DCF 77 presný čas

Princíp kódovania

Amplitúdová modulácia

Vysokostabilná nosná frekvencia o kmitočte 77,5 kHz je amplitúdovo modulovaná. Na začiatku každej sekundy (s výnimkou 59. sekundy každej minúty) je amplitúda nosnej frekvencie znížená na asi 25 % pôvodnej hodnoty. Počiatok poklesu nosnej je presne v počiatku sekundy. Chýbajúca 59. sekundová značka udáva nasledovnú celú minútu.

Rozdielna dĺžka sekundových impulzov umožňuje binárne kódovanie času a dátumu. 100 ms dlhá sekundová značka zodpovedá logickej nule, 200 ms logickej jednotke. Celkove sa dá takto za minútu preniesť 59 bitov, ktoré tvoria tzv. časový telegram. Priradenie jednotlivých sekundových značiek k prenášanej informácii je zobrazené v tabuľke č. 1.

Sekunda	Bit	Poznámky
00		Minútová značka
01-14		rezervované bity vyhradené pre PTB
15	R	Anténny bit, prevádzková resp.- rezervná anténa	0: prev. 1: rezervná
16	A1	Ohlásenie zmeny SEČ/SELČ resp. SELČ/SEČ
17	Z1	Zónový bit 1	0: SEČ - 1: SELČ
18	Z2	Zónový bit 2	0: SELČ - 1: SEČ
19	A2	Ohlásenie prestupnej sekundy (hodinu predtým)
20		Štart-bit časovej informácie.	1: vždy 1
21-27		BCD-kódované minúty (7 bitov)
28	P1	Paritný bit minút (evenParity, sek. 21-27)
29 - 34		BCD-kódované hodiny (6 bitov)
35	P2	Paritný bit hodín (evenParity, sek. 29-34)
36 - 41		BCD-kódovaný deň (6 bitov)
42 - 44		BCD-kód dňa v týždni (4 bity)	1- Po ... 7- Ne
45 - 49		BCD-kódovaný mesiac (5 bitov)
50 - 57		BCD-kód roku (bez storočia, 8 bitov)
58	P3	Paritný bit dátumu (even Parity, sek.36-57)
59		Žiadna modulácia nosnej frekvencie

Popis jednotlivých bitov:

Sekundy 1-14:
V týchto bitoch sú príležitostne zakódované prevádzkové informácie a pre užívateľa nemajú žiaden význam.

Anténny bit R:
Prvým bitom určeným pre užívateľa je anténny bit R (č. 15). Hodnota tohto bitu udáva, či sa DCF signál vysiela z prevádzkovej antény (stav 0), alebo z rezervnej antény (stav 1) a má upozorniť na skokové zmeny fázy nosnej frekvencie zapríčinené prepínaním vysielacích antén. Zmeny fázy nosnej zvyšujú neistotu nosnou frekvenciou riadených zavesených generátorov normálovej frekvencie. PTB zabezpečuje síce rovnaký fázový posuv nosnej u oboch antén, pretože sú však tieto od seba vzdialené asi 1150 m, dochádza k zmenám času šírenia vĺn na miesto príjmu a tým aj fázovým skokom až ą4 s pri zmene vysielacej antény. Pomocou tohto bitu je teda na strane príjmu možné vhodnými prostriedkami vyrovnať typickú zmenu fázy pre dané miesto príjmu.

Ohlásenie zmeny SEČ/SELČ resp. SELČ/SEČ, bit A1
Bit ohlásenia zmeny SEČ/SELČ resp. SELČ/SEČ (č. 16) upozorňnuje na stávajúcu zmenu časového systému/zóny. Hodinu pred zmenou SEČ na SELČ a naopak je tento bit vysielaný v stave 1.

A1 je 1	pred zmenou z SEČ na SELČ	od 01h 00' 16'' SEČ do 01h 59' 16'' SEČ
A1 je 1	pred zmenou z SELČ na SEČ	od 02h 00' 16'' SELČ do 02h 59' 16'' SELČ

Bity časovej zóny Z1, Z2
Bity časovej zóny Z1, Z2 (č.17 a č.18) udávajú, na ktorý časový systém sa vysielaný čas vzťahuje. Pri vysielaní SEČ má bit Z1 stav 0 a Z2 stav 1. Pri vysielaní SELČ je to naopak, Z1 má stav 1 a Z2 stav 0.

