DCF77

DCF77 هي محطة إذاعية ألمانية تبث إشارات التوقيت على الموجات الطويلة والترددات القياسية . بدأت بثها كمحطة ترددات قياسية في 1 يناير 1959. وفي يونيو 1973، أُضيفت معلومات التاريخ والوقت. يقع جهازا الإرسال الرئيسي والاحتياطي لها عند خط عرض 50°0′56″ شمالاً وخط طول 9°00′39″ شرقاً في ماينفلينجن ، على بُعد حوالي 27 كيلومتراً (17 ميلاً) جنوب شرق فرانكفورت أم ماين ، [ 1 ] ألمانيا . [1] يُولّد جهاز الإرسال طاقة اسمية تبلغ 50 كيلوواط، منها حوالي 30 إلى 35 كيلوواط يمكن بثها عبر هوائي على شكل حرف T.
يُشرف على محطة DCF77 المعهد الفيزيائي التقني الاتحادي الألماني (PTB)، وهو المختبر الوطني للفيزياء في ألمانيا ، وتبث المحطة بشكل متواصل (24 ساعة). وتتولى شركة Media Broadcast GmbH (التي كانت سابقًا شركة تابعة لشركة Deutsche Telekom AG ) تشغيلها نيابةً عن المعهد. وقد تم الاتفاق مع شركة Media Broadcast GmbH على ضمان توفر البث بنسبة 99.7% على الأقل سنويًا، أو ما لا يزيد عن 26.28 ساعة من التوقف السنوي. معظم حالات انقطاع الخدمة قصيرة الأجل، وتستغرق أقل من دقيقتين. أما حالات انقطاع الخدمة الأطول، فتحدث عادةً بسبب الرياح القوية أو الأمطار المتجمدة أو حركة هوائي T الناتجة عن تراكم الثلوج. ويتجلى ذلك في انحراف كهربائي لدائرة رنين الهوائي، وبالتالي حدوث تعديل طوري قابل للقياس في الإشارة المستقبلة. وعندما يكون الانحراف كبيرًا جدًا، يتم إيقاف تشغيل جهاز الإرسال مؤقتًا. [ ٢ ] في عام ٢٠٠٢، تحققت نسبة توافر تقارب ٩٩.٩٥٪، أي ما يزيد قليلاً عن ٤.٣٨ ساعات من التوقف عن العمل. [ ٣ ] يتم إرسال الطابع الزمني إما بالتوقيت العالمي المنسق (UTC)+١ أو UTC +٢ حسب التوقيت الصيفي . [ ٤ ]
دقة عالية 77.5 كيلو هرتز ( يتم توليد إشارة حاملة بطول موجي 3868.2897806 ميكرومتر من ساعات ذرية محلية مرتبطة بالساعات الرئيسية الألمانية في معهد PTB في براونشفايغ . تُستخدم إشارة التوقيت DCF77 لنشر التوقيت القانوني الوطني الألماني للجمهور. [ 5 ]
حظيت الساعات اللاسلكية بشعبية واسعة في أوروبا منذ أواخر ثمانينيات القرن الماضي، وفي أوروبا القارية، تستخدم معظمها إشارة DCF77 لضبط الوقت تلقائيًا. [ 6 ] [ 7 ] تتميز إشارة DCF77 اللاسلكية طويلة الموجة بقدرتها على اختراق المباني، ويمكن استقبال إشارات الوقت بواسطة هوائيات فيريت صغيرة مدمجة في أجهزة ضبط الوقت اللاسلكية منخفضة التكلفة دون الحاجة إلى هوائيات خارجية. [ 8 ] تُعد دقة إشارات DCF77 المُعدَّلة السعة كافية للاستخدام اليومي للساعات، حيث تُعتبر الدقة على المدى الطويل هي الأهم. كما تُستخدم إشارات DCF77 في أنظمة ضبط الوقت الصناعية في محطات السكك الحديدية، وفي مجال الاتصالات وتكنولوجيا المعلومات، وفي محطات الإذاعة والتلفزيون، بالإضافة إلى ساعات تغيير تعريفة الطاقة في شركات إمداد الطاقة، وساعات إشارات المرور. [ 9 ]

موقع الهوائيات
بحسب شركة الطيران، تبلغ المسافة بين الهوائي الرئيسي والهوائي الاحتياطي 350 مترًا. [ 10 ] عند توجيه جهاز الاستقبال نحو الشمال الغربي أو الجنوب الشرقي، يكون الحد الأقصى لوقت العبور هووعند أدنى حد، عندما يكون الاتجاهان متعامدين تمامًا، يتلاشى فرق زمن العبور. أما بالنسبة للاتجاهات الجغرافية الأخرى، فتقع القيمة بين هاتين القيمتين.
إشارة


إشارة زمنية
تحمل إشارة محطة DCF77 إشارة بيانات مُعدَّلة السعة ومُشفَّرة بعرض النبضة بمعدل بت واحد في الثانية. كما تُضَمَّن إشارة البيانات نفسها طوريًا على الموجة الحاملة باستخدام تسلسل شبه عشوائي بطول 512 بت ( تعديل طيف الانتشار بالتسلسل المباشر ). وتُكرَّر إشارة البيانات المُرسَلة كل دقيقة.
