WWV (授时台)

WWV是一个短波授时台，位于美国科罗拉多州科林斯堡附近。它自1945年起开始连续播出时间信号，并执行美国政府的频率标准，发射机的工作频率为2.5、5、10、15、20和25 MHz。WWV由美国国家标准与技术研究院（NIST）负责运营，并接受其时间和频率部门的监督，该部门隶属于位于马里兰州盖瑟斯堡的NIST物理测量实验室。
WWV于1919年由华盛顿特区标准局建立，是美国历史最悠久的连续运营广播电台之一。2019年10月1日，NIST举办了纪念WWV成立一百周年的庆典。
1931年，电台搬迁到马里兰州郊区，之后于1966年搬迁到科林斯堡附近。WWV与长波电台WWVB共用该站点，后者以60 kHz频率发射载波和时码（无语音）。NIST还在夏威夷运营授时台WWVH。WWV和WWVH每分钟都会以协调世界时播报一天的时间，并每小时播报其他普通信息，包括全球定位系统（GPS）卫星群的状态。由于WWV和WWVH同时使用相同的频率进行广播，因此WWV使用男声，以区别于WWVH使用女声。
授时.
自1945年以来，WWV一直在授权由政府机构NIST和美国海军天文台（USNO）提供的“美国官方时间”，以确保全美和全世界保持统一的时间。WWV随时免费提供时间信息，为公众提供服务。
通过WWV发出的时间信号，无线电控制时钟、气象站和无线电波手表等计时设备可以自动保持准确的时间，而无需手动调整。这些时间信号被商业和机构所使用，准确的时间在日常运作中起着至关重要的作用，包括航运、运输、技术、研究、教育、军事、公共安全和电信。时间信号在广播领域尤为重要，无论是商业、公共还是私人利益，如业余无线电爱好者，他们会使用广播电台的信号来测试自己的设备。
发播系统.
WWV通过六个发射机进行广播，每个发射机专用于一个频率。WWV、WWVB和WWVH的发射频率和时间信号，以及四个铯原子钟的时间信号都由位于科罗拉多州博尔德附近的NIST时间和频率部负责维护。WWVB的载波频率精确度为1014分之1，可用作频率基准。广播时间与世界协调时的误差在100 ns以内，与国家时间标准的误差在20 ns以内。
2.5 MHz和20 MHz的发射机ERP为2.5 kW，而其他三个频率的发射机ERP为10 kW。每个发射机都有一个专用天线，高度相当于其波长的二分之一，信号辐射模式为全向。每个天线塔的上半部分都有一个四分之一波长的辐射元件，下半部分使用九根缆绳作为额外的辐射元件，这些缆绳与天线塔的中点相连，与地面呈一比一的斜度，长度为波长的⁠√2/4倍。
电话授时.
WWV的时间信号亦可通过电话拨打+1(303)499-7111获取。电话通话限时2分钟，由于电话网络传播时间的原因，信号平均延迟30毫秒。
历史.
建立.
关于WWV存在的最早正式记录是1919年10月1日出版的商务部《无线电服务公报》，该公报将WWV列为一个新的"实验电台"，分配给华盛顿特区的标准局，并随机发布了WWV呼号，该电台最初还不具备授时服务。不过，早些时候也有报道称，从上一年2月开始，该台就进行了无线电信号测试。
据报道，截至1920年5月，该局的无线电实验室每周五晚8:30至11:00进行音频发播，发射频率为600 kHz。同月，该局展示了一种名为"传声筒"的便携式无线电接收器，据称可以接收以外的广播。翌年8月的一篇报纸文章报道称，每周的音频发播在距离华盛顿的地方都能听到。它还指出："该局已经对无线电进行了几个月的实验测试，并已达到完成目的的发展阶段，对他们来说进一步的实验是无用的，他们将停止发播"。1921年1月，田纳西州查塔努加的一位听众报告说，他听到了"从标准局呼啸而出的爵士声"。
1920年12月15日，WWV开始用摩尔斯电码在750 kHz上播放由美国市场局编写的500个字的"每日广播市场节目"，据称在华盛顿范围内都能收听到。之后，1921年4月15日，报告的责任移交给了邮政部运营的四个站点，包括位于华盛顿特区的WWX。
标准频率发播.
