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DCF77
Zeitinformation und Normalfrequenz
Aufgrund seiner zentralen geographischen Lage bei Frank-
furt am Main und seiner Reichweite bis etwa 2000km
ermöglicht der Zeitsignal und Normalfrequenzsender
DCF77 in weiten Teilen Europas den Betrieb von Funk-
uhren. Mit seiner von Atomuhren abgeleiteten Träger-
frequenz können Normalfrequenzoszillatoren kalibriert oder
automatisch nachgesteuert werden. Der HM8125 erzeugt
ein Signal welches die gleiche Codierung wie DCF77
aufweist, aber auf Grund der Abhängigkeit vom GPS
System nicht die Positionierungsprobleme des DCF auf-
weist und außerdem weltweit verfügbar ist. Im folgen-
den wird die Funktionsweise des DCF77 beschrieben.
Trägerfrequenz
Die Trägerfrequenz von DCF77 ist eine Normalfrequenz
von 77,5kHz. Sie wird von Atomuhren der PTB abgeleitet
und weicht am Sendeort im Mittel über einen Tag weni-
(im Mittel über 100 Tage ≤ 2X10
-12
ger als 1X10
dem durch die primären Atomuhren der PTB vorgegebe-
nen Sollwert ab. Die Phasenzeit des Trägers wird
näherungsweise in Übereinstimmung «[0,3]ps mit UTC
(PTB) gehalten. Am Empfangsort beobachtete größere
Phasen- bzw. Frequenzschwankungen sind ausbreitungs-
bedingt.
Amplitudenmodulation (AM)
Der Träger wird mit Sekundenmarken amplituden-
moduliert: Zu Beginn jeder Sekunde (mit Ausnahme der
59. Sekunde, jeder Minute) wird die Trägeramplitude für
die Dauer von 0,1s oder 0,2s auf etwa 25% abgesenkt.
Durch das Fehlen der 59. Sekundenmarke wird die
nächstfolgende Minutenmarke angekündigt. Die unter-
schiedliche Dauer der Sekundenmarken dient zur binä-
ren Codierung von Uhrzeit und Datum, wobei Sekunden-
marken mit einer Dauer von 0,1s der binären Null und
solche mit einer Dauer von 0,2s der binären Eins ent-
sprechen.
Codierung
Einmal während jeder Minute werden Minute, Stunde,
Tag, Wochentag, Monat und Jahr BCD-codiert übertra-
gen, bei AM durch Impulsdauermodulation der Sekunden-
marken und bei der BPSK durch Invertieren der Pseudo-
zufallsfolge . Abgesehen von der unterschiedlichen
Minutenmarkenkennung und der Reservierung der ersten
14 AM-Sekundenmarken für die gelegentliche Aussendung
von Betriebsdaten ist ab der 15. Sekundenmarke die durch
AM übertragene Binärinformation die gleiche wie die durch
BPSK. Das übertragene "Telegramm" gilt jeweils für die
folgende Minute. Die Zuordnung der einzelnen Sekunden-
marken auf die übertragene Zeitinformation und zeigt das
Codierschema, in Bild 6. Die drei Prüfbits P1, P2 und P3
ergänzen jeweils die vorhergehenden Informationswörter
Änderungen vorbehalten / Subject to change without notice
(7 Bits für die Minute, 6 Bits für die Stunde und 22 Bits für
das Datum einschließlich der Nummer des Wochentages) .
Mit den AM-Sekundenmarken 1 bis 14 werden gelegent-
lich Betriebsinformationen über die Steuereinrichtung
übertragen, die nur für die für den Betrieb Verantwortli-
chen, aber nicht für die DCF77-Nutzer bestimmt sind.
Verlängerte Sekundenmarken in diesem Bereich bedeu-
ten nicht, daß die ausgestrahlte Zeitinformation fehler-
haft ist.
-13
) von
Bild 6 Schema der codierten Zeitinformation im DCF77.
Dieses Signal wird vom 8125 erzeugt.
M
Minutenmarke
R
Antennenbit
A 1
Ankündingungsbit für den Übertragung von MEZ
nach MESZ oder von MESZ nach MEZ
Z1,Z2 Zeitzonen bits
A 2
Ankündigungsbits für eine Schaltsekunde
S
Startbit der codierten zeitinformation
P1, P2, P3 Prüfbits
Am Zustand des Antennenbits R (Nr.15) läßt sich erken-
nen, ob die Aussendung über die Betriebsantenne (Zu-
stand Null) oder die Reserveantenne (Zustand Eins) er-
folgt. Der Zweck des Antennenbits ist es, auf Phasen-
zeitsprünge des DCF77-Trägers hinzuweisen, die durch
den Wechsel der Sendeantenne verursacht werden und
zu einer Vergrößerung der Unsicherheit nachgesteuerter
Normalfrequenzgeneratoren führen können. Von der PTB
wird zwar dafür gesorgt, daß die abgestrahlte Träger-
phasenzeit an beiden Antennen gleich ist, da beide An-
tennen aber etwa 1150 m voneinander entfernt sind, tre-
ten wegen der geänderten Laufzeiten zum Empfangsort
nach einem Wechsel der Sendeantennen Phasenzeit-
sprünge bis zu etwa ±4µs auf. Mit Hilfe von R wird es
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