- بتات التاريخ والوقت الحاليين؛
- تحذير بشأن الثانية الكبيسة ؛
- تغيير وشيك من توقيت وسط أوروبا (CET) إلى توقيت وسط أوروبا الصيفي (CEST)، أو العكس، بت الإعلان؛
- التوقيت الأوروبي المركزي (CET) / التوقيت الصيفي الأوروبي المركزي (CEST) بت؛
- بت تعريف عملية جهاز الإرسال غير الطبيعية؛
- عدة بتات تكافؤ .
إشارة طوارئ تجريبية للدفاع المدني
منذ عام 2003، تم استخدام أربعة عشر بتًا غير مستخدمة سابقًا من رمز الوقت لإشارات الطوارئ الخاصة بالدفاع المدني . هذه خدمة تجريبية، تهدف إلى استبدال شبكة صفارات الإنذار الألمانية للدفاع المدني في يوم من الأيام .
إشارة من الحماية المدنية والتنبؤات الجوية
منذ 22 نوفمبر/تشرين الثاني 2006، يستخدم جهاز الإرسال DCF77 البتات من 1 إلى 14 لنقل رسائل التحذير ومعلومات الطقس. [ 12 ] [ 13 ] وبموجب مسؤولية المكتب الاتحادي الألماني للحماية المدنية والإغاثة في حالات الكوارث (BBK)، يمكن إرسال تحذيرات للسكان باستخدام هذه البتات الـ 14. وكإضافة إلى محتوى المعلومات الذي ينقله DCF77، يمكن لساعات الراديو المجهزة بشكل مناسب توفير توقعات الطقس لمدة أربعة أيام لستين منطقة مختلفة في أوروبا. وتُقدم بيانات التوقعات من قبل شركة Meteo Time GmbH السويسرية، وهي المسؤولة عنها، ويتم نقلها عبر بروتوكول نقل خاص. [ 14 ] وتُستخدم البتات الـ 14 نفسها بطريقة تضمن التوافق مع بروتوكولات نقل رسائل التحذير. ويتطلب فك تشفير بيانات توقعات الطقس ترخيصًا. [ 13 ] [ 15 ] بما أن البتات المحجوزة مسبقًا لـ PTB يتم استخدامها، فلا ينبغي أن تتأثر ساعات الراديو القديمة بإشارة بيانات الطقس.
المستقبل ورمز النداء
يُجدد عقد توزيع الإشارة بين هيئة البث الإذاعي والتلفزيوني الألمانية (PTB) وشركة Media Broadcast GmbH، المشغلة لجهاز الإرسال DCF77، دوريًا. بعد مفاوضات جرت عام 2021، اتفقت الشركتان على مواصلة بث الإشارة وفقًا للتوقيت القانوني الوطني الألماني لمدة عشر سنوات أخرى. ولتحسين موثوقية البث وتسهيل الصيانة على المشغل، أعلنت Media Broadcast GmbH أنها ستُنشئ جهاز إرسال ثانٍ عالي الأداء يُمكن التحكم به عن بُعد عام 2022. وسيتم حينها استنساخ المرافق بالكامل في الموقع. وقد صرّحت هيئة البث الإذاعي والتلفزيوني الألمانية سابقًا بأنها ستُجري مفاوضات جديدة إذا رأت ضرورةً لتحديث محطة الإرسال لتحسين موثوقية استقبال الإشارة في جميع أنحاء أوروبا. [ 16 ] [ 17 ]
يشير رمز النداء DCF77 إلى D = Deutschland (ألمانيا)، C = إشارة الموجة الطويلة، F = فرانكفورت أم ماين كوحدة إقليمية شاملة، 77 = التردد: 77.5 كيلو هرتز.
تفاصيل رمز الوقت
على غرار معظم أجهزة إرسال التوقيت ذات الموجات الطويلة (المشابهة لإشارة التوقيت TDF بتردد 162 كيلوهرتز وقدرة 800 كيلوواط التي تبث من فرنسا)، يقوم جهاز DCF77 بتحديد الثواني عن طريق خفض طاقة الموجة الحاملة لفترة تبدأ من الثانية. وتختلف مدة هذا الخفض لنقل بت واحد من رمز التوقيت في الثانية، ويتكرر ذلك كل دقيقة. تتم مزامنة الموجة الحاملة بحيث يحدث عبور الصفر الصاعد في الثانية. كما تحدث جميع تغييرات التضمين عند عبور الصفر الصاعد.
تعديل السعة

تستخدم إشارة DCF77 تقنية إزاحة السعة لنقل معلومات الوقت المشفرة رقميًا عن طريق خفض سعة الموجة الحاملة إلى 15% من قيمتها الطبيعية (-16.5 ديسيبل ) لمدة 0.1 أو 0.2 ثانية في بداية كل ثانية. يُشير خفض السعة لمدة 0.1 ثانية (7750 دورة من سعة الموجة الحاملة البالغة 77500 هرتز) إلى القيمة الثنائية 0، بينما يُشير خفضها لمدة 0.2 ثانية إلى القيمة الثنائية 1. وفي حالة خاصة، لا يتم خفض سعة الموجة الحاملة في الثانية الأخيرة من كل دقيقة.
كان هناك أيضًا تعريف للمحطة باستخدام شفرة مورس حتى عام 2006، يُرسل خلال الدقائق 19 و39 و59 من كل ساعة، إلا أنه تم إيقاف هذا النظام نظرًا لسهولة التعرف على المحطة من خلال الإشارة المميزة. [ 18 ] كان يتم توليد نغمة بتردد 250 هرتز عن طريق تعديل الموجة الحاملة بموجة مربعة بين 100% و85% من الطاقة، وكانت هذه النغمة تُستخدم لإرسال حرف واحد في الثانية، بين علامتي الثانية. خلال الثواني من 20 إلى 32، كان يتم إرسال رمز النداء "DCF77" مرتين.
