เครื่องส่งสัญญาณรหัสเวลา DCF77
เสาอากาศรูปตัว T ความถี่ต่ำ ของ DCF77 ในเมือง Mainflingen
ที่ตั้ง	เครื่องส่งสัญญาณคลื่นยาว Mainflingen , Mainflingen , เยอรมนี
พิกัด	50°00′56″เหนือ9°00′39″ตะวันออก / 50.01556°N 9.01083°E / 50.01556; 9.01083
ระดับความสูง	113 เมตร (370 ฟุต)
ผู้ปฏิบัติงาน	บริษัท มีเดีย บรอดแคสต์ จีเอ็มบี ในนามของพีทีบี
ความถี่	77.5 กิโลเฮิร์ตซ์
พลัง	50 กิโลวัตต์
เริ่มดำเนินการ	1 มกราคม 1959; เพิ่มข้อมูลวันที่และเวลาแบบต่อเนื่องในเดือนมิถุนายน 1973
สินค้าอย่างเป็นทางการ	2,000 กิโลเมตร (1,200 ไมล์)
เว็บไซต์	ดีซีเอฟ 77

DCF77เป็น สถานีวิทยุ คลื่นยาว ของเยอรมนี ที่ส่งสัญญาณเวลาและความถี่ มาตรฐาน เริ่มให้บริการเป็นสถานีความถี่มาตรฐานเมื่อวันที่ 1 มกราคม พ.ศ. 2492 ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2516 ได้มีการเพิ่มข้อมูลวันที่และเวลาเครื่องส่งสัญญาณ หลักและสำรอง ตั้งอยู่ที่50°0′56″N 9°00′39″Eในเมือง Mainflingen ซึ่งอยู่ห่างจาก แฟรงก์เฟิร์ตอัมไมน์ไปทางตะวันออกเฉียงใต้ประมาณ 27 กม. (17 ไมล์) [ ^{1 ]}ประเทศเยอรมนีเครื่องส่งสัญญาณสร้างกำลังส่งตามกำหนด 50 กิโลวัตต์ ซึ่งสามารถส่งผ่านเสาอากาศรูปตัว T ได้ประมาณ 30 ถึง35 กิโล^{วัตต์} / 50.01556°N 9.01083°E / 50.01556; 9.01083

สถานีวิทยุ DCF77 อยู่ภายใต้การควบคุมของPhysikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) ซึ่ง เป็นห้องปฏิบัติการฟิสิกส์แห่งชาติของเยอรมนี และส่งสัญญาณอย่างต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง โดยมีบริษัท Media Broadcast GmbH (เดิมเป็นบริษัทในเครือของ Deutsche Telekom AG ) เป็นผู้ดำเนินการในนามของ PTB ทั้งสองบริษัทได้ตกลงกันไว้ว่า ความพร้อมใช้งานของการส่งสัญญาณจะต้องมีอย่างน้อย 99.7% ต่อปี หรือมีเวลาหยุดทำงานไม่เกิน 26.28 ชั่วโมงต่อปี การหยุดชะงักของบริการส่วนใหญ่เป็นการตัดการเชื่อมต่อชั่วคราวไม่เกินสองนาที การหยุดชะงักของบริการส่งสัญญาณที่ยาวนานกว่านั้นโดยทั่วไปเกิดจากลมแรง ฝนเยือกแข็ง หรือการเคลื่อนไหวของเสาอากาศ T ที่เกิดจากหิมะ ซึ่งจะส่งผลให้วงจรเรโซแนนซ์ของเสาอากาศเกิดการผิดเพี้ยนทางไฟฟ้า และทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟสของสัญญาณที่ได้รับ หากการผิดเพี้ยนมีมากเกินไป เครื่องส่งสัญญาณจะถูกปิดใช้งานชั่วคราว^{[ 2 ]}ในปี พ.ศ. 2545 สามารถใช้งานได้เกือบ 99.95% หรือมีเวลาหยุดทำงานเพียง 4.38 ชั่วโมง^{[ 3 ]}การประทับเวลาที่ส่งมานั้นเป็นเวลาสากลเชิงพิกัด (UTC)+1 หรือUTC +2 ^ขึ้นอยู่กับเวลาออมแสง [ ^{4 ]}

ความแม่นยำสูง 77.5 kHz (สัญญาณพาหะความยาวคลื่น3 868 .289 7806  ม . ถูกสร้างขึ้นจากนาฬิกาอะตอม ในพื้นที่ ซึ่งเชื่อมโยงกับนาฬิกาหลักของเยอรมนีที่ PTB ในBraunschweigสัญญาณเวลา DCF77 ใช้สำหรับการเผยแพร่เวลาตามกฎหมายแห่งชาติของเยอรมนีแก่สาธารณชน^{[ 5 ]}

