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无线电电子与电气工程百科全书 频率和时间的参考信号。 无线电电子电气工程百科全书
在各个经济领域，特别是在电信领域，有大量的消费者需要“绑定”（同步）精度为几分之一秒到千分之一微秒的时间尺度、发电机频率、时间的同步以及误差为10至10'13的频率测量仪器。 相应信号的传输系统由俄罗斯国家时间和频率局管理，其科学中心是位于莫斯科州门捷列沃村的时间和空间计量研究所。 本文描述了通过各种电信信道传输的时间和频率参考信号，说明了这是采用什么技术手段以及如何使用它们来同步发电机的时间尺度和频率。 频率和时间参考信号（ESChV）广泛应用于各种电信结构中。 因此，通过通信信道的频率复用，消息在具有载波抑制的调幅信号频谱的一侧频带上传输。 它在线路接收端的独立恢复要求振荡器频率同步，误差不低于10-9。 通常，当使用脉冲编码调制方法传输消息时使用时分复用，并且允许将通信线路的信息容量增加数十倍。 为了防止此类系统中的信息丢失，需要接收站生成的时钟信号相对于接收到的脉冲序列的精确定时。 为了高速远程数字通信系统的高效运行，地区通信中心主发电机的频率必须保持在10 -11 的精度。 在电视中，导演编辑和混音的质量取决于确保来自演播室和演播室外源的同步和同相信号。 为了提高电视图像质量，需要形成高度稳定的集中同步信号、彩色副载波参考信号，并保持电视发射机激励器的高频率稳定性。 使用 ESChV 的可能方向之一是各个计算机和计算机网络的定时器的同步。 这里只是需要频率和时间参考信号的方向的几个示例。 特别是，它们对于运输、特别是航空的安全也非常重要。 该行业生产各种精度不同的时间和频率测量仪器 - 从家用时间继电器和时钟到量子频率标准。 在生产过程中设置这些工具、进行控制测量并评估其计量特性需要使用参考工具，包括通过各种通信渠道传输的 ESChV。 目前，世界各地时间和频率测量的一致性主要通过通过各种信息方式传输的 ESHF 来确保，包括在 VLF、LW 和 HF 频段运行的无线电台，这两个频段都是专用的，仅用于传输参考信号信号和其他用途（无线电导航、通信、声音广播、电视），在辅助基础上传输 ESHF，以及全球导航卫星系统 GLONASS（俄罗斯）和 GPS（美国）。 对于包括业余无线电爱好者在内的许多消费者来说，可能有兴趣检查时间信号 - 通过声音广播网络传输的 SPV（“6 点”），以及通过国家时间和时间的专门 LW 无线电台 RBU 传输的 ESCHV 信号。俄罗斯频率服务，在 10. (66) kHz 频率下以 6 kW 的功率辐射运行，并根据包含有关当前时间值的编码信息的第一个电视节目。 由于有关一天中时间的消息，通过声音广播网络传输的 SPV 携带了更多的信息内容。 这些信号旨在检查读数并自动同步时钟，以用于技术和家庭用途。 它们代表一组 1000 个无线电脉冲，填充频率为 100 Hz。 前 100 个脉冲每个持续时间为 560 毫秒。 第六个脉冲的持续时间根据莫斯科时间的小时值而变化，从 20 ms 到 100 ms 后的 20 ms，符合表达式 t=(21+0,3h) ms，其中 h 是当前值小时。 第六个脉冲的开始对应于小时的开始。 在第二、第三、第四和第五SPW无线电脉冲中，信号还可以以低于最大SPW电平0,5dB的正弦振荡的形式传输，旨在用于音频广播频道和路径的自动控制。 俄罗斯欧洲部分接收海表温度的时间误差不超过XNUMX秒，俄罗斯其他地区接收海表温度的时间误差不超过XNUMX秒。 RBU无线电台使用DXXXW类型的信号来传输时间和频率以及编码信息（图1）。