تعديل الطور
بالإضافة إلى ذلك، ولمدة 793 مللي ثانية تبدأ من 200 مللي ثانية، تُرسل كل بتة من بتات رمز الوقت باستخدام تقنية طيف الانتشار بالتسلسل المباشر . تُخلط البتة مع تسلسل رقاقة شبه عشوائي بطول 512 بت ، وتُشفّر على الموجة الحاملة باستخدام مفتاح إزاحة الطور ±15.6 درجة . [ 19 ] يحتوي تسلسل الرقاقة على كميات متساوية من كل طور، لذا يبقى متوسط الطور دون تغيير. تغطي كل رقاقة 120 دورة من الموجة الحاملة، وبالتالي فإن المدة الزمنية الدقيقة هي الدورات من 15500 إلى 76940 من أصل 77500 دورة. لا تخضع آخر 560 دورة (7.23 مللي ثانية) من كل ثانية لتعديل الطور. [ 20 ]
يتم توليد تسلسل الشريحة بواسطة مسجل إزاحة خطي ذي تغذية راجعة 9 بت (LFSR)، ويتكرر كل ثانية، ويبدأ بـ 00000100011000010011100101010110000….
يمكن لتطبيق برمجي لـ Galois LFSR أن يُولّد تسلسل الشريحة الكامل:
عدد صحيح غير موقع i ، lfsr ؛ lfsr = 0 ؛for ( i = 0 ; i < 512 ; i ++ ) { unsigned int chip ;chip = lfsr & 1 ; output_chip ( chip );lfsr >>= 1 ; if ( chip ^ ! lfsr ) lfsr ^= 0x110 ; }تُجرى عملية XOR بين كل بت من بتات رمز الوقت المراد إرسالها ومخرج مسجل الإزاحة ذي التغذية الراجعة الخطية (LFSR). يُستخدم التسلسل المُرقّق النهائي لتعديل طور جهاز الإرسال. خلال 0 رقاقة، يُرسل الناقل بتقدم طور +15.6 درجة، بينما خلال رقاقة واحدة، يُرسل بتأخر طور -15.6 درجة.
بدلاً من علامة الدقيقة الخاصة المستخدمة في رمز السعة، يتم إرسال البت 59 كبت عادي 0، ويتم إرسال أول 10 بتات (الثواني 0-9) كـ 1 ثنائي.
بالمقارنة مع تعديل السعة، يُحسّن تعديل الطور من استخدام طيف التردد المتاح، مما ينتج عنه توزيع زمني أكثر دقة للترددات المنخفضة مع حساسية أقل للتداخلات. مع ذلك، لا يُستخدم تعديل الطور في العديد من أجهزة استقبال DCF77. ويعود السبب في ذلك إلى التوافر العالمي لإشارات (المرجع الزمني الدقيق) التي تبثها أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية العالمية مثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ونظام غلوناس ( GLONASS ) ونظام غاليليو ( Galileo) ونظام بيدو (BeiDou ). بفضل بنية إشارة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وعرض النطاق الترددي الأكبر المتاح، فإن استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) سيحقق، من حيث المبدأ، عدم يقين في إرسال الوقت أقل بمقدار رتبة واحدة على الأقل من عدم اليقين الذي يمكن تحقيقه باستخدام أجهزة استقبال تعديل الطور DCF77 (يبلغ دقة وقت نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) حوالي ± 10 إلى 30 نانوثانية [ 21 ] [ 22 ] ، وقد أفاد تقرير الأداء الفصلي لنظام غاليليو لشهر أبريل ومايو ويونيو 2021 الصادر عن المركز الأوروبي لخدمات GNSS أن دقة خدمة نشر وقت UTC كانت ≤ 4.3 نانوثانية، محسوبة من خلال تجميع العينات على مدار الـ 12 شهرًا الماضية وتجاوز الهدف ≤ 30 نانوثانية [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] ).
تفسير الرموز الزمنية
يُمثَّل الوقت بنظام العد العشري الثنائي . وهو يُمثِّل التوقيت المدني، بما في ذلك تعديلات التوقيت الصيفي. الوقت المُرسَل هو وقت الدقيقة التالية ؛ على سبيل المثال ، خلال 31 ديسمبر، الساعة 23:59، يُشفِّر الوقت المُرسَل 1 يناير، الساعة 00:00. [ 26 ]
تمثل الثواني العشرون الأولى علامات خاصة. يتم ترميز الدقائق في الثواني من 21 إلى 28، والساعات خلال الثواني من 29 إلى 34، والتاريخ خلال الثواني من 36 إلى 58.
