Введение
Канадская коротковолновая радиостанция точного времени CHU – это позывной коротковолновой радиостанции, принадлежащей Институту национальных стандартов измерений Национального исследовательского совета Канады. Сигнал CHU используется для непрерывной передачи эталонного времени, определяемого атомными часами.
CHU is the call sign of a shortwave time signal radio station operated by the Institute for National Measurement Standards of the National Research Council. CHU's signal is used for continuous dissemination of official Canadian government time signals, derived from atomic clocks.
История
Радиосигналы времени позволяли точно и оперативно распространять сигналы времени на расстояния, недоступные для телеграфа или визуальных сигналов. Это было особенно важно при геодезических работах в удаленных районах, где сигналы времени обеспечивали точное определение долготы. Летом 1914 года геодезическая партия на плотине Квинз в бассейне реки Оттава попыталась принять сигналы времени, передаваемые из Кингстона, однако сигналы оказались неразличимыми, и вместо них был использован сигнал времени от станции NAA в Арлингтоне, штат Вирджиния. Станция была основана в 1923 году Обсерваторией Доминиона в Оттаве, провинция Онтарио, Канада, с экспериментальным позывным знаком 9CC до 1928 года. Регулярное вещание в дневное время началось под позывным знаком VE9OB в январе 1929 года на длине волны 40,8 метра (около 7,353 МГц). Эти нестандартные частоты сигналов времени были выбраны для избежания помех от станций WWV и WWVH. Сигнал амплитудно модулирован с подавленной нижней боковой полосой (тип излучения H3E). На всех трех частотах одновременно передается одинаковая информация, включая ежеминутные объявления, чередующиеся на английском и французском языках. Передатчик CHU расположен недалеко от Баррахевена, провинция Онтарио, в 15 км к юго-западу от центрального делового района Оттавы. Системы электропитания передатчиков дублированы для обеспечения надежности и защищены как батареями, так и генератором. Генератор также может питать передатчики. Объявления осуществляются с использованием цифровых записей голоса. Для каждой частоты используется отдельная вертикальная дипольная антенна. Станция CHU давно лицензирована как "фиксированная служба" в полосах частот, выделенных Международным союзом электросвязи. По состоянию на 2020 год на станции CHU установлено три атомных стандарта времени, размещенных в специальном корпусе для минимизации возможных электромагнитных помех и сравниваемых с атомными стандартами времени в штаб-квартире NRC.
Формат часового сигнала
Первичный временной сигнал представляет собой серию 300-миллисекундных тонов частотой 1000 Гц, передаваемых один раз в секунду, на секунду. Следующие исключения из этой схемы предоставляют дополнительную информацию: начало минуты отмечается звуковым сигналом длительностью полсекунды. Начало часа отмечается звуковым сигналом длительностью одна секунда, за которым следует девять секунд молчания. 29-я секунда минуты всегда пропускается (сигнал отсутствует). С первой по шестнадцатую секунду после минуты (кроме начала часа) станция CHU передает разницу между UT1 и Координированным универсальным временем (UTC) с помощью разделенных тонов. Для положительных значений DUT1 от +0,1 до +0,8 с разделяются секунды с 1 по 8. Для отрицательных значений DUT1 от -0,1 до -0,8 с разделяются секунды с 9 по 16. С 31-й по 39-ю секунду после минуты включительно, тоны, передаваемые раз в секунду, сокращаются до 10-миллисекундных "тиков", в то время как передается цифровой код времени. Цифровой код времени отформатирован таким образом, чтобы он мог быть декодирован 300-бодным модемом, совместимым с Bell 103, и CHU – единственная станция временного сигнала, использующая этот формат для передачи кода времени. В течение последних 9 секунд каждой минуты (с 51-й по 59-ю секунду) тоны, передаваемые раз в секунду, снова сокращаются до 10 миллисекунд каждый, в то время как CHU передает краткую идентификацию станции голосом, за которой следуют голосовые объявления следующей минуты в UTC, чередующиеся между французским и английским языками. Французские объявления, использующие голос ведущего новостей Radio Canada Саймона Дюриважа, передаются первыми в нечетные минуты, а английские объявления, озвученные покойным диктором CBC Radio Гарри Маннисом, – первыми в четные минуты. Цифровой код времени передает 10 символов со скоростью 300 бит в секунду, используя асинхронную последовательную связь 8N2. Это соответствует стандарту Bell 103: тон 2225 Гц представляет собой "1" (маркер), а тон 2025 Гц – "0" (пробел). Сразу после 10-миллисекундного тика отправляется маркерный тон до 133,3 мс, затем 110 битов данных, завершающихся точно на 500 мс. Последний стоповый бит продлен на 10 мс маркерным тоном для обеспечения его надежного обнаружения, а последние 490 мс секунды беззвучны.
The top of the minute is marked by a half second long beep. The top of the hour is marked with a one second long beep, followed by nine seconds of silence. The 29th second of a minute is always omitted (no beep). Between one and sixteen seconds past the minute (except at the top of the hour), CHU transmits the difference between UT1 and Coordinated Universal Time (UTC) by using split tones. For positive DUT1 values from +0.1 to +0.8 s, seconds 1 through 8 are split. For negative DUT1 values from −0.1 to −0.8 s, seconds 9 through 16 are split. Between 31 and 39 seconds past the minute inclusive, the once per second tones are reduced to 10 millisecond "ticks" while a digital time code is transmitted. The digital time code is formatted so that a Bell 103 compatible 300 baud modem can decode it, and CHU is the only time signal station that uses this format for its time code transmissions. For the last 9 seconds of each minute (seconds 51 to 59), the once per second tones are again cut to 10 milliseconds each, while CHU transmits a brief voice station identification, followed by voice announcements of the next minute in UTC, alternating between French and English. French announcements, using the voice of Radio Canada news anchor Simon Durivage, are transmitted first on the odd minutes, while English announcements, voiced by late CBC Radio announcer Harry Mannis, come first on the even minutes. The digital time code sends 10 characters at 300 bits per second using 8N2 asynchronous serial communication. This follows the Bell 103 standard, a 2,225 Hz tone to represent a mark (1 bit) and 2,025 Hz tone for a space (0 bit). Immediately after the 10 ms tick, a mark tone is sent until 133.3 ms, then 110 data bits, ending at precisely 500 ms. The final stop bit is extended by 10 ms of mark tone to ensure it is detected reliably, and the final 490 ms of the second are silent.
Покрытие западной Канады
CHU часто не может быть принят в Западной Канаде ни на одной из его частот вещания. Условия распространения, низкая мощность передатчика в сочетании с типичными двумя ионосферными отражениями от Оттавы приводят к относительно слабым сигналам точного времени для Западной Канады. Электромагнитные помехи могут дополнительно усугубить трудности с приемом в городских районах на Западе. CHU может быть практически непригоден для использования на большей части территории Западной Канады, Нунавута и Северо-Западных территорий в течение значительных периодов времени. Американские станции WWV и WWVH служат резервным вариантом в Западной Канаде. Однако в высоких широтах Арктики как американские коротковолновые станции точного времени, так и CHU становятся практически непригодными или ненадежными. В Канаде нет долговолновых передатчиков сигналов точного времени. Американская станция WWVB является единственным источником надежных сигналов точного времени во время геомагнитных бурь в Западной Арктике, согласно опубликованным картам распространения WWVB. Если WWVB недоступен, тем, кому требуется точная передача времени, может потребоваться использовать передачу времени по GPS.