1922年底，WWV的目标转向广播标准频率信号。这对广播和业余电台来说是一个重要的帮助，因为它们当时的设备有限，很难保持在指定的频率上。测试于1923年1月29日开始。定期发播于1923年3月6日开始进行，包括7个发射频率，频率范围为550至1,500 kHz（波长为545至200米）。频率精确度"优于十分之三"。起初，发射机必须使用波表从一个频率手动切换到另一个频率。20世纪20年代中期发明了第一批石英谐振器（用于稳定频率发生振荡器），它们大大提高了WWV频率广播的准确性。 
1926年，WWV计划关闭。它的信号只能覆盖美国的东半部，而位于明尼阿波利斯、斯坦福大学和麻省理工学院的其他电台正逐渐使WWV的地位变得多余。1926年，WWV宣布即将关闭，但依靠该广播服务的市民们纷纷提出抗议，这才挽救了它。后来，在1931年，WWV进行了一次升级。它的发射机现在由石英谐振器直接控制，并搬到了马里兰州的学院公园。广播开始使用5 MHz。一年后，电台再次搬迁到马里兰州贝尔茨维尔的农业部土地上。1937年6月，增加了10和15 MHz的广播频率，功率也有所增加，广播中还增加了时间信号、A440提示音和电离层报告。
1940年11月6日，WWV差点毁于一场大火，后来频率和发射设备得以恢复，电台在功率减弱后于11月11日重新开播。1941年7月，美国国会出资在旧址以处建造了一个新的广播站。新电台建在旧址的南面，仍被称为贝尔茨维尔（尽管1961年发射台所在地更名为马里兰州格林贝尔特）。1943年8月1日，WWV恢复了2.5、5、10和15 MHz的正常广播。
时间信号发播.
从1913年开始，美国东部主要的官方时间广播站是位于弗吉尼亚州阿灵顿的海军NAA。NAA于1941年退役。1937年，WWV开始广播秒脉冲，但最初并未与实际时间同步。1944年6月，美国海军天文台允许WWV使用美国海军天文台的时钟作为时间信号源。一年多后，1945年10月，WWV开始每五分钟播放一次莫尔斯电码时间播报。语音播报从1950年1月1日开始，每五分钟播报一次。音频频率为600赫兹和440赫兹，每分钟交替播放。此时，WWV的广播频率为2.5、5、10、15、20、25、30和35 MHz。30和35 MHz广播于1953年停播。
二进制编码的十进制时间码于1960年开始测试，并于1961年成为永久性编码。这种“NASA时间码”被调制在频率为100 Hz的1 kHz音频上，听起来有点像单调重复的“baaga-bong”。该时间码还被描述为听起来像“嗡嗡声”。1971年7月1日，时间码的广播改为100 Hz副载波，使用普通收音机时听不到（但使用耳机可以听到或使用图表记录器记录）。
1966年12月1日，WWV搬到了科林斯堡附近，这样，整个美国大陆都能更好地接收到它的信号。早在三年前，WWVB就已在该地签约。1967年4月，WWV停止使用发射台所在地的当地时间（1966年前为东部时间，1966年后为山区时间），转而使用格林威治标准时间（GMT）。1974年，电台再次改用协调世界时（UTC）。
20 MHz和25 MHz广播于1977年中断，但20 MHz广播于次年恢复。从2014年4月4日开始，25 MHz信号以“试验”模式重新播出。
1991年8月13日之前，WWV使用的是专业播音员唐•埃利奥特•希尔德的声音，因为设备更换，重新录制了另一位专业播音员约翰•多伊尔的声音，但很快又换成了KSFO早间主持人李•罗杰斯的声音。从那以后，约翰•多伊尔的声音又重新回到了广播中。
在NIST 2019财政年度的预算申请中，WWV以及WWVB和WWVH被建议撤资和取消。不过，2019年NIST的最终预算保留了这三个站点的经费。
WWV与卫星.
1958年，WWV的20 MHz信号被用于一个独特的目的：跟踪苏联人造卫星史普尼克1号在机载电子设备失灵后的解体情况。俄亥俄州立大学教授约翰•D•克劳斯（John D. Kraus）知道，流星进入高层大气后会留下少量电离空气。这些空气会将杂散的无线电信号反射回地球，从而在几秒钟内增强地表的信号。这种效应被称为流星散射。克劳斯认为，人造地球卫星的残骸也会产生同样的效应，只不过规模更大而已。他的预测是正确的；WWV的信号明显增强，持续时间超过一分钟。信号增强的方向和时间与人造地球卫星最后轨道路径的预测一致。利用这些信息，克劳斯绘制出了人造地球卫星解体的完整时间表。特别是，他观察到卫星并不是作为一个整体坠落的；相反，飞船在靠近地球时分解成了各个组成部分。
广播内容.
