WWVB 是由美國國家標準技術研究所所擁有的時碼發播臺，位於美國科羅拉多州科林斯堡，其姊妹站是 WWV。在北美地區，當地大部分電波時鐘都使用 WWVB 的時碼訊號，以設定正確的時間。WWVB 擁有一個 70 千瓦的有效輻射功率發射機並利用 60 千赫的頻率發射對時訊號。而 WWVB 的對時訊號是利用原子鐘來作訊號來源，其不確定度小於 110。WWVB 每一位元每秒時間程式碼，這是基於的時間程式碼格式，是由同一組的原子鐘產生，然後調製到使用載波脈衝寬度調變及幅移鍵控。而時間程式碼的單一完整的幀是開始於每分鐘的開始，每一幀持續一分鐘，當中包含年份，小時，分鐘等資訊。 雖然大部分授時臺都是廣播該國的當地時間，但是美國跨越多個時區，所以 WWVB 廣播的時間訊號是協調世界時。而當地所售買的電波時鐘都可以設定為美國的四個時區及夏令時間而顯示出正確的本地時間。 在 2011 年，國家標準技術研究所估計超過 5000 萬部時鐘及手錶配備了接收 WWVB 的對時訊號的能力。 歷史 長波及甚低頻的廣播已經長期被分配用作廣播時間和頻率標準。早在 1904 年，美國海軍天文臺（USNO）在波士頓廣播時間訊號，用作協助導航。這個實驗和其他相似的廣播凸顯出長波及甚低頻的訊號可以以相對較小的發射功率來覆蓋大範圍的地方。到了 1923 年，國家標準局（國家標準技術研究所之前身）開始使用 WWV 來廣播標準載波訊號，其頻率範圍是從 75 到 2000 千赫。 由於這些訊號被用於校準電波時鐘等無線電裝置，而且有更多的時碼發播臺投入運作，所以這些訊號顯得越來越重要。多年來，許多無線電導航系統的設計是使用長波和甚低頻波段來設定標準時間。而當中最有名的導航系統是 ，這使得船舶和飛機能透過接收來自多個發射機的 100 kHz 廣播的訊號來進行導航。 在 1956 年 7 月，現在的 WWVB 開始廣播，並取代電臺 KK2XEI。當時的發射器位於科羅拉多州波德，它的僅有 14 瓦特。儘管如此，哈佛大學在麻省才得以進行監測訊號的工作。這個傳輸實驗的目的是要表明，該無線電波的傳播路徑穩定，頻率的誤差很小。 1962 年，標準或國家統計局開始在靠近科羅拉多州柯林斯堡站點興建新的設施。該設施成為 WWVB 和 WWVL 的發射站，而該設施 20 千赫的發射器是從波德運送過來。 WWVB 相當接近波德（約 80 公里，493 英里），這使得它很容易為員工管理，但發射站要遠離大山，使它能更好地傳輸訊號。 1963 年 7 月 5 日，WWVB 於在 60 千赫上廣播，而當時它的有 5 千瓦。在隨後的一個月，WWVL 也開始使用 20 千赫發射訊號，而是 500 瓦，使用頻率偏移調製，利用 20 千赫到 26 千赫，傳送資料。WWVL 最終於 1972 年 7 月停止廣播，而 WWVB 則成為國家基礎設施的永久組成部分。 1965 年 7 月 1 日，時間程式碼被加入到 WWVB，這代表了時鐘可以安裝接收器，並對 WWVB 的訊號進行解碼，再自動同步時間。時間程式碼的格式自 1965 年變化不大；它傳送十進位制的時間程式碼，使用四位二進位制來傳送每個數字的二進碼十進數 （BCD）。 WWVB 由啟用到現在已經增加了幾倍。它的功率首先被調至 7 千瓦，之後則調至 13 千瓦。直到 1998 年，一個重大的升級令提升到 50 千瓦，最終在 2005 年把功率提升到 70 千瓦。受惠於功率提升，令覆蓋範圍擴大，而且可以更容易使用微小的接收器，利用簡單的天線來接收訊號。從而可以引進更多低成本的電波時鐘。 服務改進計劃 WWVB 位於科羅拉多州的地理位置使得美國東海岸所接收到的訊號較弱，而且城市中的建築物也會阻隔訊號。在 2009 年，國家標準技術研究所提出在東海岸新增第二部時間程式碼發射器的可行性研究，以提升接收訊號的成功率，並令系統的穩定性提升，避免因天氣或其他原因使一個發射機故障而無法接收時間程式碼。而第二部發射機將會使用相同的時間程式碼，但是會使用不同的頻率。 若使用 40 千赫的話將會與日本 JJY 時碼發播臺發生頻率衝突。