这些信号是频率为 66.(6) kHz 的正弦形式的载波振荡，每 100 ms 中断 5 ms。 中断后每 10 ms，载波振荡将通过副载波频率为 80 或 100 Hz、调制指数为 312,5 的正弦信号进行窄带相位调制 0,698 ms。 信号的相位调制以数字方式进行，使得相位调制信号的相位平均值等于没有调制时的载波振荡的相位。 副载波频率为 312,5 Hz 的信号用于标记秒和分标记，以及在传输第一个和第二个 100 ms 间隔内的时间刻度信息时以二进制编码的十进制代码标记单位，从第二个标记开始计算（参见以下）。 副载波频率为100 Hz的信号用于在信息传输过程中在BCD码中标记零，并填充所有80 ms间隔，不传输任何信息。 频率参考信号（EFS）是发射信号的直接载波振荡，其日均频率值与频率单元的大小一致，按国家时间频率标准再现，误差不大于2× 10-12。 从图中可以看出，信号包络是一个 5 ms 的切入，随后频率为 10 Hz。 这些插入是参考时间信号（ESV）。 RBU电台ESP的特征点，即搭配上升前沿的拐点，与协调的俄罗斯原子时标UTS（SU）一致，误差不超过10μs。 在这种情况下，信号中的第二个标记是插入，其前面有一个 80 ms 的间隔，用 312,5 Hz 的子载波标记（图 1）。 分钟标记是通过在第二个标记之前的两个 312,5 ms 间隔的 80 Hz 子载波上附加标记来识别的，信号的信息结构如图 2 所示。 XNUMX.
作为 ESChV 的一部分传输的时间代码基于两种类型的代码：位置单元 - 用于传输 UTC 和 UTC 刻度 UT1-UTC 之间的差值，以及带奇偶校验的二进制十进制- 用于传输其他信息。 在从第二个标记算起的第一个和第二个 100 毫秒间隔中，使用载波调制每秒传输码元。 全时码格式包含 120 个元素（前 60 ms 间隔 100 个元素，第二个 60 ms 间隔 1 个元素），以 100 分钟为周期传输。 分钟周期（分钟标记）的开始通过第八和第九个 3 ms 间隔的附加标记来识别。 时间码格式和传输信息的内容如图XNUMX所示。 XNUMX.
有关当前时间值的信息以莫斯科时标传输的小时 (h) 和分钟 (m) 形式呈现，并带有相对于世界时的 UT 校正，相当于“冬季”时间的 3 小时期间和 4 小时 - 在“夏季时间”期间。“时间”。 日历日期信息包括：当前世纪的年份值（Y）、当前年份的月份值（M）、该月的日期值（dm）和序列号值星期几 (dm)。 儒略日期信息包括缩短日期（TJD），它是修改后的儒略日期数值的最低四位有效数字（儒略日期是从 公元前 12 年 1 月 4713 日 XNUMX:XNUMX UT 开始连续计算的天数） ）。 RBU 无线电台发射的 ESChV 可对距离长达 3000 公里的高度稳定的发电机（量子频率标准、石英发电机）进行比较，每天的误差为 (1 ... 50)x10-12，并且在距离长达 1000 公里的情况下提供时钟同步0,03 公里，误差可达 2、XNUMX ... XNUMX 毫秒，具体取决于 ESHF 的接收条件和所使用的接收信号设备。 为了提供更准确的时间和频率测量，使用了 ESHF，并作为电视信号的一部分通过地面和卫星电视频道进行传输。 ESChV包含ESCH、ESV和当前时间值的代码信号。 这些信号在每个奇数场的第六行上传输。 信号的形状及其在第六行中的位置如图 4 所示。 XNUMX.