除标准载波频率外，WWV还使用标准双侧带振幅调制来传输附加信息。WWV的传输遵循每分钟重复一次的固定模式。它们与姊妹台WWVH相互协调，以防止相互之间的干扰。由于两台非常相似，因此在此对两台同时进行介绍。
日期与时间.
WWV发送的日期和准确时间如下：
在这两种情况下，传送的时间都是协调世界时（UTC）。
秒与分的音频.
WWV每秒传送一次音频“滴答”声，以便进行精确的手动时钟同步。这些“滴答”声始终在传输，即使在语音播报和静音期间也是如此。每个“滴答”从秒开始，持续5毫秒，由5个周期的1,000赫兹正弦波组成。为了使嘀嗒声更加突出，所有其他信号都会被抑制40毫秒，从秒钟前10毫秒到秒钟后30毫秒（嘀嗒声后25毫秒）。例外情况是，在29秒或59秒时不发送滴答声（也不发送静音间隔）。在闰秒的情况下，一分钟的第60秒也不发送。
分钟时，滴答声延长为0.8秒长的蜂鸣声，随后是0.2秒的静音。小时，分钟脉冲以1500赫兹而不是1000赫兹的频率传送。音调的开始与分钟的开始相对应。
在1秒到16秒（含1秒）之间，UTC和UT1之间的时差是通过将一些每秒一次的刻度加倍来传输的，在第一个刻度之后100毫秒传输第二个刻度。（第二个刻度会抢先传输其他信息，但不会进入静默区）这个差值的绝对值（以十分之一秒为单位）由加倍刻度的数量决定。符号由位置决定；如果加倍刻度从秒1开始，UT1就领先于UTC；如果从秒9开始，UT1就落后于UTC。
WWVH发送类似的5毫秒滴答声，但以6个周期1200赫兹的频率发送。分钟提示音也是1,200赫兹，但小时提示音为1,500赫兹。嘀嗒声和分钟声以100%调制（两个边带均为-3dBc）传输。
语音播报.
每分钟结束时都会语音播报一天的时间，提示下一分钟的哔声时间。语音播报的格式为：“在提示音中，X时Y分，协调世界时”。语音播报为男声，在分钟提示音前7.5秒开始。
WWVH以女声播报相同的时间，从分钟音前15秒开始。
语音播报刚开始时的措辞是“国家标准局，WWV；当提示音再次响起时，东部标准时间为[以12小时格式表示的时间，如下午4时10分]"。随后是以摩尔斯电码发送的4位数格林尼治标准时间。1967年改用格林尼治标准时间后，广播变为“科罗拉多州科林斯堡国家标准局WWV；下一次提示音从格林尼治标准时间X小时Y分钟开始”。然而，这种形式并不长久。1971年，广播再次改为现在的形式。“格林威治时间，X时Y分"。1974年，“格林威治标准时间”更名为“协调世界时”。.
语音定时播报以75%调制（-1.25dBc）发送，即载波在额定功率的25%至175%之间变化。
其他公告的语音播报.
WWV每小时播放44秒的政府各部门官方公告（代替标准频率音调）： 
附加消息通常以标准频率音调的形式传输，但必要时可由语音信息抢先传输：
WWVH以不同的时间播放相同的信息。WWV和WWVH的语音播报在时间上避免串扰；WWV在WWVH会在播出语音播报时发出无音频载波，反之亦然。
以前由WWV播放但现已停播的公告包括：
半小时一次的电台标识广播.
WWV每小时有两次电台标识广播，分别在0分和30分。标识原文如下：
参考译文：
WWV接受发送到电台ID中提到的地址的接收报告，并以QSL卡作为回复。
标准音频频率.