นาฬิกาและนาฬิกาข้อมือ แบบวิทยุ ได้รับความนิยมอย่างมากในยุโรปตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1980 และในทวีปยุโรปส่วนใหญ่ใช้สัญญาณ DCF77 ในการตั้งเวลาโดยอัตโนมัติ^{[ 6 ] [ 7 ]}การปล่อยคลื่นวิทยุ DCF77 คลื่นยาวสามารถทะลุทะลวงเข้าไปในอาคารได้ และการส่งสัญญาณเวลาสามารถรับได้โดยเสาอากาศเฟอร์ไรต์ขนาดเล็กที่ติดตั้งอยู่ในตัวเครื่องนาฬิกาแบบวิทยุราคาประหยัดโดยไม่ต้องใช้เสาอากาศภายนอก^{[ 8 ]}ความแม่นยำของสัญญาณเวลาแบบปรับความกว้างของคลื่น DCF77 เพียงพอสำหรับการใช้งานนาฬิกาและนาฬิกาข้อมือในชีวิตประจำวันของผู้บริโภค ซึ่งความแม่นยำในระยะยาวมีความสำคัญเป็นหลัก นอกจากนี้ ระบบการบอกเวลาในอุตสาหกรรมที่สถานีรถไฟ ในด้านโทรคมนาคมและเทคโนโลยีสารสนเทศ และที่สถานีวิทยุและโทรทัศน์ยังถูกควบคุมด้วยวิทยุ DCF77 เช่นเดียวกับนาฬิกาเปลี่ยนอัตราค่าไฟฟ้าของบริษัทจัดหาพลังงานและนาฬิกาในสถานีไฟจราจร^{[ 9 ]}

เสาอากาศหลักและเสาอากาศสำรอง DCF77

ตามข้อมูลของสายการบิน ระยะทางระหว่างเสาอากาศหลักและเสาอากาศสำรองคือ 350 เมตร^{[ 10 ]}เมื่อตัวรับสัญญาณหันไปทางทิศตะวันตกเฉียงเหนือหรือตะวันออกเฉียงใต้ จะมีเวลาเดินทางสูงสุดและต่ำสุด เมื่อตั้งฉากกันพอดี ความแตกต่างของเวลาเดินทางจะหายไป ค่าสำหรับทิศทางทางภูมิศาสตร์อื่นๆ จะอยู่ระหว่างค่าทั้งสองนี้ ${\displaystyle {\frac {\pm 350\,\mathrm {m} }{c}}\approx \pm 1{,}3\,\mathrm {\mu s} }$

สัญญาณสถานี DCF77 ส่งข้อมูลแบบปรับความกว้างของแอมพลิจูด ( Amplitude-Modulated ) ความเร็ว 1 บิต/วินาที โดยใช้การเข้ารหัสความกว้างของพัลส์ (Pulse-Width Code) สัญญาณข้อมูลเดียวกันนี้ยัง ถูกปรับเฟส (Phase Modulation ) บนคลื่นพาหะ โดยใช้ ลำดับสุ่มเทียมความยาว 512 บิต( การมอ ดูเลตสเปกตรัมแบบลำดับตรง ) สัญญาณข้อมูลที่ส่งจะถูกส่งซ้ำทุกนาที

• บิตวันที่และเวลาปัจจุบัน;
• บิตเตือน วินาทีอธิกสุริยคติ ;
• การเปลี่ยนแปลงเวลาจาก CET เป็น CEST หรือในทางกลับกันที่กำลังจะเกิดขึ้น (ส่วนประกาศ)
• เวลามาตรฐานยุโรปกลาง (CET) / เวลามาตรฐานยุโรปกลางภาคฤดูร้อน (CEST )
• บิตระบุการทำงานผิดปกติของตัวส่งสัญญาณ;
• บิตพาริตีหลายบิต

ตั้งแต่ปี 2003 บิตเวลาจำนวน 14 บิตที่ไม่เคยถูกใช้งานมาก่อนได้ถูกนำมาใช้สำหรับ สัญญาณฉุกเฉินด้าน การป้องกันภัยพลเรือน นี่เป็นบริการทดลองที่มีเป้าหมายเพื่อทดแทนเครือข่าย ไซเรนป้องกันภัยพลเรือน ของเยอรมนี ใน อนาคต

ตั้งแต่วันที่ 22 พฤศจิกายน 2549 เครื่องส่งสัญญาณ DCF77 ใช้บิตที่ 1–14 ในการส่งข้อความเตือนและข้อมูลสภาพอากาศ^{[ 12 ] [ 13 ]}ภายใต้ความรับผิดชอบของสำนักงานป้องกันภัยพลเรือนและการช่วยเหลือภัยพิบัติแห่งสหพันธรัฐเยอรมนี ( Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe , BBK) สามารถส่งข้อความเตือนประชาชนได้โดยใช้ 14 บิตเหล่านี้ นอกจากนี้นาฬิกาวิทยุ ที่ติดตั้งอุปกรณ์ที่เหมาะสมยังสามารถให้ ข้อมูลพยากรณ์อากาศล่วงหน้า 4 วันสำหรับ 60 ภูมิภาคในยุโรป ข้อมูลพยากรณ์อากาศนี้จัดทำและอยู่ภายใต้ความรับผิดชอบของบริษัท Meteo Time GmbH ของสวิตเซอร์แลนด์ และถ่ายโอนผ่านโปรโตคอลการถ่ายโอนที่เป็นกรรมสิทธิ์^{[ 14 ]}มีการใช้ 14 บิตเดียวกันในลักษณะที่รับประกันความเข้ากันได้กับโปรโตคอลการส่งข้อความเตือน สำหรับการถอดรหัสข้อมูลพยากรณ์อากาศ จำเป็นต้องมีใบอนุญาต^{[ 13 ] [ 15 ]}เนื่องจากมีการใช้บิตที่สงวนไว้ก่อนหน้านี้สำหรับ PTB ดังนั้นนาฬิกาวิทยุรุ่นเก่าจึงไม่ควรได้รับผลกระทบจากสัญญาณข้อมูลสภาพอากาศ