يُشير مؤشران إلى حدوث تغييرات في نهاية الساعة الحالية: تغيير المنطقة الزمنية، وإضافة ثانية كبيسة. يتم ضبط هذين المؤشرين خلال الساعة التي تسبق الحدث، بما في ذلك الدقيقة الأخيرة قبل الحدث، حيث تُشفّر بتات رمز الوقت الأخرى (بما فيها بتات مؤشر المنطقة الزمنية) وقت الدقيقة الأولى بعد الحدث.
| قليل | وزن | معنى | قليل | وزن | معنى | قليل | وزن | معنى | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| دكتوراه في الطب | أكون | دكتوراه في الطب | أكون | دكتوراه في الطب | أكون | ||||||||
| :00 | 1 | م | بداية الدقيقة. دائماً 0. | 20:00 | S | بداية الوقت المشفر. دائماً 1. | 40:00 | 10 | يوم من الشهر (يتبع) | ||||
| :01 | 1 | وحدات التحذير المدنية، [ 27 ] مقدمة من Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrofenwarnung (المكتب الفيدرالي للحماية المدنية والإغاثة في حالات الكوارث). يحتوي أيضا على البث الطقس. [ 26 ] [ 28 ] | :21 | 1 | الدقائق 00–59 | 41: | 20 | ||||||
| :02 | 1 | :22 | 2 | 42: | 1 | يوم من أيام الأسبوع: الاثنين = 1، الأحد = 7 | |||||||
| :03 | 1 | 23: | 4 | 43: | 2 | ||||||||
| 04:00 | 1 | :24 | 8 | 44:00 | 4 | ||||||||
| :05 | 1 | 25:00 | 10 | :45 | 1 | رقم الشهر 01-12 | |||||||
| :06 | 1 | :26 | 20 | :46 | 2 | ||||||||
| 07:00 | 1 | :27 | 40 | 47: | 4 | ||||||||
| 08:00 | 1 | 28:00 | P1 | التكافؤ التام على أجزاء الدقيقة 21-27. | 48: | 8 | |||||||
| 09:00 | 1 | :29 | 1 | الساعات 0-23 | 49: | 10 | |||||||
| 10:00 | 0 | 0:30 | 2 | 50 ثانية | 1 | السنة في القرن 00-99 | |||||||
| 11:00 | 0 | 0:31 | 4 | :51 | 2 | ||||||||
| 12:00 | 0 | 32 | 8 | 52: | 4 | ||||||||
| 13: | 0 | 33: | 10 | :53 | 8 | ||||||||
| 14:00 | 0 | 34: | 20 | :54 | 10 | ||||||||
| 15:00 | R | بت الاتصال: تشغيل غير طبيعي لجهاز الإرسال. [ 26 ] سابقًا: هوائي احتياطي قيد الاستخدام. | 35: | P2 | التكافؤ التام على مدى أجزاء الساعة 29-34. | 0:55 | 20 | ||||||
| :16 | A1 | إعلان تغيير التوقيت الصيفي /التوقيت القياسي. يتم ضبطه خلال الساعة التي تسبق التغيير. | :36 | 1 | يوم من الشهر. 01–31 | :56 | 40 | ||||||
| 17:00 | Z1 | يتم ضبطه على 1 عند تطبيق التوقيت الصيفي لوسط أوروبا. | :37 | 2 | :57 | 80 | |||||||
| 18:00 | Z2 | يتم ضبطه على 1 عند تطبيق التوقيت الأوروبي المركزي. | :38 | 4 | :58 | P3 | التكافؤ الزوجي على بتات التاريخ 36-57. | ||||||
| 19: | A2 | إعلان الثانية الكبيسة . يتم ضبطه خلال الساعة التي تسبق الثانية الكبيسة. | 39: | 8 | :59 | 0 | علامة الدقيقة: لا يوجد تعديل في السعة. | ||||||
في حالة إضافة ثانية كبيسة، يتم إدخال بت 0 خلال الثانية 59، ويتم إرسال البت المفقود الخاص خلال الثانية الكبيسة نفسها، الثانية 60. [ 26 ]
على الرغم من أن رمز الوقت لا يتضمن سوى رقمين من السنة، فإنه من الممكن استنتاج رقمين من القرن باستخدام يوم الأسبوع. لا يزال هناك غموضٌ يتعلق بـ 400 عام، حيث يتكرر الأسبوع في التقويم الغريغوري كل 400 عام، ولكن هذا يكفي لتحديد السنوات التي تنتهي بـ 00 والتي تُعتبر سنوات كبيسة. [ 29 ]
يمكن اعتبار بتات المنطقة الزمنية تمثيلاً ثنائياً لفرق التوقيت عن التوقيت العالمي المنسق (UTC) . تشير المجموعة Z1 إلى UTC+2 ، بينما تشير المجموعة Z2 إلى UTC+1 .
تُشفّر تعديلات الطور عمومًا نفس البيانات التي تُشفّرها تعديلات السعة، ولكنها تختلف بالنسبة للبتات من 59 إلى 14 شاملةً. البت 59 (بدون تعديل سعة) مُعدَّل طوريًا كبت 0. البتات من 0 إلى 9 مُعدَّلة طوريًا كبت 1، والبتات من 10 إلى 14 مُعدَّلة طوريًا كبت 0. [ 30 ] لا تتضمن بيانات تعديل الطور تحذيرات الحماية المدنية ومعلومات الطقس.