eg The MAS6181 dualfrequency time code receiver IC 隨著瑞士的長波時碼發播臺 HBG 在 75 千赫上的廣播中止，該頻率可以被 WWVB 使用。 新增發射站的計劃安裝在阿拉巴馬州亨茨維爾的紅石兵工廠內，但是馬歇爾太空飛行中心反對有如此高功率的發射站安置於太空飛行中心的附近。該發射器的建造是 2009 年美國復甦與再投資法案的一部分，在法案透過前不可建造該發射站。 在 2012 年，國家標準技術研究所提出了兩個方案。其中一個方案是在原有的發射站上新增第二個發射頻率，雖然這並不會提升訊號強度，但是可以藉著減少幹擾和多重路徑傳輸來提升接收訊號的成功率。 並沒有一種方案是利用新增第二個發射站來改善服務。相反的，國家標準技術研究所在 2012 年實施在 WWVB 加入相位調製。此方案並不需要額外的發射站和天線，而且相位調製的技術已經成功地用於德國 DCF77 和法國 TDF 的時碼發播臺。具備解碼能力的相位調製接收器具有更大的流程增益 ，它允許接收器使用較低的訊噪比大於脈衝寬度調變 幅移鍵控 時間程式碼。 天線 WWVB 天線螺旋屋的坐標 WGS84 WWVB 天線螺旋屋的坐標 WGS84 北 南 WWVB 的訊號經由兩組相同的相位陣列天線系統發射，兩組天線分隔 857 米（2810 英尺），而其中一組天線以前是用於 WWVL。每組天線由四個 122 米（400 英尺），用作掛起「頂裝單極」塔（T 型天線）。由幾個菱形電纜組成的 網路 在水平面上（電容「頂帽」），以及一個在中間的引下線（天線饋線），該頂帽連線到在地面上的「」。在這種配置中，引下線 是天線的輻射元件。每個包含一個雙重固定可變電感器系統，該系統是透過反饋迴路自動匹配到發射機，以保持天線系統保持最大輻射效率。引下線和頂帽的設計組合取代了單一的，四分之一波長的天線。而在 60 千赫，單一的天線需要 1250 米（4100 英尺）的高度。 這是 20 世紀 90 年代後期 WWVB 現代化計劃的一部分，利用已停止使用的 WWVL 天線進行了翻新，並納入現在的相位陣列天線系統。翻新後，可以同時使用兩個天線令到增加至 50 千瓦（之後增加至現時的 70 千瓦）。WWVB 也可以只使用一個天線下運作。當只使用一個天線下運作時，會以 27 千瓦的進行廣播，使工程師可以在不影響廣播的情況下進行維護工作。 調製格式 WWVB 每秒傳輸一個位元的訊號，每 60 秒完成傳輸一個完整的幀，當中每一個完整的幀包含年份，小時，分鐘等資訊。WWVB 使用兩組獨立的時間程式碼：包括一組調幅時間程式碼，從 1962 年起已經使用，多年來時間程式碼都有微小變化，以及在 2012 年底加入的一組相位調製的時間程式碼。 振幅調製 WWVB 使用 60 千赫的頻率廣播，正常使用 70 千瓦的廣播，在每個協調世界時秒開始降低功率到 17 分貝（14 千瓦的）。會令功率降低的三個時間程式碼： 如果功率減少五分之一秒（02 秒），資料位元值為零。 如果功率減少二分之一秒（05 秒），資料位元值為一。 如果功率減少五分之四秒（08 秒），這是用於一個完整的幀一個特殊的非資料標記。 每分鐘，七個幀參考標記會以規則的模式傳送，令接收機能識別出每分鐘的開始和資料位元，因此資料位元會成為正確成幀。另外的 53 秒會傳送資料位元，當中包括現在的時間，日期，以及其他相關資訊。 在 2005 年 7 月 12 日之前，WWVB 最大的為 50 千瓦，功率降低為 10 分貝，從而產生 5 千瓦的訊號。而改變更大的是調制度，它是一系列的實驗，目的是增加覆蓋範圍而不增加發射器的功率。 相位調製 一個獨立的時間程式碼由 WWVB 的相位偏移調製載波傳送。1 位元透過第二編碼來轉換載波相位（180 相移）。0 位元傳送正常的載波相位。相移開始 01 秒對應的協調世界時秒後，同時發生轉變，而承載振幅度低。 採用相位偏移調製可以允許更複雜的（對於現代電子產品的標準來說是很簡單）接收器可以更清晰區分 0 和 1 位元，從而改善美國東海岸接收在 WWVB 訊號時電平較弱，而且射頻噪聲高，另外英國的 MSF 時碼發播臺亦會干擾到 WWVB 的訊號。 