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无线控制授时技术(RCT)及其应用
摘要：介绍了无线控制授时技术?ＲＣＴ?的背景、ＲＣＴ发射机及接收机技术原理、ＲＣＴ编码技术以及ＲＣＴ技术目前在各国的应用情况。给出了ＲＣＴ接收机的硬件功能框图及软件流程图?展望了ＲＣＴ技术在我国的应用前景。Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?技术的应用背景及目前各国的技术标准和应用情况
正确的时间在人们日常生活中是不可或缺的。随着微处理器在家用电器、工业产品中的日益普及，许多产品中嵌入了时间处理、显示模块。目前多数产品中的时钟源由晶体振荡产生比较精确的时间。但是在许多场合，由于晶体振荡需要电源供给，在掉电或更换电池时，原有时间会丢失，系统时间被复位，此时必须依照广播、电视或电话公司提供的标准时间手工重新校对；另外在跨时区旅行时，也需要重新校对时间。这给人们带来许多不便。
目前随着ＲＣＴ技术的应用，使得需要标准时间的系统通过内嵌微型ＲＣＴ接收装置自动设置标准时间，时间精度一般为秒级且与国家标准时间同步、无需手工调整。从而实现了计时装置计量时间和显示时间的精确性（与授时中心的标准时间同步）、统一性（所有接收该时间信号的计时装置都显示同一时间）。
在ＲＣＴ技术广泛应用之前，也有使用ＧＰＳ（全球定位系统）接收标准时间的装置，但由于其电路复杂、成本高昂而没有得到普及。在北美及欧洲，由于ＲＣＴ技术的普及，使得市场对具有自动接收时间功能的钟表及其它计时装置产生了很高的需求。
不同的国家使用了不同的时间编码格式和发射频率。表１给出了目前已发射长波授时信号的几个主要国家的时间编码标准及其使用频率。
表1 各国RCT技术使用的时间编码及发射频率
JJY60本州福岛
九州富网40kHz
60kHz50kW
50kW1000km
1000km
①中国的长波授时编码标准为ＢＰＣ。目前该长波授时的时间编码还未正式公开，其专利由西安高华实业有限公司持有。同时该公司也是中国第一台长波授时电波钟的开发者。②美国的长波授时编码标准为ＷＷＶＢ，发射基站位于Ｃｏｌｏｒａｄｏ州的Ｆｏｒｔ Ｃｏｌｌｉｎｓ。由于美国只建有一个长波授时的发射站，因而在距离发射站较远的地区信号较弱，对接收芯片的灵敏度要求比较高。③英国的长波授时编码标准为ＭＳＦ，发射基站位于Ｔｅｄｄｉｎｇｔｏｎ的Ｒｕｇｂｙ。由于英国本土面积较小，一个长波授时发射站就可以覆盖英伦三岛，时间编码信号较强，对接收芯片的灵敏度要求不高。④德国的长波授时编码标准为ＤＣＦ，与ＭＳＦ类似。２０世纪５０年代末，德国就在Ｆｒａｎｋｆｕｒｔ建立了长波授时中心。德国国土面积较小，且ＤＦＣ的长波授时信号发射站功率很强，是ＲＣＴ技术中对接收芯片的灵敏度要求最低的，因而比较容易开发。⑤日本的长波授时编码标准为ＪＪＹ。由于日本地形狭长，在本洲福岛的４０ｋＨｚ（ＪＪＹ４０）发射机不能覆盖日本全国。日本通信综合研究所于２００１年１０月在九州富冈新建了６０ｋＨｚ的授时发射站（ＪＪＹ６０）。
图2 MSF授时信号编码格式
２ ＲＣＴ的技术原理
无线控制授时系统由时间编码信号的长波授时发射台及其接收装置共同组成。最初的无线授时系统（包括短波授时和长波授时）只应用于军事目的,现已转为民用。
２．１ 无线控制授时系统的授时信号发送原理
ＲＣＴ系统授时信号发送装置的系统构成如图１所示。
首先，通过在标准授时中心内的铯（或铷）原子钟产生标准时间。例如，铯原子钟利用铯１３３原子在真空下每秒震动９?１９２?６３１?７７０次，通过对此时钟源进行分频产生实时的标准时间信息，如年、月、日、时、分、秒、毫秒、微秒等。然后将标准时间信号传送给时间编码发生器编码，编码后的时间信号通过调制器调制到长波载波信号（４０ｋＨｚ～８０ｋＨｚ）上，经过功率放大器将信号沿传输线传送到天线塔发射出去。由于授时信号属于长波信号，以地波形式沿地球表面传播。
２．２ ＲＣＴ技术系统授时信号的接收原理
ＲＣＴ接收机通过内置微型无线接收系统接收长波时间编码信号，由专用芯片（ＡＳＩＣ）对其进行解调，获得解调后的时间编码信号，然后由接收装置内的显示电路将标准时间显示在ＬＥＤ或ＬＣＤ上，或由此标准时间控制其它装置（如机械式走时钟表）。通过ＲＣＴ技术，使得所有接收该标准时间编码信号的接收计时装置都可以与授时中心的标准时间同步，确保了时间的准确性。
通常授时信号的接收装置主要由ＲＣＴ专用接收芯片、接收天线及外围器件构成，其中ＲＣＴ专用接收芯片是整个接收系统的核心。目前ＲＣＴ专用接收芯片的制造商及其产品如表２所示。
表2 RCT专用接收芯片
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