منطقة الاستقبال


بفضل قدرتها العالية نسبيًا التي تبلغ 50 كيلوواط ، يمكن استقبال إشارات DCF77 بشكل موثوق في أجزاء واسعة من أوروبا، على بُعد يصل إلى 2000 كيلومتر (1200 ميل) من جهاز الإرسال في ماينفلينجن. ضمن هذا النطاق، تبلغ قوة إشارة DCF77، وفقًا لمواصفات المعهد الاتحادي للفيزياء والتقنية (PTB)، 100 ميكروفولت/متر أو أكثر. وقد تم تقييم قوة الإشارة هذه بناءً على نموذج الانعكاس مع انعكاس (قفزة واحدة) على طبقة D من الغلاف الأيوني . على سبيل المثال، يُمكن الاستقبال باستخدام ساعات منزلية عادية - بافتراض أن ساعة الراديو المستخدمة قادرة على استقبال إشارة بقوة 100 ميكروفولت/متر تقريبًا - في النرويج (بودو)، وروسيا (موسكو)، وتركيا (إسطنبول)، وجبل طارق، والبرتغال (خلال ساعات الليل). قد تُسبب الهياكل المعدنية أو التداخل الناتج عن الأجهزة الإلكترونية الأخرى مشاكل في الاستقبال ضمن هذا النطاق. [ 31 ] عند المسافات القصيرة، تكون قوة إشارة DCF77 أعلى بكثير. على سبيل المثال، على مسافة أقل من 500 كيلومتر (300 ميل) من جهاز الإرسال في ماينفلينجن، تكون قوة الإشارة المتوقعة للموجة الأرضية ≥ 1 ملي فولت/متر. [ 32 ]
اعتمادًا على انتشار الإشارة وانعكاساتها المتعددة (قفزاتها) والتداخل المحلي، يمكن أحيانًا استقبال إشارة DCF77 على مسافة أبعد (انظر انتشارها في طبقة التروبوسفير ). ويرتبط هذا بانخفاض ملحوظ في قوة الإشارة، ويعتمد على عوامل عديدة، مثل وقت النهار والفصل، وزاوية سقوط الموجة السماوية على طبقة D، والنشاط الشمسي. [ 33 ]
يتحكم

لا تُرسل إشارة التحكم سلكيًا من المعهد الاتحادي للفيزياء والتقنية (PTB) في براونشفايغ إلى محطة الإرسال الإذاعي في ماينفلينغن، بل تُولّد في موقع الإرسال باستخدام وحدة تحكم طورتها PTB. هذه الوحدة، الموجودة في غرفة مكيفة بمحطة الإرسال، محمية من التداخلات عالية التردد وتُدار من براونشفايغ. ولضمان موثوقية التشغيل، تُولّد إشارة التحكم عبر ثلاث قنوات تحكم مستقلة، كل منها مزودة بساعة ذرية من السيزيوم . إضافةً إلى ذلك، تتوفر ساعة ذرية من الروبيديوم في الموقع. ولتجنب الإرسال الخاطئ، تُقارن مخرجات هذه القنوات الثلاث في دائرتين إلكترونيتين في الموقع. ولا يُولّد خرج الإرسال إلا عند توافق قناتين على الأقل من القنوات الثلاث. ويمكن الوصول إلى بيانات تشغيل وحدة التحكم عبر شبكة الهاتف العامة باستخدام نظام تحكم عن بُعد. علاوة على ذلك، تتم مقارنة توقيت طور الموجة الحاملة وحالات علامات الثواني في براونشفايغ مع نقاط الضبط المحددة بواسطة الساعات الذرية الرئيسية التابعة لمعهد PTB والتي توفر التوقيت العالمي المنسق (UTC). ومن بين هذه الساعات الذرية، توفر الساعة الذرية CS2 في براونشفايغ معيار التوقيت القانوني الوطني الألماني، ويمكن استخدامها كمعيار تردد عالي الدقة. [ 34 ] في حال وجود أي انحرافات، تُجرى التصحيحات اللازمة عبر نظام التحكم عن بُعد. [ 35 ]
دقة
الانتقال
يبلغ عدم اليقين النسبي لتردد الموجة الحاملة المرسلة في نظام DCF77 2 × 10⁻¹² خلال فترة 24 ساعة، و2 × 10⁻¹³ خلال 100 يوم، مع انحراف في الطور بالنسبة للتوقيت العالمي المنسق (UTC) لا يتجاوز 5.5 ± 0.3 ميكروثانية . [ 36 ] تضمن الساعات الذرية الألمانية الأربع الأساسية من نوع السيزيوم (النافورة) (CS1، CS2، CSF1، وCSF2) المستخدمة في معهد PTB في براونشفايغ انحرافًا زمنيًا أقل بكثير على المدى الطويل مقارنةً بالساعات الذرية المستخدمة في منشأة DCF77 في ماينفلينغن. [ 37 ] وبفضل التصحيحات الخارجية من براونشفايغ، من المتوقع ألا تتقدم وحدة التحكم في DCF77 في ماينفلينغن ثانية واحدة ولا تتأخر ثانية واحدة خلال 300,000 سنة تقريبًا.
نظرياً، يجب أن تكون الساعة الخارجية التي يتم التحكم فيها بواسطة DCF77 قادرة على التزامن في حدود نصف دورة تردد الموجة الحاملة المرسلة 77.5 كيلو هرتز لإشارة DCF77، أو في حدود ± 6.452 × 10 −6 ثانية أو ± 6.452 ميكروثانية. [ 20 ]
استقبال

بسبب عملية الانتشار، واختلافات الطور و/أو التردد الملحوظة في الإشارات المستقبلة، تكون الدقة العملية الممكنة أقل من الدقة الأصلية التي كانت تُحقق باستخدام الساعات الذرية في موقع الإرسال. وكما هو الحال مع أي جهاز إرسال لاسلكي لإشارة الوقت، يتأثر ضبط الوقت بدقة بالمسافة إلى جهاز الإرسال، حيث تنتشر إشارة الوقت إلى جهاز الاستقبال بسرعة الضوء . بالنسبة لجهاز استقبال DCF77 يقع على بُعد 1000 كيلومتر (600 ميل ) من جهاز إرسال DCF77، وبسبب تأخير العبور، سيتم ضبط جهاز الاستقبال متأخرًا بأكثر من 3 مللي ثانية . نادرًا ما يكون لهذا الانحراف الطفيف أهمية، وإذا لزم الأمر، يمكن تصحيح تأخير العبور في أجهزة استقبال الوقت عالية الدقة.