沒有任何標記在幅度調製時間程式碼。一個完整的幀由資料位元固定模式提供，在每分鐘的最後第一和第二個及下一個幀之前的 13 秒傳送。由於幅度調製的標記只提供於全強度載波的 02 秒，所以其相位調製是比較難解碼。因此，避免在分鐘等的重要資訊位元中使用相位調製時間程式碼。 補助載波相位的跟蹤接收機 跟蹤載波相位新增在 2012 年年底，這個相位調製具有考慮運營商的振幅，但會削弱（罕見）接收器的接收能力，而現在流行的電波時鐘則不受影響。Pending Changes in the WWVB Radio Signal Affects Precision Frequency and Timing Reference Spectracom 要允許使用者調整相位跟蹤接收機的時間，相位調製時碼最初被省略了，每天兩次 30 分鐘，開始在中午和午夜山地標準時間（0700 至 1900 UTC）。這提供了接收器一個足夠的機會，以鎖定在 WWVB 載波相位。而這功能最終於 2013 年 3 月 21 日停止使用。 頻道識別 在加入現時的相位調製時碼之前，WWVB 透過為 10 分鐘過去的每小時 45 推進其載波的相位以標識自己的身份，在五分鐘後恢復正常（45 相移）。這一階段的步驟是相當於一個 60 kHz 載波週期的 剪貼 18，或相當於約 208 微秒。 WWVB 的頻道識別方法是使用甚低頻和低頻頻段，這方法能防止其他幹擾因素將電臺呼號幹擾的常用方法，常見於窄帶高功率發射機。 當 2012 年底加入相位調製時間程式碼時，頻道識別被淘汰；而時間程式碼的本身就用作頻道識別。 幅度調製時碼 每一分鐘，WWVB 都會以二進碼十進數的格式來廣播現在的時間。。雖然 WWVB 的時間程式碼格式是基於，但是位元的編碼和傳送位元的順序不同於任何現在或過去的的時間程式碼格式。 幀參考標記位於每分鐘的第 0，9，19，29，39，49 和 59 秒。因此，連續的兩個標記點所述第二的開始表示該分鐘的開頭，並作為接通下一幀的時間標記的時間程式碼。幀參考標記是重要的，它能確保接收器能正確解碼時間程式碼。 閏秒指示會在每一幀內傳送。在閏秒時，連續三個時間程式碼將會傳輸：第一個在 59 秒，第二個在 60 秒，第三個在 0 秒。第三個時間程式碼的傳輸是用作指示分鐘的開始。 WWVB 的時間程式碼有 11 個未使用的位元，它會傳送二進位制的 0。 時間程式碼中剩餘的 42 位元用作傳輸二進位制的時間程式碼等資訊。 時間標記，提供時間程式碼識別的確切時間，是幀參考標記的前導（負向）的邊緣。因此，時間程式碼在它表示的時間後立即的分鐘始終傳送，小時和天的時鐘應在以協調世界時那一刻進行顯示時間的分鐘匹配（之前的任何時區或日光節約時的偏移被施加）。 在以下面的圖片中，青色（0 dBr）表示充分強度的載體，和暗藍色（17 dBr）方塊表示的強度降低載體。最寬的深藍色方塊，最長的降低載體區間（08 秒），強度為標記，發生在第 0，9，19，29，39，49，和 59 秒。剩下的深藍色方塊，最窄代表減少 02 秒的持續時間的載體的實力，數值為 0，因此深藍色方塊是資料位。那些中間的寬度（例如，在幾秒鐘內：02 和：03）代表 05 秒的持續時間減少了的載體的強度，數值為 1，因此它是資料位。 上面的例子中的時間編碼代表以下的含義： 2008 年第 66 日（3 月 6 日） 該幀開始於協調世界時 070000 是03 秒 因此，UT1 的時間是 07：29：597 日光節約時目前沒有生效，亦不是即將生效 沒有使 閏秒，但今年是閏年 下表顯示了更詳細的時間編碼，與 Ex 列是從上面的例子中的位元： WWVB 時間程式碼結構 位元 重量 含義 Ex 位元 重量 含義 Ex 位元 重量 含義 Ex 00 FRM 幀參考標記 M 20 0 未使用， 總是 0。 0 40 08 DUT1 值 009 sDUT1 UTC 例如：03 0 01 40 分鐘 0059 例如： 30 0 21 0 未使用， 總是 0。 