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Quarze/Oszillatoren
DCF77/PZF
DCF-77 Empfang
im Zeitalter von GPS?
Wenn die amtliche Zeit wichtig ist!
In jedem Haushalt befi ndet sich, manchmal unbewusst, eine
Funkuhr, die uns ein sekundengenaues Signal liefert. Für kommerzielle
Anwendungen wird eine höhere Genauigkeit gefordert –
und mittels PZF erzielt. Autor: Siegfried W. Best
Bilder: Meinberg
Bild 1: Der PZF511 ist ein DCF77-Empfänger
mit hoher Genauigkeit zur Generierung von
Normalfrequenzen und Impulsen.
Bild: ptb
Einfache DCF77-Funkuhren empfangen das Signal des
gleichnamigen Langwellensenders. Er dient der Verbreitung
der gesetzlichen Zeit der Bundesrepublik Deutschland.
Der Empfang des Senders DCF77 ist deshalb nahezu überall
in Deutschland und im angrenzenden Ausland in einem Radius
von 2000 km um Frankfurt möglich. Der Sender wird durch die
Atomuhren der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in
Braunschweig gesteuert. Der Fachbereich Länge und Zeit der PTB
kontrolliert die ausgesendeten Signale, welche innerhalb jeder Minute
in Sekundenimpulsen codiert die komplette Zeitinformation
einschließlich Uhrzeit, Datum und Wochentag übertragen.
DCF77-Zeitschema
Die mit 1 x 10 -9 hochkonstante Trägerfrequenz des Zeitsignals
beträgt 77,5 kHz. Der Sender wird mit dem Zeitcode in Form von
Sekundenmarken amplitudenmoduliert (Bild 3). Die im BCD-
Code vorgenommene Zeitcodierung erfolgt durch unterschiedlich
lange Sekundentastungen. Zu Beginn jeder Sekunde wird die Trägeramplitude
für 0,1 s oder 0,2 s auf ca. 25% abgesenkt.
Die so erzeugten Sekundenmarken enthalten binär codiert die
Zeitinformation. Sekundenmarken mit einer Dauer von 0,1 s entsprechen
einer binären „0“ und solche mit 0,2 s einer binären „1“.
Die Information über die Uhrzeit und das Datum sowie einige Parity-
und Statusbits finden sich in den Sekundenmarken 15 bis 58
jeder Minute. Durch das Fehlen der 59. Sekundenmarke wird die
Minutenmarke angekündigt. In den ersten 14 Sekundenmarken
werden seit Ende 2006 Wetterinformationen von Meteo Time
übertragen.
Funkuhren oder Wetterstationen, die entsprechend ausgestattet
sind, können dann eine Wettervorhersage anzeigen. In Deutschland
gibt es noch ein weiteres Wetterfunksystem, das aber auf den
aufgelassenen Pagerfrequenzen bei 800 MHz arbeitet. Die ersten
14 Sekundenmarken sind auch für das BKK (Bundesamt für Bevölkerungsschutz
und Katastrophenschutz) reserviert, das in einem
Feldversuch 2003 die Eignung von DCF77 für Alarmzwecke
(Alarmierung der Bevölkerung im Ernst- oder Katastrophenfall)
festgestellt hat. Es soll anstelle vom Sirenenalarm ein stiller Alarm
an spezielle Empfänger erfolgen. Der Feldversuch mit 1.000 solcher
DCF77-Empfängern verlief positiv, die Politik hat aber noch
nicht entschieden, das System einzusetzen.
Probleme beim DCF77-Empfang
Im Empfänger wird das Zeitraster durch Demodulation des 77,5
kHz-Trägers gewonnen. Da das empfangene DCF-Signal in der
80 elektronik industrie 04 / 2011
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