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無線電子工学および電気工学の百科事典 周波数と時間の基準信号。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
無線電子工学と電気工学の百科事典 / アマチュア無線デザイナー 経済のさまざまな分野、特に通信分野では、数分の10秒から10分の13マイクロ秒の精度での時間スケールの「バインド」（同期）、発電機の周波数、時間の同期を必要とする幅広い消費者がいます。誤差が XNUMX ～ XNUMX' の周波数測定器 XNUMX. 対応する信号の送信システムはロシア国家時間周波数局によって管理されており、その科学的中心はモスクワ地方のメンデレーヴォ村にある時間と空間計測研究所である。 この記事では、さまざまな通信チャネルを介して送信される時間と周波数の基準信号について説明し、これがどのような技術的手段で実行されるか、また、それらが発電機の時間スケールと周波数を同期させるためにどのように使用されるかを説明します。 周波数と時間の基準信号 (ESChV) は、電気通信のさまざまな構造で広く使用されています。 したがって、通信チャネルの周波数多重化により、メッセージは、搬送波が抑制された振幅変調信号のスペクトルの片側波帯で送信されます。 回線の受信側で独立して回復するには、発振器の周波数が 10-9 以下の誤差で同期している必要があります。 パルス符号変調方式でメッセージを伝送する場合は、原則として時分割多重方式が使用され、通信回線の情報容量を数十倍に増やすことができます。 このようなシステムでの情報損失を防ぐには、受信パルス シーケンスに対して受信局で生成されるクロック信号の正確なタイミングが必要です。 高速長距離デジタル通信システムを効率的に運用するには、地域通信センターのマスタージェネレータの周波数を 10 -11 の精度で維持する必要があります。 テレビでは、監督編集とミキシングの品質は、スタジオおよびスタジオ外のソースからの同期と同相信号の確保に依存します。 テレビの画質を向上させるためには、安定性の高い集中同期信号や色副搬送波の基準信号を形成し、テレビ送信機の励振器の高周波安定性を維持する必要があります。 ESChV を使用する考えられる方向の XNUMX つは、個々のコンピュータとコンピュータ ネットワークのタイマーの同期です。 ここでは、周波数と時間の基準信号が必要な方向のほんの数例を示します。 特に、輸送、特に航空の安全にとっても非常に重要です。 この業界は、家庭用時刻リレーや時計から量子周波数標準に至るまで、さまざまな精度の幅広い時間および周波数測定機器を製造しています。 これらのツールを生産プロセスに設定し、制御測定を実行し、その計測特性を評価するには、さまざまな通信チャネルを介して送信される ESChV などの基準ツールを使用する必要があります。 現在、世界中での時間と周波数の測定の均一性は、主に、参照信号の送信のみを目的とした VLF、LW、HF 帯域で運用される無線局を含む、さまざまな情報手段を通じて送信される ESHF によって確保されています。信号、およびその他の目的（ラジオナビゲーション、通信、音声放送、テレビ）、二次ベースで ESCHV を送信するほか、全地球航法衛星システム GLONASS (ロシア) および GPS (米国) も使用できます。 アマチュア無線家を含む多くの消費者にとって、時報をチェックすることは興味深いかもしれません。音声放送ネットワークを介して送信される SPV (「6 ポイント」)、および州時間の専門 LW ラジオ局 RBU を介して送信される ESCHV です。ロシアの周波数サービスは、10.(66)kHzの周波数で6kWの電力放射で動作し、時間の現在値に関するコード化された情報を含む最初のテレビ番組によると。 音声放送ネットワークを通じて送信される SPV は、時刻に関するメッセージにより、より多くの情報コンテンツを伝送します。 これらの信号は、技術的および家庭用の測定値を確認し、時計を自動的に同期させるように設計されています。 これらは、充填周波数 1000 Hz の 100 つの無線パルスのグループを表します。 最初の 100 つのパルスの持続時間はそれぞれ 560 ミリ秒です。 20 番目のパルスの継続時間は、式 t=(100+20h) ms に従って、モスクワ時間の時刻の値に応じて 21 ms から 0,3 ms 後の 0,5 ms まで変化します。ここで、h は現在の値です。時間。 XNUMX 番目のパルスの始まりは、時間の始まりに対応します。 XNUMX 番目、XNUMX 番目、XNUMX 番目、および XNUMX 番目の SPW 無線パルスでは、音声ブロードキャスト チャネルとパスの自動制御を目的として、最大 SPW レベルより XNUMX dB 低いレベルの正弦波発振の形で信号をさらに送信できます。 海面水温の時間誤差は、ロシアのヨーロッパ地域で受信した場合は XNUMX 秒を超えず、その他の地域では XNUMX 秒を超えません。 RBU 無線局は、DXXXW タイプの信号を使用して、時間と周波数、およびコード化された情報を送信します (図 1)。
