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长波的又一利用—长波标时台知识汇总

作者:zdspe 日期:2009-08-17 人气:1703 来源:广播论坛 添加:5BCL.com 
利用长波做标准时间标准频率发播台 (简称标时台 )的广播,是最近几年来很热门的话题,目前整个世界已有好几个长波标时台,利用长波一天二十四小时地,播送精确的时间信号,这些电台遵照规定,都使用 100KHz 以下的频率。为什么要使用这么低的频率来做标时台呢?有哪些迷人的优点?其实原因无它,就是这频率的传导状况稳定,让使用者很容易接收到稳定的信号,有稳定的信号才能有精确的时间信号。长波不会受到电离层高度变动的影响而有严重的信号延迟,电离层通常会随着白天、黑夜及季节等的影响而变化,比如在 5、10、15、 20MHz 等频率随意可接收到的标时台信号,因为是短波,容易受到电离层的影响,所发出来的信号经过传导的影响,信号到了使用者的手里,就没有那么可靠及精确了。虽然大多数人对于短波标时台的误差并不怎么在意,但是这误差可能会使标时台的精确度不符合规格所需,尤其是当接收台与发射台距离很远时,就变得越复杂,也越不可靠,而主要靠地波传导的长波就没有这些缺点。因为长波的优点显而易见,因此,许多研究单位便纷纷设立长波标时台。
世界上第一座长波标时台是英国的 GBR,这座电台早在 1926 年就设立了,它也是当时世界上输出功率最大的电台,使用的频率是 16KHz,当时可以涵盖到整个美洲大陆,现在只要配备适当的接收机及解码机,就可以收到稳定的长波标时台信号。英国的标准时钟报时台 MSF 电台,在 Cumbria 省的 Anthorm 新建的60kHz 发射站,每日1800-2000试播中,在试验报时这段时间,原有 Rugby 发射站停止发射信号,新报时台预定2008年3月31日0000开播,而且从4月份开始管理发射站的单位,由 BT Radio Engineering Service 移转至 VT Communications。
美国国家标准技术院(NIST)其标准时频广播电台以无线电广播的方式,每日将时间与频率讯息传送给公众用户。位于科罗拉多州的科林斯堡(Fort Collins, Colorado)的WWVB站台,是为发送60 kHz的低频讯号。分别位于科罗拉多州和夏威夷的WWV站台与WWVH站台,可广播2.5至20 MHz范围内的5种不同的高频讯号,每一组频率有个别独立的发射源。虽然所有频率皆传送相同的讯息,但采取多频率发射的方式,可解决因高频讯号的接收品质取决于许多如地理位置、季节与时段、操作频率、以及大气层与电离层传播条件等影响通讯的问题。多个频率的操作将使在全时段中至少有一频率是可用的。由于WWVB传送以地波传播为主的长波讯号,比起在电离层与地表间弹跳的WWV短波信号更稳定。使得若在同一个接收点,WWVB比起WWV具有更高的准确性。
日本情报与通信研究所为日本信息通信领域中最大的国立研究机构,于2004年4月由总务省所管通信综合研究所(CRL)及通信发射机构(TAO)合并而成。独立行政法人的NICT主要有3系所并分为8个部门,其标准时间小组之任务为提供并维持日本准确的标准时间与频率等与国民生活息息相关的重要业务。此外,日本短波带或高频(HF)的标准电波在2001年3月31日就已经废除了。目前的服务仅为长波带或低频(LF)标准电波。长波带标准电波设施(Ohtakadoya-yama,福岛电台,操作频率40 kHz),自1999年6月10号起开始启用、并由先前的实验电台(呼号JG2AS)变更为正式的标准频率电台(JJY)。此外,2001年10月1号起成为长波第2电台的长波带标准电波设施 (Hagane-yama,九州电台,操作频率60 kHz)开始启用。
德国的长波授时编码标准为DCF,与MSF类似。20世纪50年代末,德国就在DFCFrankfurt建立了长波授时中心,77.5kHz,50kW。德国国土面积较小,且DFC的长波授时信号发射站功率很强,是RCT技术中对接收芯片的灵敏度要求最低的,因而比较容易开发。
俄罗斯标准时间报时台 RBU(66kHz)与 RWM(4996、9996、14996 kHz)自2008年第一季,从 Noginsk 移转至 Taldom,为此 Taldom 发射站的发射机及天线必须换新整修。RBU 报时台使用「Zont」特殊的天线。
中国大陆在1970年正式建成了具有时间计算和校时服务功能的中国科学院陕西天文台蒲城;即中国科学院国家校时中心,主要工作为承担着中国标准时间的产生、保持和发播任务。于当年12月15日试播BPM短波校时台(2.5,5,10,15MHz)。1973年,又增建了BPM短波远洋校时系统并投入运行。1975年动工兴建专用于无线电标准时间、标准频率发播的BPL长波校时台(100kHz)。BPL长波授时系统是国家授时中心主要授时手段。1979年建成试播,1983年开始正式授时服务,1986年通过国家级技术鉴定。该项成果荣获1988年国家科技进步一等奖。BPL长波授时台是中国目前惟一微秒量级的高精度授时系统,且一直提供可靠且高精度校时的远程无线电服务系统,信号覆盖中国整个陆地和近海海域。系统运行二十多年来,为中国国民经济诸多行业和部门提供了可靠的高精度授时服务,发挥着极为重要的、不可替代的作用。发播信号时刻准确度:≤±1微秒。载频为100KHz。发播时间:每天开机10小时,发播8小时:13:00~21:00。且中国大陆早在1988年便将长短波校时系统列为由国家财政部专项运行维护费支持的国家重大科学工程之一。但连续运行20多年来,由于建设时期条件制约所造成的固有缺陷和经长期运行所累积的各种隐忧。因此在2002年4月规划进行现代化技术改造与若干关键技术的前瞻研究。另外,中国国家校时中心在1994年完成RCT校时长波发射台的可行性论证后,于1999年建成每天可工作5小时的试验台(100KW发射机,发射频率68.5KHz);并于2000年完成试播和部分外场测试。中国电波钟控制时间信号协议,即BPC码,可专供支援RCT技术的接收装置接收校时讯号,已从2002年4月25日起正式发射。
台湾地区的国家标准时间是由中华电信研究所时间与频率国家标准实验室所发布。自台湾63年起接受中央标准局委托,负责维持频率及时刻之国家标准,并推广标准时频之应用。每天透过卫星与国际度量衡局(BIPM)下46个时频实验室做时频比对,整合各国实验室的资料后产生国际原子时间,并发布各国与UTC的差值和频率飘移率。频率国家标准实验室会根据这些资料做调整,产生最接近UTC的时间,称为UTC(TL);即为中华电信研究所(Telecommunication Laboratories,TL)发布的UTC时间。中华电信研究所于1966年筹设台湾时频标准电台,1970年5月1日(1969年)正式开播。主要工作为提供国内外标准时间与频率广播服务。初期开播5MHz一个频率,至1971年12月28日增开15MHz,为全天候广播。广播内容是根据CCIR决议,自1972年元月起实施的协调世界时间。播报时刻则为国家标准时间,其时刻准确度经常与UTC保持在1毫秒以内。接收端仅需具备简单的短波接收机就能自广播中获得高精确度的时间信号。但因经费问题,于1994年7月1日停止广播。目前正争取经费,另筹设以精确度可达数微秒至数十微秒的长波广播数字时间码。但在台湾岛也可以收到来自日本的长波标时台信号,这是设在日本茨城县三和町,使用的频率是 40KHz,呼号为 JG2AS。
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