สัญญากระจายสัญญาณระหว่าง PTB และ Media Broadcast GmbH ผู้ดำเนินการเครื่องส่งสัญญาณ DCF77 จะได้รับการต่ออายุเป็นระยะ หลังจากการเจรจาในปี 2021 PTB และ Media Broadcast GmbH ตกลงที่จะดำเนินการเผยแพร่เวลาตามกฎหมายของเยอรมนีต่อไปอีก 10 ปี เพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือของการออกอากาศและความสะดวกในการบำรุงรักษาโดยผู้ดำเนินการ Media Broadcast GmbH ได้ประกาศว่าจะสร้างเครื่องส่งสัญญาณประสิทธิภาพสูงที่ควบคุมจากระยะไกลเครื่องที่สองในปี 2022 จากนั้นสิ่งอำนวยความสะดวกจะถูกทำซ้ำอย่างสมบูรณ์ในสถานที่ ในอดีต PTB ได้แสดงเจตจำนงว่าจะเริ่มการเจรจาใหม่หากเห็นว่าจำเป็นต้องมีกิจกรรมการปรับปรุงสถานีส่งสัญญาณเพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือในการรับสัญญาณทั่วทั้งยุโรป^{[ 16 ] [ 17 ]}

รหัสเรียกขาน DCF77 ย่อมาจาก D = Deutschland (เยอรมนี), C = สัญญาณคลื่นยาว, F = Frankfurt am Main ซึ่งเป็นหน่วยภูมิภาคหลัก, 77 = ความถี่: 77.5 kHz

เช่นเดียว กับเครื่องส่งสัญญาณเวลา คลื่นยาว ส่วนใหญ่ (คล้ายกับ สัญญาณเวลา TDF 162 kHz 800 kW ที่ออกอากาศจากฝรั่งเศส) DCF77 กำหนดวินาทีโดยการลดกำลังคลื่นพาหะในช่วงเวลาหนึ่ง เริ่มต้นในวินาทีที่ 1 ระยะเวลาการลดกำลังคลื่นจะแตกต่างกันไปเพื่อส่งรหัสเวลาหนึ่งบิตต่อวินาที โดยจะทำซ้ำทุกนาที คลื่นพาหะจะถูกซิงโครไนซ์เพื่อให้จุดตัดศูนย์ขาขึ้นเกิดขึ้นในวินาทีที่ 1 การเปลี่ยนแปลงการมอดูเลชั่นทั้งหมดก็เกิดขึ้นที่จุดตัดศูนย์ขาขึ้นเช่นกัน

สัญญาณ DCF77 ใช้ การเข้ารหัส แบบแอมพลิจูดชิฟต์คีย์ (Amplitude-Shift Keying)เพื่อส่งข้อมูลเวลาที่เข้ารหัสแบบดิจิทัล โดยลดแอมพลิจูดของคลื่นพาหะลงเหลือ 15% ของค่าปกติ (−16½  dB ) เป็นเวลา 0.1 หรือ 0.2 วินาที ในตอนต้นของแต่ละวินาที การลดลง 0.1 วินาที (7750 รอบของแอมพลิจูดคลื่นพาหะ 77500 Hz) หมายถึงเลขฐานสอง 0; การลดลง 0.2 วินาที หมายถึงเลขฐานสอง 1 ในกรณีพิเศษ วินาทีสุดท้ายของทุกนาทีจะไม่มีการลดกำลังของคลื่นพาหะ

นอกจากนี้ยังมี การระบุสถานี ด้วยรหัสมอร์สจนถึงปี 2549 โดยส่งในช่วงนาทีที่ 19, 39 และ 59 ของแต่ละชั่วโมง อย่างไรก็ตาม ได้มีการยกเลิกการใช้งานเนื่องจากสามารถระบุสถานีได้ง่ายด้วยสัญญาณลักษณะเฉพาะ^{[ 18 ]}โทนเสียง 250 เฮิรตซ์ถูกสร้างขึ้นโดย การมอดู เลตคลื่นสี่เหลี่ยมของคลื่นพาหะระหว่างกำลัง 100% และ 85% และโทนเสียงนั้นถูกใช้เพื่อส่งตัวอักษรหนึ่งตัวต่อวินาที ระหว่างเครื่องหมายวินาที ในช่วงวินาทีที่ 20–32 สัญญาณเรียกขาน "DCF77" ถูกส่งสองครั้ง

