Meinberg SHSPZF LANTIME - Handbuch (Seite 25)

Allgemeines zur PZF
Im Jahre 1970 wurde der Sender DCF77, für den die Physikalisch Technische
Bundesanstalt verantwortlich ist, auf Dauerbetrieb geschaltet. Mit der Einführung des
Zeitcodes im Jahr 1973 war die Voraussetzung für die Entwicklung moderner
Funkuhren gegeben.
Der Sender DCF77 wird mit dem Zeitcode in Form von Sekundenmarken
amplitudenmoduliert. Die im BCD-Code vorgenommene Zeitcodierung erfolgt durch
unterschiedlich lange Sekundentastungen. Im Empfänger wird das Zeitraster durch
Demodulation des 77,5 kHz-Trägers gewonnen. Da das empfangene DCF Signal in
der Regel mit Störungen überlagert ist, wird eine starke Filterung und damit
Bandbreitenbegrenzung erforderlich. Dies bedingt einen Zeitversatz der
zurückgewonnenen Sekundenmarken. Er liegt bei den erforderlichen
Filterbandbreiten in der Größenordnung von ca. 10 ms. Außerdem addieren sich noch
Triggerschwankungen von ca. ±3 ms. Da diese Genauigkeit für viele Anwendungen
nicht ausreicht, wurde von der PTB das im Folgenden beschriebene
Korrelationsverfahren eingeführt.
Seit einiger Zeit wird der Sender DCF77 zusätzlich mit einem Phasenrauschen
moduliert. Dieses Rauschen ist eine pseudozufällige Bitfolge (PZF). Sie besteht aus
512 Bit, die zwischen den AM-Sekundenmarken phasenmoduliert übertragen werden.
Die gesamte Bitfolge hat einen symmetrischen Verlauf, so dass die beiden
Logikzustände in gleicher Anzahl auftreten. Dadurch bleibt die Trägerphase im Mittel
konstant. Eine Bitlänge beträgt 120 DCF-Takte, welches einer Taktdauer von 1,55 ms
entspricht. Die Bits werden mit einem Phasenhub von ±10 Grad auf den 77,5 kHz-
Träger aufmoduliert. Innerhalb jeder Sekunde wird die Bitfolge einmal übertragen.
Sie beginnt 200 ms nach Beginn einer Sekunde und endet kurz vor der nächsten
Sekundenmarke.
Das PZF Signal kann breitbandig empfangen und mit einer empfängerseitig
reproduzierten PZF korreliert werden. Durch die Korrelationsanalyse der beiden
Signale können Zeitpunkte gewonnen werden, die nur um einige Mikrosekunden
streuen. Außerdem weist diese Methode eine verhältnismäßig große Störsicherheit
auf, da überlagerte Störungen weitgehend herausgemittelt werden. Durch
Komplementieren und Nichtkomplementieren der senderseitigen PZF lassen sich
zusätzlich die BCD kodierten Zeitinformationen mit übertragen. Die absolute
Genauigkeit des zu reproduzierenden Sekundenrasters ist außer von der Qualität des
Empfängers und der Entfernung zum Sender auch von den jeweiligen
Ausbreitungsbedingungen des DCF Signals abhängig. So werden im Sommer und
tagsüber bessere absolute Genauigkeiten erzielt als im Winter oder nachts. Das erklärt
sich durch den unterschiedlich großen Raumwellenanteil, der die Bodenwelle
überlagert. Um die Genauigkeit des reproduzierten Zeitrasters zu beschreiben, ist ein
relativer Vergleich zwischen zwei Systemen sinnvoll, deren Senderabstand jeweils
kompensiert wurde.
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