einen gültigen Zeitcode empfangen hat, kann die Uhr damit synchronisiert werden.

Die Intervalle, in denen die Uhr bei gültigem Empfang synchronisiert wird, können stark variieren. Im Vergleich zum sparsamen Quarzwerk benötigt der Empfänger relativ viel Energie. Insbesondere Zeitmesser mit begrenzter Energie (zum Beispiel weil sie von einer kleinen Batterie gespeist werden) synchronisieren sich oft nicht jede Minute mit dem Zeitzeichensender, sondern beispielsweise nur einmal pro Stunde oder sogar einmal am Tag. Manchmal wird eine relativ störungsarme Tageszeit gewählt, zum Beispiel die Synchronisation erst um 03:00 Uhr morgens. So kann es beispielsweise vorkommen, dass eine solche Uhr den Übergang von bzw. auf Sommer- oder Winterzeit fast 24 Stunden zu spät richtig anzeigt, sodass sie für einen Tag eine Stunde vor- oder zurückliegt.

Bei einem kurzen, längeren oder dauerhaften Empfangsausfall läuft eine DCF-gesteuerte Uhr auf dem eingebauten Quarz weiter. In einer solchen Situation hängt die Genauigkeit vollständig von der Genauigkeit der Kristalloszillator des Uhrwerks. Es wird viel kleiner sein als bei gutem Empfang.

Probleme

Aufgrund der langen Wellenlänge von etwa 4 Kilometern ist der Empfang manchmal problematisch; wird oft Ferritantennen verwendet, um das stärkste Signal zu empfangen. Die Frequenz von 77,5 kHz wird manchmal durch Bildschirme in der Nähe des Empfängers gestört. In solchen Fällen sollte die Antenne so weit wie möglich von der Störquelle entfernt aufgestellt werden. Einige Systeme verwenden einen separaten Empfänger, der beispielsweise an einem Fenster oder auf dem Dachboden montiert und mit einem Kabel mit der zugehörigen Uhr verbunden werden kann. Auf diese Weise kann der Ort mit der geringsten Störung ausgewählt werden.

Während Sturm ggf. muss der Sender kurz ausgeschaltet werden.^[3]

Unregelmäßigkeiten im Laufe der Zeit

Eine interessante Situation ergibt sich am Übergang zwischen Sommer- und Winterzeit und wenn es einen gibt Schaltsekunde eingefügt wird. Diese Abweichungen werden eine Stunde im Voraus mit den Bits 16 bzw. 19 angekündigt, der Empfänger erhält somit eine Stunde lang jede Minute eine Ansage. Diese Ansage ist kaum zu übersehen – auch wenn der Empfang mal ausbleibt. Ohne diese Ankündigung würde die Zeit unerwartet springen. Der Empfänger würde das als Empfangsausfall werten und erst mit einiger Verzögerung darauf reagieren. Dank der Ansage kann der Empfänger wissen, dass sich die Zeit bald zur vollen Stunde umstellt. Es geht sogar gut, wenn gerade im Moment des Übergangs ein Empfangsfehler auftritt.

Andere Zeitsender

In Europa sind eine Reihe weiterer Zeitsender in Betrieb, darunter:

• MSF (60 kHz), dieser britische Zeitsender befindet sich in Anthorn in Cumbria und sendet britische Zeit. Der Kanal wird verwaltet von der Nationales physikalisches Labor.
• TDF / Frankreich Inter (162 kHz), dieser französische Zeitsender verwendet Phasenmodulation. Das Signal wird ausgestrahlt von allouis auf der Frequenz des Langwellenradios Frankreich Inter.

Außerhalb Europas:

• WWVB im Fort Collins, Colorado auf 60 kHz
• JJY in Japan

Diese Sender verwenden nicht das gleiche Protokoll wie DCF77.

Externer Link

• (das) / (und) / (es) DFC77 auf der Website der Physikalisch-Technische Bundesanstalt
• (das) DCF77-Überwachung