無線電時鐘

無線電時鐘，又稱電波時鐘，是指可以通過接收授時無線電波進行即時時間校準的時鐘。

基本介紹

• 中文名：無線電時鐘
• 又稱：電波時鐘

介紹

無線電時鐘 (Radio Clock )也叫無線電控制時鐘，種類很多，凡是用無線電時間信號來校對時間的時鐘都稱為無線電時鐘。陸地上用的攜帶型無線電時鐘自身帶有無 線電接收單元，簡單的就是一個收音機帶有一個時鐘，比較專業 的帶有專 用授時台的頻率 ，特點是通過 自身接收的無線電時。問信號來校對時鐘，這些無線電時鐘非常適合野外考察、探險使用。有些無線電時鐘自身不帶無線電接收單元，無線電時間信號需要另外的接收裝置，船舶航海天文鐘就是一個典型自身不帶無線電時間信號接收裝置的無線電時鐘。它的標準時間信號主要通過船舶無線電台提供。

無線電時鐘發展也很快，例如 GPS 時鐘等 ，並可以根據標準的時間信號自動調整時鐘指示時間。

無線電時鐘其核心有一個具極端精確的電波接收器，每天自動接收由世界各地以原子鐘計時的基地台發射出的“標準時刻”無線電波，自動校正時刻及日曆。無線電時鐘的誤差與原子鐘相同，為每10萬年誤差1秒。

發展歷史

• 1989年提出構想並開始研發，最原始的構想是藉由接收中波收音機所發出的報時來修正時間
  
• 1991年才開始進行現今的收發研究
  
• 1993年最早的商品問世
  

時鐘接收器

許多製造商和零售商銷售無線電時鐘，這些無線電時鐘接收來自無線電台的編碼時間信號，而無線電台又從真正的原子鐘獲得時間。

Heathkit於1983年末提供了第一批無線電時鐘之一。他們的GC-1000型“最精確時鐘”接收了科羅拉多州科林斯堡的無線電台WWV的短波時間信號。它會在WWV的5,10和15 MHz頻率之間自動切換，以便在日期和年份條件發生變化時找到最強的信號。它在接收不良的時候用石英晶體振盪器保持時間。這個振盪器是訓練有素的，這意味著基於微處理器的時鐘使用從WWV接收的高精度時間信號來修整晶體振盪器。因此，更新之間的計時比單獨使用晶體更準確。時間下降到十分之一秒顯示在LED顯示屏上。 GC-1000最初以套裝形式售價250美元，預裝好400美元，當時被認為令人印象深刻。希思公司因其設計獲得了專利。

在2000年代（十年），基於無線電的“原子鐘”在零售店中變得普遍;截至2010年，許多國家的價格約為15美元。時鐘可能具有其他功能，如室內溫度計和氣象站功能。這些信號使用由適當的發射機傳送的信號用於它們所在的國家。根據信號強度，它們可能需要放置在具有相對無阻礙的發射器路徑的位置，並且需要良好的大氣條件才能成功更新時間。廉價的時鐘通過非規範的石英晶體時鐘跟蹤更新之間或不存在之間的時間，具有非無線電控制石英時計的典型精度。某些時鐘包括指示器，用於在最近未成功同步時提醒用戶可能存在的不準確性。

其他廣播

主要文章：時間信號

附加到其他廣播電台

許多國家的廣播電台都具有與標準相位和頻率精確同步的載波，例如198 kHz的BBC Radio 4長波服務，還有一些還傳輸次聲音甚至聽不見的時間碼信息，如法國無線電長波發射機162 kHz。附加時間信號系統通常使用載波的可聽音調或相位調製。

圖文電視（TTX）

嵌入在電視視頻中的數字文本頁面也提供準確的時間。許多帶有TTX解碼器的現代電視機和錄像機可以從圖文電視獲得準確的時間並設定內部時鐘。然而，TTX時間最長可達5分鐘。

許多數字無線電和數位電視方案還包括時間碼傳輸的規定。

數字地面電視

DVB和ATSC標準有2種數據包類型，它們向接收器傳送時間和日期信息。如果發射機站點（或網路）支持該級別的功能，則數位電視系統可以等於GPS第2層準確度（具有短期時鐘規則）和第1層（具有長期時鐘規則）。

VHF調頻廣播數據系統（RDS）

RDS可以傳送亞秒級精度的時鐘信號，但精度不超過100 ms，並且沒有時鐘層的指示。並非所有使用RDS的RDS網路或站都傳送準確的時間信號。此技術的時間戳格式為Modified Julian Date（MJD）加上UTC小時，UTC分鐘和本地時間偏移。

L波段和VHF數字音頻廣播

DAB系統提供的時間信號的精度等於或優於Digital Radio Mondiale（DRM），但FM RDS並不表示時鐘層。如果發射機站點（或網路）支持該級別的功能，則DAB系統可以等於GPS第2層準確度（短期時鐘規則）和第1層（長期時鐘規則）。該技術的時間戳格式為BCD。