0 41 04 DUT1 值 009 sDUT1 UTC 例如：03 0 02 20 分鐘 0059 例如： 30 1 22 200 11 日 1 日 36512 月 31 日 閏年為 366 日 例如： 66 3 日 6 日 0 42 02 DUT1 值 009 sDUT1 UTC 例如：03 1 03 10 分鐘 0059 例如： 30 1 23 100 11 日 1 日 36512 月 31 日 閏年為 366 日 例如： 66 3 日 6 日 0 43 01 DUT1 值 009 sDUT1 UTC 例如：03 1 04 0 分鐘 0059 例如： 30 0 24 0 11 日 1 日 36512 月 31 日 閏年為 366 日 例如： 66 3 日 6 日 0 44 0 未使用， 總是 0。 0 05 8 分鐘 0059 例如： 30 0 25 80 11 日 1 日 36512 月 31 日 閏年為 366 日 例如： 66 3 日 6 日 0 45 80 年份 0099 例子： 08 0 06 4 分鐘 0059 例如： 30 0 26 40 11 日 1 日 36512 月 31 日 閏年為 366 日 例如： 66 3 日 6 日 1 46 40 年份 0099 例子： 08 0 07 2 分鐘 0059 例如： 30 0 27 20 11 日 1 日 36512 月 31 日 閏年為 366 日 例如： 66 3 日 6 日 1 47 20 年份 0099 例子： 08 0 08 1 分鐘 0059 例如： 30 0 28 10 11 日 1 日 36512 月 31 日 閏年為 366 日 例如： 66 3 日 6 日 0 48 10 年份 0099 例子： 08 0 09 P1 標記 M 29 P3 11 日 1 日 36512 月 31 日 閏年為 366 日 例如： 66 3 日 6 日 M 49 P5 年份 0099 例子： 08 M 10 0 未使用， 總是 0。 0 30 8 11 日 1 日 36512 月 31 日 閏年為 366 日 例如： 66 3 日 6 日 0 50 8 年份 0099 例子： 08 1 11 0 未使用， 總是 0。 0 31 4 11 日 1 日 36512 月 31 日 閏年為 366 日 例如： 66 3 日 6 日 1 51 4 年份 0099 例子： 08 0 12 20 小時 0023 例子： 07 0 32 2 11 日 1 日 36512 月 31 日 閏年為 366 日 例如： 66 3 日 6 日 1 52 2 年份 0099 例子： 08 0 13 10 小時 0023 例子： 07 0 33 1 11 日 1 日 36512 月 31 日 閏年為 366 日 例如： 66 3 日 6 日 0 53 1 年份 0099 例子： 08 0 14 0 小時 0023 例子： 07 0 34 0 未使用， 總是 0。 0 54 0 未使用， 總是 0。從 6 月 21 日 2007 年 7 月 10 日，WWVB 嘗試使用第 54 位元給予更多的日光節約時的提前預警。 由於新的日光節約時系統對一些無線電時鐘產生不良影響，因此決定不實施新的日光節約時系統。 0 15 8 小時 0023 例子： 07 0 35 0 未使用， 總是 0。 0 55 LYI 閏年指示 1 16 4 小時 0023 例子： 07 1 36 標記。如果是 位元 36 及 38 會被設定。如果是 位元 37 會被設定。例子： 0 56 LSW 將會在月底閏秒 0 17 2 小時 0023 例子： 07 1 37 標記。如果是 位元 36 及 38 會被設定。如果是 位元 37 會被設定。例子： 1 57 2 日光節約時狀態值 二進位制00 日光節約時沒有被使用。10 日光節約時從今天開始使用。11 日光節約時使用中。01 日光節約時將在今日完結。 0 18 1 小時 0023 例子： 07 1 38 標記。如果是 位元 36 及 38 會被設定。如果是 位元 37 會被設定。