top of page

你知道什麼是時間電波訊號嗎 – 透過 JJY 說給你知


JJY是位於日本的長波時間訊號(Low Frequency Time Signal)無線電台的呼號(Call Sign)。



該電台從兩個地點進行廣播,一個位於福島附近的大鷹鳥谷山(Otakadoya-yama),另一個位於九州島上的羽金山(Hagane-yama)。JJY由日本國家情報通信技術研究機構)National Institute of Information and Communications Technology – NICT)營運,NICT是隸屬於日本政府總務省(Ministry of Internal Affairs and Communications)的獨立行政機構。



JJY的發射站位於福島縣田村市的大鷹鳥谷山發射站(右點),及佐賀縣佐賀市的羽金山發射站(左點)



訊號發射站(Transmission Site)

大鷹鳥谷山發射站(37°22'21" N、140°50'56"E)位於福島縣田村市海拔790公尺(2,590呎)。它從距離地面250公尺(820呎)的傘頂式全向天線(Umbrella Top-Loading Antenna)以40 kHz廣播50 kW訊號(13 kW ERP)。民國100年3月,由於鄰近福島第一核電廠災害,該電台關閉電源並撤離現場。4月21日,該電台在無人員看管的情況下恢復廣播。4月25日因閃電暫時停播,但之後一直在廣播。


羽金山發射站(33°27'56'N、130°10'32'E)位於佐賀縣佐賀市海拔900.3公尺(2,950呎)
羽金山發射站(33°27'56'N、130°10'32'E)位於佐賀縣佐賀市海拔900.3公尺(2,950呎)

羽金山發射站(33°27'56'N、130°10'32'E)位於佐賀縣佐賀市海拔900.3公尺(2,950呎)。它以60 kHz廣播50 kW訊號(23 kW ERP)以避免與大鷹鳥谷山發射的訊號重疊而造成干擾。羽金山發射站的天線也是傘頂式天線,距離地面200公尺(650呎)。此發射站沒有備援的40 kHz發射器,因此無法作為大鷹鳥谷山發射站的備用站。




時間標準

兩種載波訊號(Carrier Signal)都包含相同的脈寬調變時間碼(Pulse-Width Modulated Timecode),每天24小時傳輸。長波低頻(Low Frequency - LF)傳輸用於提高精確度,並減少大氣干擾的可能性。JJY訊號的計算精確度為1×10-11。


日本標準時間(Japan Standard Time)是由位於東京的銫原子鐘(Caesium Atomic Clock)所設定。此資訊會傳送至發射站,並用於設定每個發射站的銫原子鐘。這些時鐘被安置在一個環境控制和電磁屏蔽(Electromagnetically Shielded)的房間內,以防止外界對時鐘的干擾。


標準電波訊號的時間訊息來自銫原子鐘,銫原子鐘擁有超高精確度,每 10 萬年的誤差僅 1 秒


時間碼格式(Timecode Format)與美國的WWVB(美國國家標準技術研究所NIST - National Institute of Standards and Technology所擁有的時碼發射站)非常相似,但技術上是IRIG 的變體。與WWVB或MSF類似,JJY的訊號用於同步日本各地銷售的消費者無線電控制時鐘。



傳輸系統

每個發射站都有相同的設備,兩套發射器(一主、一備)可持續發射時間碼。然而,根據目前的設計規劃,一個發射站點不可能作為另一個發射站點的低功率交替頻率(Lower Power Alternate Frequency)備用發射站點。備用設定會在主要傳輸系統發生故障時自動接管。時間訊號控制室(Time Signal Control Room)會產生用於發射的標準低頻(LF)長波訊號及時碼。


阻抗匹配*室(Impedance Matching Room)有一個天線調諧器(Matching Transformer),可在發射器與天線之間進行阻抗匹配。由於通過該設備室的無線電訊號功率很高,因此設備室完全採用銅材屏蔽,在發射期間禁止進入。


