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WWVB是由美國國家標準技術研究所(NIST, National Institute of Standards and Technology)所擁有的時碼發播台,位於美國科羅拉多州科林斯堡,其姊妹站是WWV。在北美地區,當地大部分電波時鐘都使用WWVB的時碼訊號,以設定正確的時間。WWVB 擁有一個 70千瓦的有效輻射功率發射機並利用 60 千赫的頻率發射對時訊號。而WWVB的對時訊號是利用原子鐘來作訊號來源,其不確定度小於 1/1012。WWVB每一比特每秒時間代碼,這是基於IRIG「H」的時間代碼格式,是由同一組的原子鐘產生,然後調製到使用載波脈衝寬度調變及幅移鍵控。而時間代碼的單一完整的幀是開始於每分鐘的開始,每一幀持續一分鐘,當中包含年份,小時,分鐘等信息。

雖然大部分授時台都是廣播該國的當地時間,但是美國跨越多個時區,所以WWVB廣播的時間訊號是協調世界時。而當地所售買的電波時鐘都可以設定為美國的四個時區及夏令時間而顯示出正確的本地時間。

在2011年,國家標準技術研究所估計超過5000萬部時鐘及手錶配備了接收WWVB的對時訊號的能力[1]

歷史

長波及甚低頻的廣播已經長期被分配用作廣播時間和頻率標準。早在1904年,美國海軍天文台(USNO)在波士頓廣播時間訊號,用作協助導航。這個實驗和其他相似的廣播凸顯出長波及甚低頻的信號可以以相對較小的發射功率來覆蓋大範圍的地方。到了1923年,國家標準局(國家標準技術研究所之前身)開始使用WWV來廣播標準載波信號,其頻率範圍是從75到2000千赫。

由於這些訊號被用於校準電波時鐘等無線電設備,而且有更多的時碼發播台投入運作,所以這些訊號顯得越來越重要。多年來,許多無線電導航系統的設計是使用長波和甚低頻波段來設定標準時間。而當中最有名的導航系統是Loran-C ,這使得船舶飛機能通過接收來自多個發射機的100 kHz廣播的訊號來進行導航。

在1956年7月,現在的WWVB開始廣播,並取代電台KK2XEI。當時的發射器位於科羅拉多州波德,它的有效輻射功率僅有1.4 瓦特。儘管如此,哈佛大學在麻省才得以進行監測訊號的工作。這個傳輸實驗的目的是要表明,該無線電波的傳播路徑穩定,頻率的誤差很小。

1962年,標準或國家統計局開始在靠近科羅拉多州柯林斯堡站點興建新的設施。該設施成為WWVB和WWVL的發射站,而該設施20 千赫的發射器是從波德運送過來。

WWVB相當接近波德(約80公里,49.3英里),這使得它很容易為員工管理,但發射站要遠離大山,使它能更好地傳輸訊號。

1963年7月5日,WWVB於在60 千赫上廣播,而當時它的有效輻射功率有5千瓦。在隨後的一個月,WWVL也開始使用20千赫發射訊號,而有效輻射功率是500 瓦,使用頻率偏移調製,利用20千赫到26千赫,發送數據。WWVL 最終於1972年7月停止廣播,而WWVB則成為國家基礎設施的永久組成部分。

1965年7月1日,時間代碼被加入到WWVB,這代表了時鐘可以安裝接收器,並對WWVB的訊號進行解碼,再自動同步時間。時間代碼的格式自1965年變化不大;它發送十進制的時間代碼,使用四位二進制來發送每個數字的二進碼十進數 (BCD)。

WWVB 由啟用到現在有效輻射功率已經增加了幾倍。它的功率首先被調至7千瓦,之後則調至13千瓦。直到1998年,一個重大的升級令有效輻射功率提升到50千瓦,最終在2005年把功率提升到70千瓦。受惠於功率提升,令覆蓋範圍擴大,而且可以更容易使用微小的接收器,利用簡單的天線來接收信號。從而可以引進更多低成本的電波時鐘[2]

視頻

WWVB 相關視頻

無線電波是怎麼產生的?為啥無線電波可以隔空傳輸數據?
初物31.3無線電廣播信號的發射和接收

參考文獻

  1. 《中國BPC信號媲美美國WWVB信號》 ,新浪博客,2012-09-13
  2. 淺析電波表——美國WWVB碼 ,鳥的天空,2011-11-08