Allgemeines – Meinberg PZF509 Benutzerhandbuch
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Allgemeines
Im Jahre 1970 wurde der Sender DCF77, für den die Physikalisch-Technische Bun-
desanstalt verantwortlich zeichnet, 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 amplitu-
denmoduliert. Die im BCD-Code vorgenommene Zeitcodierung erfolgt durch unter-
schiedlich lange Sekundentastungen. Im Empfänger wird das Zeitraster durch Demo-
dulation des 77,5 kHz-Trägers gewonnen. Da das empfangene DCF-Signal in der
Regel mit Störungen überlagert ist, wird eine starke Filterung und damit Bandbreiten-
begrenzung erforderlich. Dies bedingt einen Zeitversatz der zurückgewonnenen Se-
kundenmarken. Er liegt bei den erforderlichen Filterbandbreiten in der Größenord-
nung von ca. 10ms. Außerdem addieren sich noch Triggerschwankungen von ca.
±3ms. 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 Logik-
zustände 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 repro-
duzierten 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-
codierten 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 überla-
gert. Um die Genauigkeit des reproduzierten Zeitrasters zu beschreiben, ist ein relati-
ver Vergleich zwischen zwei Systemen sinnvoll, deren Senderabstand jeweils kom-
pensiert wurde.