例子： 0 58 1 日光節約時狀態值 二進位制00 日光節約時沒有被使用。10 日光節約時從今天開始使用。11 日光節約時使用中。01 日光節約時將在今日完結。 0 19 P2 標記 M 39 P4 標記 M 59 P0 標記 M 位元釋出 在 WWVB 時間編碼的幾個位元用作即將到來事件的警告。 當第 55 位元設定時，表示當前的年份是閏年（2 月 29 日）。這使接收器即使根據時間編碼不包括的世紀、公曆、閏年規則，仍然能翻譯出到月，日的資訊。 當閏秒定於月底時，第 56 位元會在月初時設定，在閏秒插入後立即重置。 日光節約時間的狀態位元使用美國夏令時間的規則。日光節約時間的狀態位元啟動期間每日在 0000 UTC 更新。在每分鐘的第 57 秒是第一個美國夏令時間狀態值，此狀態值用作決定美國夏令時間生效或終止的變化。第二個美國夏令時間狀態值在每分鐘的第 58 秒，改變了 24 小時後（美國夏令時間更改後）。因此，如果美國夏令時間位元不同，美國夏令時間會在當地時間 0200 在當日的 UTC 天發生變化。之後，下一個當地時間 0200 之前，狀態值位元會是相同的。 在美國夏令時間狀態值每一次變化都會先在美國本土時間 1600（太平洋時區）和 2000（美國東部時間（UTC5））之間傳送，時間取決於當地的時區和美國夏令時間是否即將開始或結束。因此在美國東部時間的接收器，必須要正確接收美國夏令時間開始改變之前的七小時內的「DST 正在改變」狀態值，以及在美國東部時間結束前 6 小時使用，用作更改本地時間以顯示正確的時間。而中部標準時、山區標準時及太平洋標準時的接收器會在一個，兩個，三個小時提前通知。 它是由接收時鐘，如果它注意到了兩位不同下一 0200 當地時間應用更改。如果接收時鐘發生不接收 0000 UTC 與 0200 本地時間的變化的日之間的更新，它應當適用於後，下一個更新 DST 更改。 相位調製時碼 一分鐘的時間框架 WWVB 相位調製時間程式碼 位元 Amp Ex 相位 含義 Ex 位元 Amp Ex 相位 含義 Ex 位元 Amp Ex 相位 含義 Ex 00 FRM M 同步 12 固定同步模式 0 20 0 時間 24 二進位制分鐘值 0 52595999 0 40 0 時間 6 0 01 分鐘十位 0 同步 11 固定同步模式 0 21 0 時間 23 二進位制分鐘值 0 52595999 0 41 1 時間 5 0 02 分鐘十位 1 同步 10 固定同步模式 1 22 Day100s 0 時間 22 二進位制分鐘值 0 52595999 1 42 0 時間 4 1 03 分鐘十位 1 同步 9 固定同步模式 1 23 Day100s 1 時間 21 二進位制分鐘值 0 52595999 1 43 0 時間 3 1 04 0 同步 8 固定同步模式 1 24 0 時間 20 二進位制分鐘值 0 52595999 0 44 0 時間 2 0 05 分鐘個位 0 同步 7 固定同步模式 0 25 日期十位 1 時間 19 二進位制分鐘值 0 52595999 0 45 年份十位 0 時間 1 1 06 分鐘個位 0 同步 6 固定同步模式 1 26 日期十位 0 時間 18 二進位制分鐘值 0 52595999 1 46 年份十位 0 時間 0 0 07 分鐘個位 0 同步 5 固定同步模式 1 27 日期十位 0 時間 17 二進位制分鐘值 0 52595999 0 47 年份十位 0 dst_ls 4 夏令時間 閏秒通知 0 08 分鐘個位 0 同步 4 固定同步模式 0 28 日期十位 0 時間 16 二進位制分鐘值 0 52595999 0 48 年份十位 1 dst_ls 3 夏令時間 閏秒通知 0 09 M P1 同步 3 固定同步模式 1 29 M P3 R 二進位制分鐘值 0 52595999 0 49 M P5 通知 夏令時間 閏秒通知 1 10 0 同步 2 固定同步模式 0 30 日期個位 0 時間 15 二進位制分鐘值 0 52595999 0 