數字廣播Mondiale（DRM）

DRM能夠傳送時鐘信號，但不像導航衛星時鐘信號那樣精確。由於路徑延遲，通過短波（或多跳中波）接收的DRM時間戳可以最多關閉200毫秒。該技術的時間戳格式為BCD。

多個發射器

無線電時鐘接收器可以組合多個時間源以提高其準確性。這就是全球定位系統等衛星導航系統所做的工作。 GPS，Galileo和GLONASS衛星導航系統在每顆衛星上有一個或多個銫，銣或氫脈澤原子鐘，以地面上的一個或多個時鐘為參考。專用定時接收器可用作本地時間標準，精度優於50 ns。[23] [24] [25] [26]最近陸地無線電導航系統LORAN的復興和增強將提供另一個多源時間分配系統。

GPS時鐘

主要文章：GPS訓練振盪器

許多現代無線電時鐘使用全球定位系統來提供比從地面無線電台獲得的更準確的時間。這些GPS時鐘將來自多個衛星原子鐘的時間估計與由地面站網路維持的誤差估計相結合。由於無線電傳播和電離層擴散和延遲固有的影響，GPS定時需要在幾個周期內對這些現象進行平均。沒有GPS接收器直接計算時間或頻率，而是使用GPS來訓練振盪器，其範圍可以從低端導航接收器中的石英晶體，通過專用單元中的烤箱控制晶體振盪器（OCXO）到原子振盪器（銣） ）在一些用於電信同步的接收機中。出於這個原因，這些設備在技術上被稱為GPS紀律振盪器。

主要用於時間測量而不是導航的GPS單元可以設定為假定天線位置是固定的。在此模式下，設備將平均其位置修正。經過大約一天的操作後，它將知道它的位置在幾米之內。一旦它平均其位置，即使它只能從一個或兩個衛星接收信號，它也可以確定準確的時間。

GPS時鐘提供商業電網上同步相量測量電壓和電流所需的精確時間，以確定系統的健康狀況。

天文計時

雖然任何執行其主要導航功能的衛星導航接收器必須具有精確到一小部分秒的內部時間參考，但顯示的時間通常不如內部時鐘精確。大多數便宜的導航接收器都有一個多任務CPU。 CPU的最高優先權任務是維護衛星鎖定 - 不更新顯示器。用於導航系統的多核CPU只能在高端產品上找到。

對於嚴格的精確計時，需要更專業的GPS設備。一些業餘天文學家，尤其是那些在月亮阻擋恆星和行星光線時放牧月球掩星事件的天文學家，需要在大型研究機構以外工作的人能夠獲得最高精度。國際掩星時間協會的網站提供了有關業餘天文學家精確計時的詳細技術信息。

夏令時

上述各種格式包括指示發射機本國的夏令時（DST）狀態的標誌。時鐘通常使用此信號來調整顯示的時間以滿足用戶的期望。

被淘汰的船舶報務鐘

船舶報務鐘(Radio Room Clock )也叫報房鐘 ，是在 GM DSS 實施以前船舶報房裡面的專用鐘錶。實際上它與船舶使用的其他時鐘沒有什麼區別 ，唯一的區別就是在錶盤上，錶盤上 00～03 分，30 ～33 分使用藍顏色來標識無線電話靜默時問，l5 ～l8分 ，45 ～48 分使用紅 色標識 無線電報靜默時間，作用是在值班期間 ，提醒報務員在有特殊標誌的區域，如果本船沒有緊急情況，應停止無線電發射機的工作，收聽專 門的遇險頻率，其中在標有藍色的時間段內，收聽2182kHz 有無無線電話遇險報警信號，在標有紅色 的時間段 內，要收聽 500kHz 頻率上有無無線電報遇險報警信號，以確保不漏聽無線電遇險報警信號，從而最大限度地保證海上人命安全。

船舶報務鐘不具有調節秒針的功能，它就是一個普通的時鐘 ，無非錶盤多了 4 個 提醒區域而 已。它不是無 線 電時鐘。它的校對與船舶其他 的時鐘一樣 ，是 以航海天 文鐘作為標準的 ，並沒有特殊的校對要求。

隨著GM DSS的全面實施，舊系統的靜默時間已經完全取消 ，這種帶有特殊標識的報務鐘已經完全失去其應有 的作用 ，在船上難覓其蹤影，只有在一些個別 舊船上才能發 現它 的存在。另外，船舶把無線電通信設備直接放到駕駛台，不再有傳統意義上的報房 ，也沒有報務鐘或報房鐘，更不用說調節了。因此用無線電時問信號來校對報務鐘是一項不可能完成的任務。

現代的船舶電台設備 ，根據規範的要求，必須與 GPS 設備相連，通信設備內部的時間信號直接由 GPS 設備提供。同時設備內部有一個準確的機內時鐘，即使 GPS 故障，也保持走時的準確性 ，等GPS 信號恢復後，設備 內部自行校對，根本不需要人工校對時間。同時必須清楚 ，機器內的時間信號不是來控制人們日常活動的，而是控制電台設備的通信過程的，因此，人工校對時間的精度也不能滿足通信過程控制的需要，也就沒有必要由人工來校對。