นอกจากนี้ เป็นเวลา 793 มิลลิวินาที เริ่มต้นที่ 200 มิลลิวินาที บิตรหัสเวลาแต่ละบิตจะถูกส่งโดยใช้สเปกตรัมแบบกระจายลำดับโดยตรงบิตจะถูกผสมกับ ลำดับ ชิป แบบสุ่มเทียม 512 บิต และเข้ารหัสบนคลื่นพาหะโดยใช้การเข้ารหัสแบบเปลี่ยนเฟส ±15.6° [ 19 ^{]ลำดับชิป} ประกอบด้วยเฟสแต่ละเฟสในปริมาณที่เท่ากัน ดังนั้นเฟสเฉลี่ยจึงยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ชิปแต่ละตัวครอบคลุม 120 รอบของคลื่นพาหะ ดังนั้นระยะเวลาที่แน่นอนคือรอบที่ 15500 ถึง 76940 จากทั้งหมด 77500 รอบ 560 รอบสุดท้าย (7.23 มิลลิวินาที) ของแต่ละวินาทีจะไม่ถูกปรับเฟส^{[ 20 ]}

ลำดับชิปถูกสร้างขึ้นโดย รีจิสเตอร์เลื่อนป้อนกลับเชิงเส้น 9 บิต(LFSR) โดยจะวนซ้ำทุกวินาที และเริ่มต้นด้วย 00000100011000010011100101010110000…

การนำ Galois LFSR มาใช้ในซอฟต์แวร์สามารถสร้างลำดับชิปทั้งหมดได้:

จำนวนเต็มที่ไม่มีเครื่องหมายi , lfsr ; lfsr = 0 ;สำหรับ( i = 0 ; i < 512 ; i ++ ) { unsigned int chip ;chip = lfsr & 1 ; output_chip ( chip );lfsr >>= 1 ; if ( chip ^ ! lfsr ) lfsr ^= 0x110 ; }

บิตรหัสเวลาแต่ละบิตที่จะส่งจะถูกดำเนินการเอ็กซ์คลูซีฟ โอเปอเรชัน กับเอาต์พุตของ LFSR ลำดับชิปสุดท้ายจะถูกใช้เพื่อปรับเฟสของตัวส่งสัญญาณ ในช่วง 0 ชิป สัญญาณพาหะจะถูกส่งด้วยเฟสล่วงหน้า +15.6° ในขณะที่ในช่วง 1 ชิป สัญญาณพาหะจะถูกส่งด้วยเฟสล้าหลัง −15.6°

แทนที่จะใช้เครื่องหมายนาทีพิเศษที่ใช้ในรหัสแอมพลิจูด บิตที่ 59 จะถูกส่งเป็นบิต 0 ทั่วไป และ 10 บิตแรก (วินาทีที่ 0-9) จะถูกส่งเป็นเลขฐานสอง 1

เมื่อเปรียบเทียบกับการมอดูเลชันแอมพลิจูด การมอดูเลชันเฟสใช้ประโยชน์จากสเปกตรัมความถี่ที่มีอยู่ได้ดีกว่า และส่งผลให้การกระจายเวลาความถี่ต่ำมีความแม่นยำมากขึ้น โดยมีความไวต่อสัญญาณรบกวนน้อยลง อย่างไรก็ตาม การมอดูเลชันเฟสไม่ได้ถูกใช้ในเครื่องรับ DCF77 หลายเครื่อง เหตุผลก็คือ สัญญาณ(การอ้างอิงเวลาที่แม่นยำ)ที่ส่งโดยระบบดาวเทียมนำทาง ทั่วโลก เช่นระบบระบุตำแหน่งทั่วโลก (GPS), GLONASS , GalileoและBeiDou มี ให้ บริการทั่วโลก เนื่องจากโครงสร้างสัญญาณ GPS และแบนด์วิดท์ที่มากขึ้น การรับสัญญาณ GPS จึงสามารถบรรลุความไม่แน่นอนของการส่งเวลาได้ต่ำกว่าความไม่แน่นอนที่สามารถทำได้ด้วยฮาร์ดแวร์การรับสัญญาณแบบปรับเฟส DCF77 อย่างน้อยหนึ่งลำดับ (เวลา GPS มีความแม่นยำประมาณ ± 10 ถึง 30 นาโนวินาที^{[ 21 ] [ 22 ]}และรายงานประสิทธิภาพรายไตรมาสของ Galileo เดือนเมษายน พฤษภาคม มิถุนายน 2021 โดยศูนย์บริการ GNSS ของยุโรปรายงานว่าความแม่นยำของบริการเผยแพร่เวลา UTC อยู่ที่ ≤ 4.3 ns ซึ่งคำนวณโดยการสะสมตัวอย่างในช่วง 12 เดือนที่ผ่านมาและเกินเป้าหมาย ≤ 30 ns ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]} )