* 阻抗匹配是微波電子學裡的一部分,主要用於傳輸線上,來達至所有無線電訊號皆能傳至天線,幾乎不會有訊號反射回到發射機,進而保證無線電設備正常工作、提升能源效益、避免訊號失真、增強信噪比等作用。



歷史及前短波發射站

民國29年1月30日,通訊研究實驗室(Communications Research Laboratory,NICT的前身)開始運作JJY短波電台(Shortwave Station),以4、7、9及13 MHz廣播。隨著時間的發展,這些頻率逐漸被淘汰,到了民國40年代末期,JJY開始以2.5、5、8、10及15 MHz的標準頻率傳送時間訊號。2.5及15 MHz廣播於民國85年終止。時間訊號包括在每十分鐘前以摩斯電碼和女聲播報時間:例如:“JJY JJY 1630 JST”(以日語播報時間)。


實驗電台JG2AS於民國55年1月10日開始廣播,以40 kHz長波頻段提供數位編碼時間訊號。民國86年,CRL認定長波時間訊號比短波時間訊號接收時更準確、受干擾更少,且使用範圍更廣,因此決定興建一個新的長波時間站,並逐步取消短波廣播。民國88年6月10日,JJY的第一個正式長波時間站開始從大鷹鳥谷山以40 kHz廣播,短波廣播終於在民國90年3月31日停止運作。民國90年10月1日,從羽金山開始60 kHz的長波廣播。


大鷹鳥谷山發射器在民國100年東北地震及海嘯中幸免於難,但距離福島第一核電廠事故現場17公里,在3月12日(日本時間19:46)因20公里半徑的疏散命令而疏散時,發射器電源關閉。4月21日重新啟用。


JJY 時碼

與大多數長波(Longwave)時碼發射站一樣,JJY訊號經過調幅 ㄧ(Amplitude-Modulated),每秒傳送一個位元(Bit)、每分鐘傳送一個完整的時碼。


時碼與WWVB傳送的時碼最為相似,但每個位元都是相反的(Reversed):在第二秒,載波會增加到全功率。在第二秒中的某個時間(取決於要傳輸的位元),載波會降低10 dB到10%的功率,直到下一秒的開始。


每秒會傳送三種不同的訊號:


  • 0位元(Bit)包括0.8秒的全功率,接著是0.2秒的減功率

  • 1位元包括0.5秒的全功率,接著是0.5秒的減功率

  • 標記位元(Marker Bit)包括0.2秒的全功率,接著是0.8秒的減功率。


如同WWVB,每分鐘的第0、9、19、29、39、49及59秒為標記位元,其餘53個位元則使用二進碼十進數(Binary-Coded Decimal)編碼,來編碼日本標準時間。JST不包括夏令時間(Summer Time),但保留了處理夏令時間的位元。除此之外,還提供閏秒警告位元(Leap Second Warning Bit),這些位元宣布閏秒從UTC月份的開始(該月份第一天的09:00 JST – Japan Standard Time日本標準時間),到閏秒插入為止(剛好在下個月份第一天的08:59 JST之後)。


完整的時間碼如下:


前35秒與WWVB完全相同,但之後就有所差異,包括一些WWVB中沒有的奇偶校驗位元和星期位元,並且省略了DUT1資訊






P0永遠是一分鐘的最後一秒。如果發生閏秒,則會在閏秒之前插入額外的0位元,並在第60秒時傳送標記位元。LS1和LS2通常都是0,設定這兩個位元是為了宣告在當前UTC月份結束時插入的閏秒。


每小時有兩次(第15分鐘及第45分鐘)時碼的最後20秒是不同的。在第40秒至第48秒期間,電台的呼號會以摩斯電碼(Morse Code)廣播兩次,以取代年份位元。除此之外,位元50至55由6個狀態位元ST1至ST6所取代,如果這些位元非零,則表示預定的服務中斷:



ST1到ST3指出計劃服務中斷的時間:




ST4(如果有設定)允許服務中斷僅在白天進行。如果未設定,中斷時間可能是全天。


ST5和ST6指出中斷的持續時間:









getop.tv/13q07a

1,532 次查看0 則留言

Comments


bottom of page