これらの信号は、周波数 66 kHz の正弦波状の搬送波発振であり、6 ms ごとに 100 ms 中断されます。 中断後 5 ms ごとに、搬送波発振は、副搬送波周波数 10 または 80 Hz、変調指数 100 の正弦波信号によって 312,5 ms の間、狭帯域位相変調されます。 信号の位相変調は、位相変調信号の位相の平均値が変調がない場合の搬送波発振の位相と等しくなるようにデジタルで実行されます。 0,698 Hz の副搬送波周波数の信号は、312,5 番目のマークから数えて最初と 100 番目の 100 ミリ秒間隔の時間スケールに関する情報を送信するときに、秒および分マークをマークするだけでなく、バイナリ コード化された 80 進コードで単位をマークするために使用されます (「下）。 XNUMX Hz の副搬送波周波数の信号は、情報の送信中に BCD コードでゼロをマークし、情報の送信が行われないすべての XNUMX ms 間隔を埋めるために使用されます。 周波数基準信号 (EFS) は、放射された信号の直接の搬送波振動であり、その日平均周波数値は周波数単位のサイズと一致しており、時間と周波数の州標準によって 2 x 以下の誤差で再現されます。 10-12。 図からわかるように、信号エンベロープは 5 ms のカットインであり、その後に 10 Hz の周波数が続きます。 これらのインサートは基準時間信号 (ESV) です。 RBU 無線局の ESP の特徴点は、タイインの上昇前線の変曲点であり、10 μs を超えない誤差で調整されたロシアの原子時間スケール UTS (SU) と一致しています。 この場合、信号内の 80 番目のマークは挿入部分であり、その前に 312,5 ms の間隔があり、1 Hz の副搬送波でマークされています (図 312,5)。 微小マークは、80 番目のマーカーに先行する 2 つの XNUMX ms 間隔の XNUMX Hz サブキャリアの追加マーキングによって識別されます。信号の情報構造は図に示されています。 XNUMX.
ESChV の一部として送信されるタイム コードは、次の 1 種類のコードに基づいて構築されます: 位置単位 - UTC と UTC スケール UT100-UTC の差の値を送信するため、およびパリティ付き XNUMX 進 XNUMX 進数- その他の情報を送信するため。 コード要素は、XNUMX 番目のマークから数えて最初と XNUMX 番目の XNUMX ms 間隔でキャリア変調を使用して XNUMX 秒ごとに送信されます。 フルタイム コード形式には 120 要素（最初の 60 ミリ秒間隔に 100 要素、60 番目の間隔に 1 要素）が含まれており、100 分のサイクルで送信されます。 分サイクルの開始 (分マーク) は、3 番目と XNUMX 番目の XNUMX ミリ秒間隔の追加のマークによって識別されます。 タイムコードのフォーマットと送信される情報の内容を図に示します。 XNUMX.
現在の時刻に関する情報は、モスクワ時間スケールで送信される時間 (h) と分 (m) で表示され、世界時に対する UT 補正が適用されます。これは、「冬」時間の 3 時間に相当します。期間と4時間 - 「サマータイム」期間中。 カレンダーの日付情報には、今世紀の年の値 (Y)、現在の年の月の値 (M)、月の日の値 (dm)、およびシリアル番号の値が含まれます。曜日（DM）。 ユリウス日情報には、修正ユリウス日の数値の下位 12 桁である短縮日 (TJD) が含まれます (ユリウス日は、紀元前 1 年 4713 月 XNUMX 日の XNUMX:XNUMX UT から連続して数えた日数です) ）。 RBU 無線局から発信される ESChV は、最大 3000 km の距離での非常に安定した発電機 (量子周波数標準、水晶発電機) の比較を、1 日あたり (50 ... 10)x12-1000 の誤差で行い、最大 0,03 km の距離でのクロック同期を提供します。 ESHF の受信条件と使用する受信信号装置に応じて、最大 2、XNUMX ... XNUMX ms の誤差で XNUMX km。 時間と周波数のより正確な測定を行うために、ESHF が使用され、テレビ信号の一部として地上波および衛星テレビ チャネルを通じて送信されます。 ESChV には、ESCH、ESV、および時間の現在値のコード信号が含まれます。 これらの信号は、各奇数フィールドの 4 番目のラインで送信されます。 信号の形状と XNUMX 行目の信号の位置を図に示します。 XNUMX.
