Długofalowa stacja nadawcza precyzyjnych sygnałów czasu DCF 77

dd1

System antenowy stacji DCF 77

Według Zalecenia Międzynarodowego Związku Telekomunikacyjnego ITU-R TF.460-6 dotyczącego emisji sygnałów wzorcowych częstotliwości i czasu, odchylenie czasu wskazywanego przez przesyłane sygnały nie powinno być większe niż 1 ms, a odchylenie częstotliwości emitowanego sygnału częstotliwości wzorcowej nie powinno większe niż 1 ⋅ 10-10. Odniesienie stanowi czas międzynarodowy koordynowany UTC (Universal Time Coordinated). Warunki te spełnia niemiecka długofalowa stacja nadawcza precyzyjnych sygnałów czasu DCF 77, nadająca na częstotliwości 77,5 kHz.

Obecnie w Polsce najłatwiej dostępne są sygnały niemieckiej stacji DCF 77. Sygnały te pochodzą ze stacji radiowej, której jedynym przeznaczeniem jest emisja sygnałów wzorcowych częstotliwości i czasu. Znaczniki czasu w postaci impulsów o kluczowanej amplitudzie są wysyłane w odstępach jednosekundowych (1 bit/s), a dla celów synchronizacyjnych sygnał stacji nie jest modulowany w 59. sekundzie każdej minuty.  Stacja nadawcza DCF 77 jest nadzorowana przez Instytut PTB (Physikalisch-Technischen Bundesanstalt) pełniący funkcję narodowego ośrodka miar. Z tego względu emitowane sygnały reprezentują w Niemczech czas urzędowy. Stacja znajduje się w miejscowości Mainflingen koło Frankfurtu. Jest ona wyposażona w nadajnik o mocy 50 kW. Antena z masztami o wysokości 150 m zapewnia wypromieniowanie 60 ÷ 70 % doprowadzonej z nadajnika mocy.

dd2

Mapa zasięgu odbioru sygnałów DCF 77

Pomimo rozpowszechnianych w prospektach reklamowych informacji, że zasięg użyteczny sygnałów DCF 77 wynosi 2000 km i obejmuje całą Europę, od Uralu po Gibraltar i częściowo północną Afrykę, to jednak pewny odbiór możliwy jest wyłącznie na obszarach, gdzie dominująca jest składowa przyziemna sygnału emitowanego przez stację nadawczą i wynosi ok. 500 km. Jakość odbieranych w Polsce sygnałów DCF 77 jest niezadowalająca, jedynie na obszarze Dolnego Śląska warunki odbioru są w miarę dobre. Główną przeszkodę stanowią interferencje sygnałów indukowanych w antenie odbiornika. Ze względu na znaczną odległość od stacji nadawczej obserwuje się wielodrożność odbieranych sygnałów i znaczny udział sygnału odbitego od jonosfery. Zjawisko to występuje pomimo niskiej częstotliwości emisji 77,5 kHz. W powszechnie uznanych teoriach propagacji fal elektromagnetycznych przyjmuje się, iż sygnały radiowe o częstotliwościach do 100 kHz odbiciom od jonosfery nie podlegają. Stwierdzono jednak na licznych przykładach, że w okolicach Warszawy nie można uzyskać zadawalającej jakości pracy zegarów synchronizowanych sygnałem DCF 77, jeszcze gorsza jest pod tym względem sytuacja we wschodnich rejonach kraju. Standard DCF, pomimo różnic w sposobie modulacji, został przyjęty przez wszystkie stacje europejskie emitujące sygnały czasu w sposób ciągły.

dd3

Sposób kodowania sygnału czasu emitowanego przez stację DCF 77

 

Kodowana informacja zawiera następujące dane przedstawione na rysunku:

− emisja z anteny podstawowej lub rezerwowej;

− czas letni lub zimowy;

− anonsowanie zmiany czasu l/z lub z/l (1 h);

− anonsowanie sekundy przestępnej (1 h);

− informacja o czasie w formacie: hh:mm dd-mm-yy wd;

− 3 bity parzystości;

− znacznik nowej minuty (przerwa w modulacji 59. sekundzie).

 

Do odbioru sygnałów czasu można zakupić odbiornik czasu DCF77 – Export Mouse lock 0108 firmy GUDE Analog und Digitalsysteme Niemcy.

dd4

Poniżej podstawowe parametry odbiornika:

Expert Mouse Clock 0108 jest małych rozmiarów odbiornikiem czasu DCF77. Na bazie atomowego zegara sygnał czasu DCF77 jest transmitowany z Mainflingen pod Frankfurtem nad Menem w Niemczech i może być odbierany w promieniu około 2000 km. Expert Mouse Clock 0108 dołączany jest do komputera interfejsem szeregowym USB typ A

FUNKCJONALNOŚĆ

Programowy sterownik na bieżąco synchronizuje czas i datę komputera zgodnie z otrzymanym sygnałem czasu. Przełączenie między czasem letnim i zimowym następuje automatycznie.
Instalacja Expert Mouse Clock jest bardzo prosta i polega na dołączeniu odbiornika do portu szeregowego komputera i uruchomieniu oprogramowania instalacyjnego sterownika.

  • Zasilanie odbiornika z komputera poprzez złącze USB
  • Interfejs BNC do dołączenia zewnętrznej anteny (antena dostarczana wraz z odbiornikiem)
  • Kompatybilność z systemami operacyjnymi Windows i Linux
  • Plastikowa, kompaktowa obudowa ze stopniem ochrony IP40
  • Deklaracja zgodności CE
  • Producent: GUDE Analog- und Digitalsysteme Niemcy

SPECYFIKACJA TECHNICZNA


Interfejs elektryczny

  • Kabel ze złączem szeregowym USB typ A

Wymiary

  • SxWxG: 78x22x37mm
  • Długość kabla przyłączeniowego: ca. 2 m
  • Długość kabla antenowego: 5m

Waga

  • ca. 115 g

Wymagania środowiskowe

  • Temperatura pracy: 0ºC – 50ºC
  • Temperatura przechowywania: -20ºC - 70ºC
  • Wilgotność względna: 0 - 95% bez efektu kondensacji

OPCJE

dd5

Aktywna antena ze złączem BNC - 0220
Aktywna antena ze złączem BNC używana do odbiorników sygnału czasu DCF77 takich jak Expert Mouse Clock 0108/0131 i EMC Professional 3001/3011. Standardowy kabel antenowy może zostać wydłużony do 100m za pomocą kabla: 0134.
W przypadku użycia anteny na zewnątrz budynku należy zadbać o jej ochronę odgromową. 

  • Długość kabla antenowego: 5m 
  • Maksymalna długość kabla po wydłużeniu: 100m
  • Wtyk przyłączeniowy: typu BNC
  • Typ kabla: współosiowy RG174/U z impedancją 50 Ω
  • Długość anteny: 215mm
  • Średnica anteny: 20mm. 
  • Waga: 150g

 

Artykuł opracowano na podstawie raportu Zakładu Systemów radiowych (Z1): Naziemne i satelitarne (Galileo, GPS) źródła sygnałów wzorcowych częstotliwości i czasu dla potrzeb synchronizacji sieci telekomunikacyjnych oraz lokalizowania wywołań alarmowych”.