从电台报时到低频时码授时——几种常用授时方式介绍（上）怎样校准家里或工作场所的钟表？以前我们都是习惯于在整点时收听广播电台“嘟－ 嘟－嘟－„„嘀”的报时信号现在呢，可用于对时的手段就很多了：除了听电台的整点 报时信号外，还可以看电脑显示的时间、电视机屏幕上显示的时间、上的时间、汽车 导航仪上显示的时间等等这几种对时方法的准确程度是不一样的有的可能只差半秒一 秒，有的可能会误差十几秒如果你对时间误差要求不高的话，那么上述对时方法都是可 行的但如果你对此有较高的要求，那么应该采用哪种“授时”方式来获得精确时间呢？“授时”一词，据说源自《尚书》尧典篇：“历象日月星辰，敬授民时”现代的“授 时”，是指授时中心（或天文台），把精确的时间，通过无线电波或其他传播手段传递给用户 的过程在这个过程中，由于传递方式的不同，会产生不同的授时误差广播电台报时先来看看多年来我们早已习惯的广播电台报时现行的国家标准（GB/T 4961-1999） 规定：广播报时信号由六声短音组成，在每小时的整点前报出五声低音（800Hz）,整点时 报出一声高音（1600Hz）,并以该高音的起点作为整点信号第一响（预告音）在59分 55 秒时报出，然后每秒一响，这五响预告音的持续时间各为 0.25 秒，而整点时的一响为 0.5 秒。
中央级广播电台的报时准确度应优于 0.01 秒，地方广播电台的报时准确度应优于 0.05 秒八十、九十年代，就有一些大型钟的控制电路是通过检测电台广播中的报时信号，然 后用来将大钟自动校准的可以在知识产权局的专利文献数据库中检索到这样的一些专 利申请案但由于广播电台报时的授时精度太低，且只在整点（或半点）时发布，再加上目前有许 多电台（甚至包括央广）的报时误差严重超标（据业内人士说这与直播实行延时播出制度有 关），因此，它仅能用于日常生活中的粗略对时至于电视机所显示的时间，由于卫星传 输等导致的延迟及加密解密导致的延迟，往往有较大的滞后误差低频时码授时为了提供高精度授时，我国从上世纪六十年代起筹建短波授时台 1970年12月，建 于陕西蒲城的短波授时台（BPM）开始试播，后来经过了扩建，从1981年7月1日起正 式发播建于同一地的长波授时台（BPL）则于1978年开始小功率发播，1983年起大功 率发播BPL的发播时间准确度达1微秒BPM和BPL的授时信号都要用专用接收机接 收低频时码授时技术是国际电信联盟（ITU） —直推荐的一项技术从上世纪九十年代 开始，国家授时中心就进行BPC低频时码技术的应用开发，后来和一家企业合作，于2007 年在河南商丘建设了采用低频时码授时技术的长波授时台（BPC），该台于2008年元旦开 始正式发播。
BPC时码授时主要用于民用钟表目前我们所说的电波授时钟表，通常就是 指采用低频时码授时技术的钟表表 1 是广播电台报时、低频时码授时、导航卫星授时这三种常用授时方式的性能比较 由表中可见，低频时码授时技术对使用者来说，精度较高而成本较低 许多读者希望研究低频时码授时技术，以便日后可以应用于各种时控设备下面就对 此作一介绍温馨提醒：若准备生产以 BPC 低频时码授时的产品，请与相关企业联系获 得许可目前，世界上已有好多国家建立了低频时码发播台，表 2 列出了主要的几个 低频时码授时技术的基本原理是：在授时中心，把原子钟所保持的精确的标准时间， 按特定的时间码的格式进行编码，编码后的信号通过调制器以脉冲负极性键控（ASK）方式 调制到低频载波上，最终以大功率无线电长波发射出去而接收系统（即电波钟表）则通过磁棒天线接收含有低频时码的无线电信号，由集成芯 片进行时码信号的解调，再将此信号送入微控制器进行解码等处理，得到时间信息，使钟 表上的时间与标准时间一致，每日定时接收校准而没有累积误差各国的低频时码的编码格式是不同的，此处仅举两例表 3 是中国的 BPC 低频时码编码格式（资料来源：国家知识产权局专利文献数据库）。
表 4 是日本的 JJY 低频时码编码格式（资料来源：维基百科）我国东部沿海地区可以 收到日本的 JJY60 发播台信号日本的两个JJY发播台的载波频率不同（分别是40MHz和60MHz）,而授时编码是一 样的日本的 JJY 时间码编码与美国的 WWVB 编码非常相似，但二进制数 0、1 及标志 位的表示方法与 WWVB 不同JJY编码是在每一秒开始时，载波增长至全功率，经过规定时间载波减小10dB，至 10％功率，以此表示三种不同的信号：0.8 秒全功率接着 0.2 秒降低功率表示二进制的“0”， 0.5 秒全功率接着 0.5 秒降低功率表示二进制的“1”， 0.2 秒全功率接着 0.8 秒降低功率表 示标志位JJY 编码是以一分钟为一帧信号，每分钟的 00、09、19、29、39、49、59 秒是标志 位，其余 53 秒每一秒表示一位二进制数，并且用 BCD 码表示本地标准时间绝大多数国家的低频时码都是一分钟一帧信号中国的 BPC 授时编码格式与其他国家编码的不同点有以下几处：一是 BPC 编码每分 钟分为三帧，分别从00、20、40 秒开始，这三帧重复发送日期时间编码，便于校验复核； 二是调制在载波上的方波秒脉冲是以 0.1s、0.2s、0.3s、0.4s 四种脉冲宽度，分别表示四进 制的 0、1、2、3（若以二进制表示则为 00、01、10、11）；三是 P3、P4 校验位是码位复 用的。