เวลาจะแสดงในรูปแบบเลขฐานสองที่เข้ารหัสแบบทศนิยม โดยแสดงถึงเวลาพลเรือน รวมทั้งการปรับเวลาฤดูร้อน เวลาที่ส่งคือเวลาของ นาที ถัดไปเช่น ในวันที่ 31 ธันวาคม เวลา 23:59 เวลาที่ส่งจะเข้ารหัสเป็นวันที่ 1 มกราคม เวลา 00:00 ^{[ 26 ]}

20 วินาทีแรกเป็นช่วงแสดงสถานะพิเศษ นาทีจะถูกเข้ารหัสในช่วงวินาทีที่ 21-28 ชั่วโมงในช่วงวินาทีที่ 29-34 และวันที่ในช่วงวินาทีที่ 36-58

มีสัญญาณเตือนสองตัวที่บ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงที่จะเกิดขึ้นในตอนท้ายชั่วโมงปัจจุบัน ได้แก่ การเปลี่ยนเขตเวลา และการแทรกวินาทีอธิกมาส สัญญาณเตือนเหล่านี้จะถูกตั้งค่าในระหว่างชั่วโมงจนถึงเหตุการณ์นั้น ซึ่งรวมถึงนาทีสุดท้ายก่อนเหตุการณ์นั้น ในช่วงเวลานั้น บิตรหัสเวลาอื่นๆ (รวมถึงบิตตัวบ่งชี้เขตเวลา) จะเข้ารหัสเวลาของนาทีแรกหลังจากเหตุการณ์นั้น

ในกรณีที่มีการเพิ่มวินาทีอธิกสุรทิน จะมีการแทรกบิต 0 ในวินาทีที่ 59 และบิตพิเศษที่หายไปจะถูกส่งในวินาทีอธิกสุรทินเอง คือวินาทีที่ 60 ^{[ 26 ]}

แม้ว่ารหัสเวลาจะมีเพียงตัวเลขสองหลักของปี แต่ก็สามารถอนุมานตัวเลขสองบิตของศตวรรษได้โดยใช้ตัวเลขวันในสัปดาห์ ยังคงมีความกำกวมอยู่ 400 ปี เนื่องจากปฏิทินเกรกอเรียนจะวนซ้ำสัปดาห์ทุกๆ 400 ปี แต่ข้อมูลนี้ก็เพียงพอที่จะระบุได้ว่าปีใดที่ลงท้ายด้วย 00 เป็นปีอธิกสุรทิน^{[ 29 ]}

บิตเขตเวลาสามารถพิจารณาได้ว่าเป็นค่าชดเชย UTCที่เข้ารหัสแบบไบนารี โดยZ1 หมายถึงUTC+2ในขณะที่ Z2 หมายถึงUTC+ 1

โดยทั่วไปแล้ว การมอดูเลชั่นเฟสจะเข้ารหัสข้อมูลเดียวกันกับการมอดูเลชั่นแอมพลิจูด แต่จะแตกต่างกันสำหรับบิตที่ 59 ถึง 14 บิตที่ 59 (ไม่มีการมอดูเลชั่นแอมพลิจูด) จะถูกมอดูเลชั่นเฟสเป็นบิต 0 บิตที่ 0–9 จะถูกมอดูเลชั่นเฟสเป็นบิต 1 และบิตที่ 10–14 จะถูกมอดูเลชั่นเฟสเป็นบิต 0 ^{[ 30 ]} คำเตือนด้านการป้องกันพลเรือนและข้อมูลสภาพอากาศไม่ได้รวมอยู่ในข้อมูลที่ถูกมอดูเลชั่นเฟส

ด้วยกำลังส่งที่ค่อนข้างสูงถึง50 กิโลวัตต์การส่งสัญญาณ DCF77 สามารถรับสัญญาณได้อย่างน่าเชื่อถือในพื้นที่ส่วนใหญ่ของยุโรป ไกลถึง 2,000 กิโลเมตร (1,200 ไมล์) จากเครื่องส่งสัญญาณในเมืองไมน์ฟลิงเงน ภายในระยะนี้ความแรงของสัญญาณ DCF77 ตามที่กำหนดโดยPhysikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) คือ ≥ 100 μV/m การประเมินความแรงของสัญญาณนี้ทำขึ้นตามแบบจำลองการสะท้อนโดยมีการสะท้อน (หนึ่งช่วง) บน ชั้น D ของไอโอโนสเฟียร์ตัวอย่างเช่น การรับสัญญาณด้วยนาฬิกาทั่วไป — โดยสมมติว่านาฬิกาวิทยุที่ใช้สามารถรองรับความแรงของสัญญาณ ≈ 100 μV/m ได้ — เป็นไปได้ในนอร์เวย์ (โบโด), รัสเซีย (มอสโก), ​​ตุรกี (อิสตันบูล), ยิบรอลตาร์ และโปรตุเกส (ในช่วงเวลากลางคืน) โครงสร้างโลหะหรือการรบกวนจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ อาจทำให้เกิดปัญหาในการรับสัญญาณภายในระยะนี้^{[ 31 ]}ที่ระยะทางสั้นกว่า ความแรงของสัญญาณ DCF77 จะสูงกว่ามาก ตัวอย่างเช่น ที่ระยะทางต่ำกว่า 500 กม. (300 ไมล์) จากเครื่องส่งสัญญาณใน Mainflingen ความแรงของสัญญาณคลื่นพื้นดิน ที่คาดหวัง คือ ≥ 1 mV/m ^{[ 32 ]}

