DCF77

DCF77 je rádiová stanica vysielajúca dlhovlnový tzv. frankfurtský časový signál, podľa ktorého sa synchronizujú niektoré rádiové hodiny, hodinky, budíky, vysielače a iné zariadenia, ktoré potrebujú presný kmitočet či čas. Časový údaj vychádza z meraní céziových atómových hodín z Fyzikálno-technického inštitútu v Braunschweigu.
Pravidelné a nepretržité vysielanie je od roku 1970. Pokusné vysielanie začalo však oveľa skôr.
Vysielanie a príjem časovej informácie DCF77.
Mnoho rádiových hodín a budíkov je synchronizovaných pomocou časových značiek vysielaných stanicou DCF77. DCF77 zabezpečí, že hodiny si samy nastavia čas, dátum a idú stále presne vrátane nastavenia na letný čas.
Časová informácia je vysielaná stanicou DCF77 na dlhých vlnách s frekvenciou 77,5 kHz z vysielača v Mainflingene (asi 24 km juhovýchodne od Frankfurtu nad Mohanom). Vysielač má výkon 50 kW, odhadnutý vyžiarený výkon je približne 25 kW. Na vysielanie je určená 150 m vysoká (200 m vysoká záložná) vertikálna všesmerová anténa s kapacitným nadstavcom. Dosah vysielača je okolo 15002000 km. Vysielač vysiela nepretržite a jeho signál sa využíva aj k ďalším účelom, napr. sa na jeho nosnú vlnu vešajú rôzne oscilátory (napr. niektorých rozhlasových AM vysielačov), ktorým sa po zavesení na tento kmitočet zväčší stabilita vlastného kmitočtu. Jeho význam teda nie je len pre riadenie hodín a budíkov, ale aj ako kmitočtový etalón.
Prijímač signálu DCF je v podstate bežný AM prijímač, ktorý musí byť schopný pracovať aj s veľkou zmenou intenzity poľa vysielača, čo je vzhľadom k vzdialenosti vysielača v oblasti Česka a Slovenska nutnosťou. Musí byť tiež veľmi selektívny (malá šírka prenášaného pásma), pretože pásmo DV je dnes ohromným spôsobom zarušené.
Presnosť.
Stredná hodnota nosnej frekvencie 77,5 kHz sa neodchyľuje od menovitej hodnoty viac ako o 10-12 týždenne. Relatívna nepresnosť za viac ako 100 dní je iba 2 * 10-13. Vykonávať meranie presnosti za kratšiu dobu nemá význam, lebo vysielač vysiela za týždeň len 77500 * 3600 * 24 * 7 = 4,6872 * 1010 sínusových kmitov. Aby bolo kontrolné meranie prevádzané s presnosťou 10-12, musí rozoznať 1/20 periódy za týždeň. Dlhodobá presnosť 2 * 10-13 zodpovedá pri 77,5 kHz jednému kmitu za dva roky. Tieto merania sú však vykonávané buď priamo na výstupe budenia vysielača alebo v jeho vysielacej blízkosti, čo do určitej miery skresľuje absolútne hodnotenie presnosti kmitočtu, pretože signál v pásme dlhých vĺn sa šíri prostredím s premenlivými vlastnosťami a tak vo väčších vzdialenostiach od vysielača môžu byť namerané údaje mierne odlišné. Napríklad ak by sme chceli hodnotiť absolútnu presnosť nejakej sekundárnej časovej základne riadenej časovými značkami DCF, museli by sme si uvedomiť, že strmosť hrán značiek v dlhých vlnách nie je ideálna a tak možno dosiahnuť presnosť iba v ráde mikrosekúnd.
Pri využívaní kmitočtu nosnej DCF na synchronizáciu napr. oscilátora si je opäť nutné uvedomiť, že so zväčšujúcou sa vzdialenosťou od vysielača bude väčšia závislosť na zmene fázy spôsobená podmienkami šírenia dlhých vĺn a teda opäť sa nemôžeme spoliehať na vyššie uvedené hodnoty presnosti, ktoré neuvažujú vplyvy prostredia. Nie sú to však radikálne odchýlky.
Kódovanie úplnej časovej informácie.
Kódovanie časovej informácie je vykonávané pulzne šírkovou moduláciou, poklesom amplitúdy nosnej na 25% na začiatku každej sekundy. Amplitúda je pravidelne kľúčovaná impulzmi, ktoré sú dlhé 100 a 200 ms. Vyhodnucujú sa v číslicovej technike ako logická 0 a logická 1. Kľúčovanie je synchronizované fázovou synchronizáciou s nosnou a odpovedá na 10 mikrosekúnd presne úradné časovej stupnici fyzikálno technického ústavu v Braunschweigu (PTB – Physikalisch-Technischen Bundesanstalt). Volací znak vysielača je prenášaný trikrát v hodine a to v 19, 39 a 59 minúte každej hodiny tónovou moduláciou nosnej 250 Hz, a to morzeovky bez prerušenia vysielania časových značiek.
Prenáša sa čas a dátum platný pre nasledujúcu minútu, tak aby na začiatku nasledujúcej minúty už bola kompletná časová informácia. Počas jednej minúty sa teda prenesie kompletná informáciá. Všetky hodnoty čísel sú v kóde BCD.
Prenášajú sa tieto informácie:
Predpoveď počasia.
Zhruba od roku 2007 obsahuje DCF77 signál tiež informáciu o predpovedi počasia pre 60 regiónov v Európe. Túto informáciu využíva množstvo domácich meteostaníc, ktoré sú bežne na trhu.