BPC 编码是在每秒钟开始时，降低载波功率，并持续上述脉冲宽度的时间来表示数字 0〜3电波授时钟表的具体使用方法，请参阅产品说明书或上网查阅表 1 几种常用授时方式的性能比较授时方式广播电台报时低频时码授时导航卫星授时授时精度10毫秒0.1毫秒0.1微秒地理位置影响精度影响（1）影响（1）不影响发播时间，整点/半点，24小时连续⑵，24小时连续，信号更新频度1小时/半小时每分每秒信号格式，单音频短音序列，电波授时时间码，定位授时电文，授时内容整点/半点信号，年 月 日时分年 月 日时分秒无日期信息以及秒脉冲以及秒脉冲载波频段，中波/短波/超短波，长波，分米波，主要传播方式天波与地波地波与天波直线传播覆盖范围电台信号覆盖范围电台信号覆盖范围全球接收稳定性稳定稳定稳定适用地点能收听到电台处能收到电波信号处要求直视天空接收设备收音机电波钟表专用接收器接收设备复杂性，（原设备无附加，一般，较复杂，接收设备成本无附加成本）适中较咼整个系统成本（附加成本）很低较低极高注⑴：与电台的距离每增加300公里，则增加延时1毫秒⑵：目前中国BPC发播台每天发播21小时表 2 世界上几个主要的低频时码发播台发播台代号WWVBDCF77MSFJJY40JJY60BPC所属国家美国德国英国日本日本中国地理位置科罗拉多州黑森州坎布里亚郡福岛九州河南商丘柯林斯堡MainflingenAnthorn県田村市福冈/佐贺虞城县经纬度北纬40。
41'北纬50° 01'北纬54° 55'北纬37°22'北纬33°28'北纬34°27'西经 105°03'东经09° 01'西经03° 17'东经 140°51'东经 130°11'东经 115°50'载波频率60 kHz77.5 kHz60 kHz40 kHz60 kHz68.5 kHz发射功率70 kW50 kW17 kW50 kW50 kW100 kW覆盖半径*2000 km1500 km1200 km1000km1000km3000 km注：真实接收效果受多种因素影响，覆盖半径仅供参考表 3：中国 BPC 低频时码编码格式秒代号/权重意义秒代号/权重意义秒代号/权重意义00P0无秒脉冲⑴20P0无秒脉冲⑴40P0无秒脉冲⑴01P10=始于第01秒21P11=始于第21秒41P12=始于第41秒02P2预留位未用，为022P2同第00—19秒42P2同第00—19秒034时234304124440516分254506426460712747084星期⑵2848091294910P3上/下午与偶校验复用⑶30501116日315112432521313353144月345415135551616年36561743757181385819P4年最高位与偶校验复用⑷3959注(1)： P0是帧间隔与帧预告标志，设在每分钟的00、20、40秒，是以缺少秒脉冲来标志的。
注⑵：星期日以“7”表示注⑶：P3是校验位，它与“上午AM”、“下午PM”标志复用P3为0或1表示上午，P3为2或3表示 下午若我们把 P3 用一个两位的二进制数来表示，则其高位以 0 表示上午，以 1 表示下午屏蔽 P3 的高位后，将表示“P1”、“P2”、“时”、“分”、“星期”的各码值转换成二进制后，和P3的低位一起， 其中“1”的个数为偶数也就是说， P3 的低位是 P0 之后直到 P3 之前的信号所对应的二进制代码的“偶 校验位”注⑷：P4是校验位，与“年”的最高位复用若我们把P4用一个两位的二进制数来表示，则其高位表 示年的二进制的最高位屏蔽P4的高位后，将表示“日”、“月”、“年”的低3位的各码值转换成二进 制后，和 P4 的低位一起，其中“1”的个数为偶数也就是说， P4 的低位是 P3 之后直到 P4 之前的信 号所对应的二进制代码的“偶校验位”表 4：日本 JJY 低频授时编码格式秒代号/ 权重意义秒代号/ 权重意义秒代号/ 权重意义00FRM帧标志位200未用，为040SU2目前未用，为00140分2104180年022022200一年中的日期 （百位，十位）001-1月1日365 = 12 月 31 日（平年）366-12 月 31 日（闰年）424003102310043200402404410058258045806426404640722720472081281048109P1志彳M29P3志彳M49P5志彳M100未用，为0308一年中的日期 （个位）504星期 0。