WWV和WWVH在大多数分钟内会发射44秒的音频。它们从1秒钟的分钟标记后开始，一直持续到45秒钟后WWVH播报时间的开始。
偶数分钟（第2分钟除外）发送500赫兹，奇数分钟则为600赫兹。每秒有40毫秒的“嘀”声中断。WWVH与此类似，但交换了两个音调。这样更容易区分两个电台；每个电台之间的两个音调在10毫秒内排列相反。
WWV还在每小时的第2分钟播放440Hz音调，这是音乐中常用的音调（A440，即中音C上的A音），UTC日的第一小时除外。由于440赫兹音调每小时只传送一次，因此许多图表记录器可以使用该音调来标记一天中的每一小时，同样，每天省略一次440赫兹音调也可以用来标记每二十四小时。WWVH在每小时的第1分钟发射相同的音调。
WWV或WWVH的语音播报期间均不发送提示音；后者会导致WWV在每小时的第43分钟至第51分钟（含）以及第29分钟至第59分钟期间不发送提示音。同样，WWVH在0、8、9、10、14至19和30分钟内也不发送任何音调。
音频音调和其他语音播报以50%调制（-3dBc）发送。
数字时间码.
此外，还使用数字时间码连续传送一天的时间，无线电控制的时钟可对其进行解读。时间码使用主信号的100赫兹副载波。也就是说，它是在其他调幅音频信号中额外添加的一个100赫兹的低电平音调。
该编码与IRIGH时间编码和WWVB发送的时间编码相似，框架也相同，但编码的各个字段重新排列，并以最小有效位先发送。与IRIG时间码一样，传输的时间是分钟开始的时间。与IRIG时间码一样，数字数据（分、时、年和年的最后两位数）也以二进制编码十进制（BCD）格式发送，而不是简单的二进制整数：每个十进制数字以两个、三个或四个比特的形式发送（取决于其可能的取值范围）。
位编码.
100Hz副载波以-15dBc（18%调制）的振幅传输，从秒钟开始的30毫秒处开始（前30毫秒为秒刻度保留），然后在秒钟内的三个时间点之一降低15dB（至-30dBc，3%调制）。高振幅100Hz副载波的持续时间编码一个数据位0、一个数据位1或一个“标记”，具体如下：
除第一秒（00秒）外，每分钟的每一秒钟都会以这种方式发送一个位或标记。每分钟的第一秒是为分钟标记预留的，如前所述。
在上图中，红色和黄色条表示100Hz副载波的存在，黄色代表强度较高的副载波（-15dB，100%调制），红色代表强度较低的副载波（-30dB，100%调制）。最宽的黄色条代表标记，最窄的代表数值为0的数据位，中间宽度的代表数值为1的数据位。
释义.
传输一个完整的时间码需要一分钟。大部分比特编码UTC时间、年月日、世纪年，UT1校正可达±0.7秒。
与WWVB时间码一样，只传送年的十位数和个位数；与WWVB时间码不同的是，没有闰年的直接指示。因此，假定00年是闰年的接收机（在2000年是正确的）在2100年将是不正确的。另一方面，假定00年不是闰年的接收机将正确接收2001年至2399年的数据。
下表显示了每位的含义，其中“Ex”一栏是上例中的值。
所示示例对2009年第86天（3月27日）21:30:00UTC进行了编码。DUT1为+0.3，因此UT1为21:30:00.3。上一个00:00UTC(DST1=0)时夏令时未生效，下一个00:00UTC(DST2=0)时也不会生效。没有安排闰秒（LSW=0）。年日通常从1（1月1日）到365（12月31日），但在闰年，12月31日将是第366天，第86天将是3月26日，而不是3月27日。
夏令时和闰秒.
时间码包含三个位，用于宣布夏令时（DST）的变化和即将到来的闰秒。
如果DST1和DST2位不同，则表示DST在当前UTC日期间的下一个当地时间02:00发生变化。在此之后的下一个当地时间02:00之前，这两个比特将保持一致。DST比特的每次变化都发生在00:00UTC，因此美国本土将在16:00（太平洋标准时间）至20:00（东部标准时间）之间首次收到，具体取决于当地时区以及DST即将开始还是结束。因此，东部时区（UTC-5）的接收机必须在夏令时开始前7小时和夏令时结束前6小时内正确接收“夏令时正在改变”的指示，才能在正确的时间改变本地时间显示。中央时区、山地时区和太平洋时区的接收器则分别需要提前1小时、2小时和3小时接收到通知。
在闰秒期间，时间码中会传送一个二进制的零位；在这种情况下，分钟前不会有标记。