قد تنشأ المزيد من الأخطاء تبعًا لنوع الموجة التي يستقبلها جهاز الاستقبال. فإذا كان من المتوقع استقبال موجات أرضية خالصة وكان موقع الاستقبال ثابتًا، يُمكن تضمين قيمة ثابتة في الحساب. أما في حالة الموجات الفضائية الخالصة، فلا يستطيع جهاز الاستقبال التعويض عن التقلبات الناتجة عن تغير ارتفاع طبقة الأيونوسفير العاكسة والمنحنية. وتنشأ مشاكل مماثلة عند تداخل الموجات الأرضية والسماوية . هذا المجال ليس ثابتًا، بل يتغير خلال اليوم على مسافة تتراوح بين 600 و1100 كيلومتر (400 إلى 700 ميل ) تقريبًا من موقع جهاز الإرسال. [ 32 ]
يمكن لأجهزة الاستقبال DCF77 المصححة من الدرجة المستخدمة في الأجهزة، والتي تستخدم إشارات زمنية معدلة السعة مع هوائيات مصاحبة موجهة بشكل مماس لهوائي جهاز الإرسال في ماينفلينجن لضمان أفضل استقبال ممكن للإشارة الزمنية الخالية من التداخل في مواقع ثابتة، أن تحقق دقة عملية أفضل من ± 2 مللي ثانية. [ 38 ]
بالإضافة إلى إرسال إشارة الوقت المعدلة السعة، تُرسل هذه المعلومات أيضًا منذ يونيو 1983 بواسطة DCF77 عبر تعديل طور الموجة الحاملة باستخدام تسلسل ضوضاء شبه عشوائي بطول 512 بت. وباستخدام الارتباط التبادلي، يمكن استخدام الإشارة المُستعادة عند جهاز الاستقبال لتحديد بداية علامات الثواني بدقة أكبر. يكمن عيب استخدام إشارات الوقت المعدلة الطورية في أجهزة الاستقبال المعقدة عالية الدقة المطلوبة لاستخدام هذه الطريقة. وباستخدام هذه الطريقة، قاس المعهد الاتحادي للفيزياء والتقنية (PTB) انحرافات معيارية تتراوح بين ± 2 و22 ميكروثانية بين التوقيت العالمي المنسق (UTC) (PTB) والتوقيت العالمي المنسق (UTC) (DCF77)، وذلك تبعًا للوقت من اليوم والفصل. وقد أُجري هذا القياس في براونشفايغ، التي تبعد 273 كيلومترًا (170 ميلًا ) عن جهاز الإرسال في ماينفلينغن. [ 20 ]
تعتمد أجهزة استقبال DCF77 الاستهلاكية منخفضة التكلفة بشكل أساسي على إشارات الوقت المعدلة السعة، وتستخدم أجهزة استقبال ضيقة النطاق ( بعرض نطاق 10 هرتز) مع هوائيات حلقية صغيرة من الفريت ودوائر ذات تأخير غير مثالي في معالجة الإشارات الرقمية، ولذلك لا يُتوقع منها تحديد بداية الثانية بدقة عملية تتجاوز ± 0.1 ثانية. هذا كافٍ للساعات الاستهلاكية منخفضة التكلفة التي تعمل بالتحكم اللاسلكي والتي تستخدم ساعات كوارتز قياسية الجودة لضبط الوقت بين محاولات مزامنة DCF77 اليومية، حيث ستكون في أدق حالاتها مباشرة بعد المزامنة الناجحة، ثم تقل دقتها تدريجيًا حتى المزامنة التالية. [ 39 ] بعض حركات الكوارتز الاستهلاكية التي تعمل بنظام DCF77 تُحسّن دقة ضبط الوقت من خلال المزامنة والتصحيح التلقائي للوقت أكثر من مرة خلال اليوم. [ 40 ]
استخدام ساعة مرجعية لبروتوكول وقت الشبكة
تعرض خوادم بروتوكول وقت الشبكة (NTP) معرّف المرجع (REFID) .DCFa. (تعديل السعة) أو .DCFp. (تعديل الطور) عند استخدام مستقبل وقت DCF77 قياسي كمصدر وقت مرجعي. [ 41 ] وتعرض بعض خوادم الوقت .PZF. كمعرّف مرجعي. وتقوم هذه الخوادم بتقييم التسلسل شبه العشوائي (أو pseudozufällige Folge بالألمانية) المُضاف إلى تعديل السعة لتحقيق دقة تصل إلى جزء من الميكروثانية. [ 42 ]
انظر أيضاً
- إشارة التوقيت ALS162 ، خدمة التوقيت المماثل في فرنسا
- التوقيت من مختبر الفيزياء الوطني (أطباء بلا حدود) ، خدمة توقيت مماثلة في المملكة المتحدة
- WWVB ، خدمة التوقيت المماثل في الولايات المتحدة
مراجع
- ↑ "حاسبة المسافة الجوية" (بين الهوائي الرئيسي ومحطة قطار فرانكفورت/ماين المركزية) . تم الاطلاع عليها بتاريخ 27 يناير 2025 .