ขึ้นอยู่กับการแพร่กระจาย ของสัญญาณ และการสะท้อนหลายครั้ง (การกระโดด) และการรบกวนในพื้นที่ สัญญาณ DCF77 บางครั้งอาจรับได้ไกลขึ้น (ดูการแพร่กระจายในชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์ ) ซึ่งเกี่ยวข้องกับการลดลงอย่างมากของความแรงของสัญญาณและขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น ช่วงเวลากลางวันและฤดูกาล มุมตกกระทบของคลื่นท้องฟ้าบนชั้น D และกิจกรรมของดวงอาทิตย์^{[ 33 ]}

สัญญาณควบคุมไม่ได้ถูกส่งผ่านสายไฟจากสถาบันฟิสิกส์และเทคนิคแห่งสหพันธ์เยอรมนี (PTB) ในเมืองเบราน์ชไวค์ไปยังสถานีวิทยุส่งสัญญาณในเมืองไมน์ฟลิงเงน แต่ถูกสร้างขึ้น ณ สถานที่ส่งสัญญาณโดยใช้หน่วยควบคุมที่พัฒนาโดย PTB หน่วยควบคุมนี้ซึ่งตั้งอยู่ในห้องปรับอากาศของสถานีส่งสัญญาณ ได้รับการป้องกันการรบกวนความถี่สูงและควบคุมจากเบราน์ชไวค์ เพื่อความน่าเชื่อถือในการใช้งาน สัญญาณควบคุมถูกสร้างขึ้นโดยช่องสัญญาณควบคุมอิสระสามช่อง ซึ่งแต่ละช่องมีนาฬิกาอะตอมซีเซียมเป็น ของตัวเอง นอกจากนี้ยัง มี นาฬิกาอะตอมรูบิเดียมให้บริการในสถานที่ด้วย เพื่อหลีกเลี่ยงการส่งสัญญาณที่ไม่ถูกต้อง สัญญาณเอาต์พุตของทั้งสามช่องจะถูกเปรียบเทียบในวงจรสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์สองวงจรในสถานที่ สัญญาณเอาต์พุตสำหรับการส่งจะถูกสร้างขึ้นก็ต่อเมื่ออย่างน้อยสองในสามช่องตรงกันเท่านั้น ข้อมูลการทำงานของหน่วยควบคุมสามารถเรียกดูได้ผ่านเครือข่ายโทรศัพท์สาธารณะโดยใช้ระบบควบคุมระยะไกล นอกจากนี้ เวลาเฟสของคลื่นพาหะและสถานะของเครื่องหมายวินาทีจะถูกเปรียบเทียบในเบราน์ชไวก์กับจุดตั้งค่าที่ระบุโดยนาฬิกาอะตอมหลักของ PTB ซึ่งให้ UTC (PTB) ในบรรดานาฬิกาอะตอมเหล่านี้ นาฬิกาอะตอม CS2 ในเบราน์ชไวก์ให้มาตรฐานเวลาตามกฎหมายของเยอรมนี และสามารถใช้เป็นมาตรฐานความถี่ที่มีความแม่นยำสูงได้^{[ 34 ]} หากมีการเบี่ยงเบน การแก้ไขที่จำเป็นจะดำเนินการผ่านระบบควบคุมระยะไกล^{[ 35 ]}

ความไม่แน่นอนสัมพัทธ์ ของความถี่พาหะที่ส่งผ่าน DCF77 คือ 2 × 10 ⁻¹²ในช่วงเวลา 24 ชั่วโมง และ 2 × 10 ⁻¹³ในช่วงเวลา 100 วัน โดยมีความเบี่ยงเบนของเฟสเมื่อเทียบกับ UTC ที่ไม่เกิน 5.5 ± 0.3 ไมโครวินาที [ ^{36 ] นาฬิกา}อะตอมซีเซียมหลัก (น้ำพุ) ของเยอรมันทั้งสี่เรือน (CS1, CS2, CSF1 และ CSF2) ที่ PTB ใน Braunschweig ใช้นั้น ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการเบี่ยงเบนของนาฬิกา ในระยะยาวจะน้อย กว่านาฬิกาอะตอมที่ใช้ในโรงงาน DCF77 ใน Mainflingen อย่างมีนัยสำคัญ ^{[ 37 ]}ด้วยความช่วยเหลือจากการแก้ไขภายนอกจาก Braunschweig หน่วยควบคุมของ DCF77 ใน Mainflingen คาดว่าจะไม่เดินเร็วขึ้นหรือช้าลงแม้แต่วินาทีเดียวในระยะเวลาประมาณ 300,000 ปี

ตามทฤษฎีแล้ว นาฬิกาภายนอกที่ควบคุมโดย DCF77 ควรจะสามารถซิงโครไนซ์ได้ภายในครึ่งหนึ่งของคาบเวลาของความถี่พาหะ 77.5 kHz ที่ส่งผ่านของสัญญาณ DCF77 หรือภายใน ± 6.452 × 10 ⁻⁶วินาที หรือ ± 6.452 ไมโครวินาที^{[ 20 ]}