入力信号のスパンは、全ビデオ信号スパンの G.35±0,05 です。 15 番目のラインは 15 つの区間に分割されており、それぞれに独自の種類の信号があります。 ECH の送信には、1 μs の I インターバルが使用されます。 ESC は、2 MHz の周波数で 10 の発振周期からなるバーストで送信され、常にバースト内の正の半波で始まります。 モスクワのESPの相対日誤差は12・XNUMX-XNUMXを超えません。 ESP の送信では、12 番目の間隔の持続時間は 0,5 μs になるように設計されています。 時間スケールに関する情報は、ESP フロントの中央に対応する特徴点によって伝えられます。 時間位置は UTC(SU) スケールと一致しており、誤差は 1 μs 以内です。 ESP の繰り返し周波数は 20 Hz、立ち上がりフロントの持続時間は XNUMX ns です。 現在の時間値 - TZV (h、min、s) に関するコード化された情報の送信には、15 μs の期間を持つ III 間隔が意図されています。 TVT に関する情報は、さまざまな周波数の無線パルスを使用して、5 フレーム (フル サイクル - 24 秒あたり 25 フレーム) の 1 進 1 進コード (図 1,66) を使用して送信されます。 ログに対応する信号の周波数。 0 コード、2,5 MHz に相当、ログ。 1 は 25 MHz の周波数に対応し、1 番目のフレーム内の XNUMX MHz の周波数の無線パルスはサイクル終了信号のマーカーとして使用されます。 ノイズ耐性を向上させるために、パリティ チェック ビット Rs、Rmin、および Rch が TZV コードに導入されました。 TZV コードは、送信時間全体にわたって XNUMX 秒の周期で継続的に送信されます。
ESCHV を形成し、最初の ORT チャンネルのテレビ信号の 2 行目に入力する中心点と、衛星チャンネル「オービット 3、4、0,02」を介して送信されるその複製は、技術テレビ センター (モスクワ、オスタンキノ) にあります。 使用する方法と手段に応じて、テレビ ESChV からのクロック同期誤差は 10 ～ 1 μs の範囲であり、周波数比較誤差は 10 日あたり (10 ... 12) x XNUMX-XNUMX です。 ESChV について消費者に知らせるため、ロシア国家時刻周波数局 (GSVCh) は、要求に応じて多くの特別な速報を発行および配布しています。 上記からわかるように、時刻と日付に関するコード化された情報を含む、何らかのタイプの ESChV がロシアのほぼ全土で利用可能です。 これにより、家庭用電波時計だけでなく、企業や都市の時計を計測したり、コンピュータネットワークタイマーを同期したり、高精度かつ信頼性の高い測定を自動化することを可能にするデバイスの開発において、消費者にとって幅広い分野が開かれることになります。 現在、業界では ESChV を使用する非常に狭い範囲の機器が生産されており、その必要性が大きいため、これはさらに重要です。 業界は、有線放送ネットワーク（ラジオ放送）やラジオ局で番組「Mayak」と「」を放送する「6ポイント」FPVに従って現在の時刻値を修正する1種類の電子時計の製造を習得しました「Radio-1」: 1 - 時間検証信号の受信機 (PSPV-2)。 1 - 主電源（IVCh-XNUMX）の時間と周波数の電流値のメーター。 PSPV-1受信機は、PC/ATパソコンの空きスロットに挿入するボードの形で作られています。 コンピューターのタイマーを同期または「時間参照」し、イベントの時刻と日付をタイマーに登録するために使用されます。 PSPV-1は、VHFラジオ局からの信号を受信し、時刻（時、分、秒）と日付（年、月、日）の現在値に関する情報を保存および発行するように設計されており、SPVの割り当て、自動TTZの修正（設定）、受信機のタイマーからモニターおよびISAパソコンバスへの日時情報の出力、受信機のタイマーからコンピューターのシステムタイマーへの日時情報の入力（手動または自動による）モニター画面上の受信機のタイマーとコンピュータシステムのタイマーの時間情報とそれらの差を表示します。 補正中に 6 番目の FPV 信号「6 ポイント」のエッジの中央を基準にしてコンピューターのタイマーに時間を設定する際の誤差は 0,1 秒を超えません。 IVCh-1メーターはマイクロプロセッサーモジュールの形で作られており、産業用電力ネットワークの時間、日付、周波数の現在値に関する情報を測定（保存）および発行し、その後測定データを送信することを目的としています。パーソナルコンピュータへの RS-232 ポート。 このデバイスは、主電源周波数の測定、設置、保管、スコアボードへの表示、時刻（時、分、秒）と日付（年、月、日）の現在値に関する情報の出力、割り当てを提供します。自由時間のタイマーIVCh-1の時刻の現在値を自動補正します。 RS-232 ポートを介したネットワークの時刻、日付、周波数に関する情報の出力。 IVCH-1では、電源回路の保守性、緊急事態、SPVの受信の正しさが表示されます。 SST に従った毎時補正による時間保存の精度 - ±20 ミリ秒、補正なしの場合 - ±2 秒/日。 業界では、時間スケールを同期または「時間基準」にし、時刻 (時、分、秒) と日付 (年、月、日) の現在値を決定し、時刻を修正するように設計されたシンクロメーター ChK7-50 も製造しています。 RBU 無線局によって送信される基準周波数信号と時刻を使用したイベントの瞬間、IEC 625 インターフェイスを介した情報送信。 同期計 ChK7-50 は、計測学、天文学、地球物理学、エネルギーなどに使用できます。タイムスケールの自動同期の誤差は 20 µs 以内です。 受信感度 - 2 μV 以下。 著者: V.Borisochkin、S.Kagan、G.Cherenkov、メンデレーエフ村、モスクワ地方。
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