- ^ "ترخيص جهاز الاستقبال DCF77 وتوافره" . Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). 3 فبراير 2014 . تم الاسترجاع 10 سبتمبر 2014 .
- ^ “Das abwechslungsreichste Radioprogramm der Welt” (في المانيا). Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). 21 فبراير 2003 . تم الاسترجاع 2 أكتوبر 2013 .
- ↑ "محطة التوقيت والتردد القياسي DCF77 (ألمانيا)" .100503 eecis.udel.edu
- ^ "تحقيق الوقت القانوني في ألمانيا" . Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). 8 أغسطس 2013 . تم الاسترجاع 26 سبتمبر 2013 .
- ↑ تقرير معلومات السوق: الساعات . مصادر عالمية. 2004. ISBN 9789627853596.
- ↑ ماين، توماس م.؛ ستانارد، ماثيو (30 أبريل 2021). جمع الساعات (القديمة): ساعات اليد، وساعات الجيب العتيقة والقديمة . BoD – كتب حسب الطلب. ISBN 9783744894920.
- ^ "فائدة DCF77" . Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). 29 نوفمبر 2021 . تم الاسترجاع في 29 نوفمبر 2021 .
- ^ "فائدة DCF77" . Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). 12 مارس 2010 . تم الاسترجاع 10 سبتمبر 2014 .
- ↑ "حاسبة المسافة بين الهوائي الأساسي والهوائي الاحتياطي لجهاز DCF77 " . تم الاطلاع عليها بتاريخ 25 يناير 2025 .
- ^ “Zeitumstellung – Zeit und Uhren bei der Bahn” (في المانيا). أرشفة من الأصلي في 7 نوفمبر 2017 . تم الاسترجاع في 4 نوفمبر 2017 .
- ↑ "الصفحة الرئيسية للمكتب الاتحادي الألماني للحماية المدنية والمساعدة في حالات الكوارث" . المكتب الاتحادي الألماني للحماية المدنية والمساعدة في حالات الكوارث (BBK). 9 مارس 2013. تاريخ الاطلاع: 9 مارس 2013 .
- 1 2 "DCF77 fit für die Zukunft. PTB-Zeitsignal-Aussendung per Langwellensender ist "runderneuert" worden" (باللغة الألمانية). Physikalisch-Technische Bundesanstalt PTB. 12 ديسمبر 2006 . تم الاسترجاع 12 ديسمبر 2010 .
- ↑ شركة Meteo Time GmbH (27 أكتوبر 2006)، وصف بيانات الطقس لنظام Meteotime [ Wetterdatenbeschreibung des Systems Meteotime ] (ملف PDF) (باللغة الألمانية)، مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) في 29 ديسمبر 2009
- ↑ "مرحباً بكم في Meteotime.com" . شركة Meteo Time GmbH. 9 مارس 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 مارس 2013 .
- ^ “Auch weiterhin auf Sendung: das Zeitsignal auf Langwelle” (في المانيا). pro-physik.de. 26 أكتوبر 2021 . تم الاسترجاع في 29 نوفمبر 2021 .
- ^ “Die Zeit auf Langwelle gibt es auch weiterhin” (في المانيا). Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB). 25 أكتوبر 2021 . تم الاسترجاع في 29 نوفمبر 2021 .
- ^ Zeit- und Normalfrequenzverbreitung mit DCF77 (PDF) (بالألمانية)، Physikalisch-Technische Bundesanstalt ، ص. 6. تم استرجاعه في 12 أغسطس 2009
- ^ تعديل الطور DCF77 ، Physikalisch-Technische Bundesanstalt
- 1 2 3 هيتزل، ب . (16 مارس 1988). نشر التوقيت عبر جهاز الإرسال منخفض التردد DCF77 باستخدام مفتاح إزاحة الطور شبه العشوائي للحامل (ملف PDF) . المنتدى الأوروبي الثاني للتردد والتوقيت. نوشاتيل. الصفحات 351-364 . تاريخ الاسترجاع: 11 أكتوبر 2011 .
- ↑ ديفيد دبليو. ألان (1997). "علم ضبط الوقت" . هيوليت باكارد.
- ↑ "نقل الوقت عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) للعرض المشترك" . nist.gov. مؤرشف من الأصل بتاريخ 28 أكتوبر 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يوليو 2011 .
- ↑ «تقرير الأداء الفصلي لخدمات نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية الأوروبي (غاليليو) - أبريل - يونيو 2021» (ملف PDF) . مركز خدمات نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية الأوروبي. 1 يوليو 2021. مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية في 30 نوفمبر 2021. تم الاطلاع عليه في 30 نوفمبر 2021 .
- ↑ "خدمة غاليليو المفتوحة والبحث والإنقاذ - تقارير الأداء الفصلية، والتي تتضمن إحصاءات الأداء المقاسة" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 26 أغسطس 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 مارس 2019 .
- ↑ "بدء تشغيل نظام غاليليو" . الوكالة الأوروبية لأنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية. 15 ديسمبر 2016. مؤرشف من الأصل في 15 يناير 2021. تم الاطلاع عليه في 1 فبراير 2017 .