เนื่องจากการแพร่กระจายของสัญญาณ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟสและ/หรือความถี่ในสัญญาณที่ได้รับ ความแม่นยำที่ใช้งานได้จริงจึงต่ำกว่าที่เคยทำได้ด้วยนาฬิกาอะตอม ณ จุดส่งสัญญาณ เช่นเดียวกับเครื่องส่งสัญญาณวิทยุบอกเวลา ใดๆ การตั้งเวลาที่แม่นยำจะได้รับผลกระทบจากระยะทางไปยังเครื่องส่งสัญญาณ เนื่องจากสัญญาณเวลาแพร่กระจายไปยังเครื่องรับสัญญาณเวลาด้วยความเร็วแสงสำหรับเครื่องรับ DCF77 ที่อยู่ห่างจากเครื่องส่งสัญญาณ DCF77 1,000  กิโลเมตร (600  ไมล์ ) เนื่องจากความล่าช้าในการเดินทาง เครื่องรับจะตั้งเวลาช้ากว่า 3 มิลลิวินาทีความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยเช่นนี้แทบจะไม่เป็นที่สนใจ และหากต้องการแก้ไขความล่าช้าในการเดินทาง เครื่องรับเวลาคุณภาพสูงสามารถปรับแก้ได้

ความไม่แม่นยำเพิ่มเติมอาจเกิดจากประเภทของคลื่นที่ตัวรับบันทึก หากคาดการณ์ว่าจะมีการรับคลื่นพื้นดินบริสุทธิ์และตำแหน่งการรับสัญญาณคงที่ อาจรวมค่าคงที่ไว้ในการคำนวณได้ ในขณะที่ในกรณีของคลื่นอวกาศบริสุทธิ์ ตัวรับไม่สามารถชดเชยความผันผวนได้ เนื่องจากความผันผวนเหล่านี้เป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงระดับความสูงของชั้นสะท้อนและชั้นหักเหของไอโอโนสเฟียร์ ปัญหาที่คล้ายกันเกิดขึ้นเมื่อคลื่นพื้นดินและคลื่นท้องฟ้าทับซ้อนกัน สนามนี้ไม่คงที่ แต่เปลี่ยนแปลงไปตลอดทั้งวันระหว่างประมาณ 600 ถึง 1,100  กม. (400 ถึง 700  ไมล์ ) จากตำแหน่งตัวส่งสัญญาณ^{[ 32 ]}

เครื่องรับ DCF77 ระดับเครื่องมือที่ได้รับการแก้ไข โดยใช้สัญญาณเวลาแบบปรับแอมพลิจูดพร้อมเสาอากาศที่จัดวางในแนวสัมผัสกับเสาอากาศของเครื่องส่งสัญญาณใน Mainflingen เพื่อให้มั่นใจได้ว่าการรับสัญญาณเวลาปราศจากการรบกวนที่ดีที่สุด ณ ตำแหน่งคงที่ สามารถบรรลุความแม่นยำในทางปฏิบัติได้ดีกว่า ± 2 มิลลิวินาที^{[ 38 ]}

นอกจากการส่งสัญญาณเวลาแบบปรับแอมพลิจูดแล้ว ข้อมูลนี้ยังถูกส่งโดย DCF77 ตั้งแต่เดือนมิถุนายน พ.ศ. 2526 ผ่านการปรับเฟสของคลื่นพาหะด้วย ลำดับสัญญาณ รบกวนแบบสุ่มเทียมที่มีความยาว 512 บิต การใช้การหาความสัมพันธ์ร่วมจะทำให้สามารถใช้สัญญาณที่สร้างขึ้นใหม่ที่ปลายทางรับเพื่อกำหนดจุดเริ่มต้นของเครื่องหมายวินาทีได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น ข้อเสียของการใช้สัญญาณเวลาแบบปรับเฟสคือฮาร์ดแวร์รับสัญญาณระดับเครื่องมือที่ซับซ้อนซึ่งจำเป็นสำหรับการใช้วิธีการรับสัญญาณเวลานี้ การใช้วิธีนี้Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) วัดค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานได้ ± 2 ถึง 22 ไมโครวินาทีระหว่าง UTC (PTB) และ UTC (DCF77) ขึ้นอยู่กับเวลาในแต่ละวันและฤดูกาล การดำเนินการนี้ทำในเมืองเบราน์ชไวค์ ซึ่งอยู่ห่างจากเครื่องส่งสัญญาณในเมืองไมน์ฟลิงเงน 273  กม. (170  ไมล์ ) ^{[ 20 ]}