50 年份個位 0 dst_ls 2 夏令時間 閏秒通知 0 11 0 同步 1 固定同步模式 0 31 日期個位 1 時間 14 二進位制分鐘值 0 52595999 1 51 年份個位 0 dst_ls 1 夏令時間 閏秒通知 1 12 小時十位 0 同步 0 固定同步模式 0 32 日期個位 1 時間 13 二進位制分鐘值 0 52595999 1 52 年份個位 1 dst_ls 0 夏令時間 閏秒通知 1 13 小時十位 1 時間引數 4 時間奇偶校驗位 ECC 1 33 日期個位 0 時間 12 二進位制分鐘值 0 52595999 0 53 年份個位 0 dst_next 5 下一次日光節約時的時間表 0 14 0 時間引數 3 時間奇偶校驗位 ECC 0 34 0 時間 11 二進位制分鐘值 0 52595999 0 54 0 dst_next 4 下一次日光節約時的時間表 1 15 小時個位 0 時間引數 2 時間奇偶校驗位 ECC 0 35 0 時間 10 二進位制分鐘值 0 52595999 0 55 LYI 1 dst_next 3 下一次日光節約時的時間表 1 16 小時個位 1 時間引數 1 時間奇偶校驗位 ECC 1 36 標記 1 時間 9 二進位制分鐘值 0 52595999 1 56 LSW 0 dst_next 2 下一次日光節約時的時間表 0 17 小時個位 1 時間引數 0 時間奇偶校驗位 ECC 0 37 標記 0 時間 8 二進位制分鐘值 0 52595999 1 57 DST 1 dst_next 1 下一次日光節約時的時間表 1 18 小時個位 1 時間 25 0 38 標記 1 時間 7 二進位制分鐘值 0 52595999 0 58 DST 1 dst_next 0 下一次日光節約時的時間表 1 19 M P2 時間 0 重複 0 39 M P4 R 保留 1 59 M P0 同步 13 0 位元釋出 WWVB 相位調製注意位元 日光節約時注意 日光節約時注意 日光節約時注意 閏秒注意 閏秒注意 閏秒注意 含義 dst_on 0 dst_on 1 0 1 1 沒有使用 0 0 01000 11001 00100 從今天開始使用 0 1 10110 11010 10000 使用中 1 1 00011 11111 01101 將在今日完結 1 0 10101 11100 01110 訊號傳播 參考文獻 外部連結 NIST Radio Station WWVB WWVB Radio Controlled Clocks Recommended Practices for Manufacturers and Consumers NIST Special Publication 25067 美國國家標準技術研究所的時間和頻率電臺 WWV，WWVH 和 WWVB 詳細的歷史和說明。 Entry at Skyscraperpagecom Simple Radio Clocks for PCs Jon Buzzards 優秀 HOWTO 頁面製作的 WWVB 控制（或 MSF 或 DCF77）接收器與網路時間協議的使用。 WWVBcontrolled USB radio clock 電腦可以選配外接天線來接收無線電時鐘的訊號。 WWVBBased Precision Frequency Comparator 標準頻率（晶體或銣）與 WWVB 的特點及其接收器與步進馬達。 2012 WWVB Receiver Modification 修改接收機，以適應在 WWVB 發射機訊號格式的變化。 How to get the time using a telephone computer or radio signal 美國國家標準技術研究所的常見問題解答 時間是什麼呢？ Category 時碼發播臺 Category 科羅拉多州 Category1963 年美國建立 Category 美國時間 Category 國家標準技術研究所 Category 美國無線電廣播電臺