- 1 2 3 4 رمز الوقت DCF77 ، Physikalisch-Technische Bundesanstalt، 14 يوليو 2022
- ↑ تحذيرات لعامة الناس عن طريق CF77؟ ، Physikalisch-Technische Bundesanstalt، 9 مايو 2007
- ↑ بيستر، د.؛ باوخ، أ.؛ بيكر، ج.؛ بوليفكا، ت.؛ روست، م.؛ سيبولد، د.؛ ستاليونين، إ. (5 ديسمبر 2006)، "أنشطة PTB المتعلقة بالوقت والتردد في عام 2006"، وقائع الاجتماع السنوي الثامن والثلاثين لأنظمة وتطبيقات الوقت الدقيق والفواصل الزمنية (PTTI) (ملف PDF) ، الصفحات 37-47 ، تم الاطلاع عليه في 24 مارس 2009
- ↑ يجب أن يوافق تاريخ XX00-02-28 يوم اثنين أو أحد أو جمعة أو أربعاء. الحالة الأولى فقط هي سنة كبيسة، تليها يوم الثلاثاء 29. أما في الحالات الثلاث الأخرى، فيوافق اليوم التالي 1 مارس.
- ↑ إنجلر، دانيال (مايو 2012)، "تحليل الأداء وهياكل أجهزة الاستقبال لساعات DCF77 التي يتم التحكم فيها لاسلكيًا" (ملف PDF) ، معاملات IEEE في الموجات فوق الصوتية، والمواد الكهروإجهادية، والتحكم في التردد ، 59 (5): 869-884 ، doi : 10.1109/TUFFC.2012.2272 ، PMID 22622972 ، S2CID 11484317 ، مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 14 يوليو 2015 ، تم استرجاعه في 5 ديسمبر 2013
- ↑ في أي منطقة يمكن استقبال إشارة التوقيت DCF77؟
- 1 2 مدى وصول DCF77
- ^ "Reichweite des DCF77-Senders" . صفحة Die Funk-Uhr الرئيسية (باللغة الألمانية). روبرت هيريت وتوماس لوسيرت . تم الاسترجاع 12 ديسمبر 2010 .
- ↑ "ما مدى دقة عمل الساعات الذرية التابعة لمعهد PTB؟" . مؤرشف من الأصل في 25 سبتمبر 2012. تم الاطلاع عليه في 29 مايو 2012 .
- ↑ "كيف يُنقل الزمن؟" . مؤرشف من الأصل في 2 يونيو 2012. تم الاطلاع عليه في 29 مايو 2012 .
- ↑ تردد الموجة الحاملة DCF77
- ↑ دقة الثواني في النظام الدولي للوحدات أصبحت أكثر دقة، PTB-News 3-2019
- ↑ "كيف يعمل جهاز الاستقبال DCF77" . مؤرشف من الأصل في 2 أكتوبر 2012. تم الاطلاع عليه في 29 مايو 2012 .
- ↑ لومباردي، مايكل أ. (2010). "ما مدى دقة الساعة التي يتم التحكم فيها لاسلكيًا؟" (ملف PDF) . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا.
- ↑ دليل تعليمات ساعة الحائط التي تعمل بالتحكم عن بعد
- ↑ "التحقق من حالة بروتوكول وقت الشبكة (NTP)" . بروتوكول وقت الشبكة (NTP) (بالألمانية). شركة ماينبرغ لساعات الراديو المحدودة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 أغسطس 2011 .
- ^ "IMS-PZF: مستقبل الارتباط PZF (DCF77) (Eurocard)" . Meinberg Funkuhren GmbH & Co KG . تم الاسترجاع 19 يونيو 2025 .
للمزيد من القراءة
- ديتزي، أندرياس؛ كريدت، هانز؛ وندرا ، يورغن (أغسطس 1981). "Anregung zum Nachbau: Einfacher Empfänger für DCF77-Zeitzeichensignale" (PDF) . موقع التطبيقات. Funk-Technik - Fachzeitschrift für die gesamte Unterhaltungselektronik (باللغة الألمانية). المجلد. 36، لا. 8. هايدلبرغ، ألمانيا: الدكتور ألفريد هوثيج فيرلاج GmbH. ص 279 – 282. ISSN 0016-2825 . أرشفة (PDF) من النسخة الأصلية في 10 يوليو 2021 . تم الاسترجاع في 10 يوليو 2021 . (4 صفحات)
روابط خارجية
- الصفحة الرسمية لـ DCF77 على موقع PTB
- تمت أرشفة DCF77 بتاريخ 31 مارس 2012 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) على قاعدة بيانات الترددات العالمية. تمت أرشفة DCF77 بتاريخ 30 مارس 2013 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).
- وصف رمز الوقت
- رصد DCF77 خلال ثانية كبيسة
- تطبيق DCF77 على أردوينو ( الأجهزة) مؤرشف بتاريخ 22-07-2013 في أرشيف الإنترنت ، الإشارة مؤرشف بتاريخ 24-07-2013 في أرشيف الإنترنت ، الكود مؤرشف بتاريخ 25-07-2013 في أرشيف الإنترنت
- ميتيوتايم
- "نشر الوقت والتردد باستخدام DCF77: 1959-2009 وما بعدها" - وصف تفصيلي لتاريخ DCF77
- كيفية بناء ساعة DCF (نسخة من موقع archive.org)
- زيارة تاريخية إلى محطة DCF77 ماينفلينجن بقلم إيكهارد بليخت، مؤرشفة في 3 يوليو 2019 على موقع Wayback Machine
- محطات الراديو التي تشير إلى التوقيت
- الوقت في ألمانيا
- مواقع أجهزة الإرسال في ألمانيا
- نداءات الاستدعاء
- منشآت عام 1959 في ألمانيا الغربية