เครื่องรับ DCF77 ระดับผู้บริโภคราคาประหยัดทั่วไปอาศัยสัญญาณเวลาแบบปรับความกว้างของคลื่นเพียงอย่างเดียว และใช้เครื่องรับแบบแถบความถี่แคบ (แบนด์วิดท์ 10 Hz) พร้อมเสาอากาศแบบลูปสติ๊กเฟอร์ไรต์ ขนาดเล็ก และวงจรที่มีความล่าช้าในการประมวลผลสัญญาณดิจิทัลที่ไม่เหมาะสม ดังนั้นจึงคาดหวังได้เพียงว่าจะสามารถระบุจุดเริ่มต้นของวินาทีด้วยความแม่นยำที่คาดการณ์ได้เพียง ± 0.1 วินาที ซึ่งเพียงพอสำหรับนาฬิกาและนาฬิกาข้อมือระดับผู้บริโภคราคาประหยัดที่ควบคุมด้วยคลื่นวิทยุที่ใช้นาฬิกาควอตซ์ คุณภาพมาตรฐาน สำหรับการบอกเวลาในระหว่างความพยายามในการซิงโครไนซ์ DCF77 ในแต่ละวัน เนื่องจากนาฬิกาจะมีความแม่นยำที่สุดทันทีหลังจากการซิงโครไนซ์สำเร็จ และจะมีความแม่นยำน้อยลงนับจากจุดนั้นเป็นต้นไปจนกว่าจะถึงการซิงโครไนซ์ครั้งถัดไป^{[ 39 ]}กลไกควอตซ์ระดับผู้บริโภคที่ควบคุมด้วย DCF77 บางรุ่นส่งเสริมการบอกเวลาที่แม่นยำโดยการซิงโครไนซ์และแก้ไขเวลาโดยอัตโนมัติมากกว่าหนึ่งครั้งต่อวัน^{[ 40 ]}

เซิร์ฟเวอร์เวลาของโปรโตคอลเวลาเครือข่ายจะแสดงรหัสอ้างอิง (REFID) .DCFa. (การปรับความกว้างของคลื่น) หรือ.DCFp. (การปรับเฟส) เมื่อใช้ตัวรับเวลา DCF77 มาตรฐานเป็นแหล่งเวลาอ้างอิง^{[ 41 ]} เซิร์ฟเวอร์เวลาบางตัวแสดง . PZF.เป็นรหัสอ้างอิง เซิร์ฟเวอร์เวลาเหล่านี้จะประเมินลำดับสุ่มเทียม (หรือpseudozufällige Folgeในภาษาเยอรมัน) ที่เพิ่มเข้าไปในการปรับความกว้างของคลื่นเพื่อให้ได้ความแม่นยำระดับไมโครวินาที^{[ 42 ]}

• สัญญาณบอกเวลา ALS162บริการบอกเวลาที่คล้ายคลึงกันในฝรั่งเศส
• เวลาจาก NPL (MSF)ตรงกับเวลาให้บริการในสหราชอาณาจักร
• WWVBเป็นสถานีโทรทัศน์ที่มีเวลาออกอากาศคล้ายกันในสหรัฐอเมริกา

• ดีทเซ่, แอนเดรียส; ครีท, ฮันส์; วันดรา, เจอร์เก้น (สิงหาคม 1981) "Anregung zum Nachbau: Einfacher Empfänger für DCF77-Zeitzeichensignale" (PDF ) การประยุกต์ใช้งานFunk-Technik - Fachzeitschrift für die gesamte Unterhaltungselektronik (ในภาษาเยอรมัน) ฉบับที่ 36, ไม่ใช่. 8. ไฮเดลเบิร์ก ประเทศเยอรมนี: Dr. Alfred Hüthig Verlag GmbH หน้า  279– 282 ISSN  0016-2825​ เก็บถาวร(PDF)จากต้นฉบับเมื่อวันที่ 10 กรกฎาคม 2021 . สืบค้นเมื่อ10 กรกฎาคม 2564 .(4 หน้า)

วิกิมีเดียคอมมอน ส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับDCF77

• หน้าเว็บอย่างเป็นทางการของ DCF77 ที่ PTB
• DCF77 ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 31 มีนาคม 2012 ในWayback Machineบนฐานข้อมูลความถี่ทั่วโลก (Global Frequency Database) และถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 30 มีนาคม 2013 ในWayback Machine
• คำอธิบายรหัสเวลา
• การสังเกตการณ์ DCF77 ในระหว่างวินาทีอธิกมาส
• การใช้งาน DCF77 บน Arduino ( ฮาร์ดแวร์ ) ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 22 กรกฎาคม 2013 ที่Wayback Machine , Signal (สัญญาณ) ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 24 กรกฎาคม 2013 ที่Wayback Machine , โค้ดถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 25 กรกฎาคม 2013 ที่Wayback Machine
• เมเทโอไทม์
• "การเผยแพร่ข้อมูลตามช่วงเวลาและความถี่ด้วย DCF77: ปี 1959–2009 และหลังจากนั้น" – คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับประวัติของ DCF77
• วิธีสร้างไฟล์ DCF สำหรับนาฬิกา (สำเนาจาก archive.org)
• บันทึกการเยี่ยมชมครั้งประวัติศาสตร์ที่ DCF77 Mainflingen โดย Ekkehard Plicht เก็บถาวรเมื่อวันที่ 3 กรกฎาคม 2019 ที่Wayback Machine