Medzi UTC (Universal Time Coordinated) a SEČ prípadne SELČ (stredoeurópsky resp. stredoeurópsky letný čas) platí následná súvislosť:
SEČ=UTC+1 hod.
SELČ=UTC+2 hod.
Sekundové značky 17 a 18 udávajú hodnotu posuvu:
Čas=UTC+Z2 +2*Z1

Prestupná sekunda, A2
Oznamovacím bitom A2 (č.19) sa upozorňuje na blížiace sa vloženie prestupnej sekundy. Bit A2 sa vysiela hodinu pred vložením prestupnej sekundy v stave 1. Prestupné sekundy sa v rovnakom čase vkladajú do svetovej koordinovanej časovej stupnice UTC na doporučenie Medzinárodného úradu pre rotáciu zeme v Paríži. Toto sa prevádza väčšinou na konci poslednej hodiny 31. decembra a 30. júna. To znamená, že prestupné sekundy sa v systéme úradného času Spolkovej republiky Nemecko vkladajú jednu sekundu pred 1 hodinou SEČ 1. januára alebo pred 2. hodinou SELČ 1. júla. Pred vložením prestupnej sekundy sa A2 vyšle 60-krát v stave 1 a síce..

A2 je 1	1. januára	od 00h 00' 19'' SEČ do 00h 59' 19'' SEČ
A2 je 1	1. júla	od 01h 00' 19'' SELČ do 01h 59' 19'' SELČ

Vloženie prestupnej sekundy je realizované nasledovne: 59. sekundová značka predchádzajúca značke 01:00:00 SEČ resp. 02:00:00 SELČ sa vysiela s dĺžkou 0,1s a namiesto normálne potlačenej 59. sekundovej značky (žiaden pokles nosnej) sa bez poklesu nosnej vysiela vložená 60. sekundová značka.
Pri súčasnej obežnej rýchlosti Zeme okolo slnka sa v najbližšej budúcnosti nedá počítať s vypustením prestupných sekúnd.

Oznamovacie bity A1 a A2 slúžia na to, aby procesor spracovávajúci časovú informáciu zo signálu DCF 77 vedel, že tieto nepravidelnosti sú v zhode s úradným čítaním času. Bez A1 a A2 by sa zmenené počítanie času nepovažovalo za korektný časový údaj a interpretovalo najskôr ako chyba príjmu.

Paritné bity P:
Tri dodatočné paritné bity P1, P2 a P3 dopĺňajú predchádzajúci blok bitov (7 bitov pre minúty, 6 bitov pre hodiny a 22 bitov pre dátum) na párny počet logických jednotiek (Even Parity).

Modulácia fázovým šumom

Okrem amplitúdovej modulácie je nosná dodatočne modulovaná aj fázovým šumom. Tento šum je pseudonáhodná postupnosť 512 bitov, ktoré sú prenášané medzi amplitúdovo modulovanými sekundovými značkami. Celková postupnosť bitov má symetrický priebeh, teda oba logické stavy sa vyskytujú v rovnakom počte. Tým zostáva fáza nosnej v priemere konštantná. Tento pseudonáhodný signál je môžné širokopásmovo prijímať a korelovať s pseudonáhodnou postupnosťou reprodukovanou na strane prijímača. Táto metóda pochádzajúca zo satelitnej techniky umožňuje určovanie času s presnosťou niekoľkých milisekúnd a je v porovnaní s klasickým AM-príjmom rádovo presnejšia.

Zaujímavé linky:
	Domovská stránka Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) v Braunschweigu, odbor dĺžka a čas
	Zo zákulisia vysielača DCF77 v Mainflingene pri Frankfurte/Mohanom
	Domovská stránka Network Time Protocol (NTP)
	Clientsoftware na synchronizáciu PC na bázi Windows 95 s NTP Time Server
	Yahoo stránka o čase

Súvisiace stránky na www.psh-mikro.sk:
	Jednoduchá verzia spínacích hodín
	Spínacie hodiny s riadením linky podružných hodín
	Spínacie hodiny na riadenie kostolných zvonov
	Prijímač časových značiek DCF77

psh-mikro homepage

Spínacie hodiny/prehľad