输入信号的跨度为全视频信号跨度的G.35±0,05。 第六行分为三个区间，每个区间都有自己的信号类型。 对于ECH的传输，使用持续时间为15μs的I间隔。 ESC 以突发形式传输，由 15 个振荡周期组成，频率为 1 MHz，突发中始终以正半波开始。 莫斯科ESP的相对日误差不超过2·10-12。 对于 ESP 的传输，第二间隔的持续时间为 12 μs。 有关时间尺度的信息由对应于ESP前沿中间的特征点承载。 其时间位置与UTC(SU)刻度一致，误差不大于0,5 µs。 ESP 重复频率为 1 Hz，上升锋持续时间为 20 ns。 为了传输有关当前时间值的编码信息 - TZV (h, min, s)，需要持续时间为 15 μs 的 III 间隔。 有关 TVT 的信息通过使用各种频率的无线电脉冲的 5 帧（全周期 - 每 24 秒 25 帧）的二进制十进制代码（图 1）进行传输。 对数对应的信号频率。 1 代码，等于 1,66 MHz，对数。 0对应频率为2,5MHz，采用第1帧频率为25MHz的无线电脉冲作为周期结束信号的标记。 为了提高抗噪声能力，TZV 代码中引入了奇偶校验位 Rs、Rmin 和 Rch。 TZV码在整个传输时间内以1s为周期连续传输。
ESCHV 的形成和输入到第一个 ORT 频道的第六行电视信号及其通过卫星频道“轨道 2、3、4”传输的副本的中心点位于技术电视中心（莫斯科、奥斯坦金诺）。 根据所使用的方法和手段，电视 ESChV 的时钟同步误差范围为 0,02 至 10 μs，频率比较误差为每天 (1 ... 10) x 10-12。 为了向 ESChV 消费者提供信息，俄罗斯国家时间和频率服务局 (GSVCh) 应要求发布并分发了许多特别公告。 从上面可以看出，包含有关时间和日期的编码信息的一种或另一种类型的 ESChV 几乎在整个俄罗斯都可用。 这为消费者开发家用无线电时钟以及能够为企业和城市提供时钟、同步计算机网络计时器以及高精度和可靠性自动测量的设备开辟了广阔的领域。 这是更重要的，因为该行业目前使用 ESChV 生产的设备范围非常小，但对其的需求却很大。 该行业已掌握了两种类型电子钟的生产，其中根据通过有线广播网络（无线电广播）传输的“6点”FPV以及广播电台广播节目“Mayak”和“当前时间值”进行校正。 “Radio-1”：1 - 时间验证信号接收器（PSPV-1）； 2 - 电源时间和频率当前值的仪表 (IVCh-1)。 PSPV-1接收器以插入PC/AT个人计算机的空闲插槽的板的形式制成。 用于同步或“时间参考”计算机计时器并在其中注册事件的时间和日期。 PSPV-1旨在接收来自VHF无线电台的信号，存储和发布有关一天中的时间（小时，分钟，秒）和日期（年，月，日）的当前值的信息，SPV的分配，自动TZV 的校正（设置），将有关时间和日期的信息从接收器的计时器输出到监视器和 ISA 个人计算机总线，将接收器的计时器的时间和日期信息输入计算机的系统计时器（根据需要手动或自动）到“6点”SPV），在监视器屏幕上显示接收器定时器和计算机系统定时器的时间信息以及它们之间的差异。 校正时电脑定时器设定时间相对于第六个FPV信号“6点”边沿中间的误差不超过0,1秒。 IVCh-1仪表采用微处理器模块的形式制成，用于测量（存储）和发布有关工业电力网络的时间、日期和频率的当前值的信息，随后通过测量数据传输连接个人计算机的 RS-232 端口。 该设备提供电源频率的测量、安装、存储、记分牌上的指示以及有关一天中的时间（小时、分钟、秒）和日期（年、月、日）的当前值的信息的输出、分配空闲时间，自动校正定时器 IVCh-1 中当前时间值。 通过RS-232端口输出有关网络时间、日期和频率的信息。 在IVCH-1中，显示供电电路的可用性、紧急情况、SPV接收的正确性。 根据 SST 进行每小时校正的时间存储精度 - ±20 毫秒，在没有校正的情况下 - ±2 秒/天。 该行业还生产SYNCHRONOMETER ChK7-50，旨在同步或“时间参考”时间刻度，确定一天中的时间（小时，分钟。秒）和日期（年，月，日）的当前值，修复使用 RBU 无线电台传输的参考频率信号和时间来记录事件的时刻，通过 IEC 625 接口进行信息传输。 同步计ChK7-50可用于计量、天文学、地球物理、能源等领域。时标自动同步误差不大于20 µs。 接收器灵敏度 - 不低于 2 μV。 作者：莫斯科地区门捷列夫村的 V.Borisochkin、S.Kagan、G.Cherenkov。
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