長波授時塔，通過發射穩定的長波信號，精確到微秒級地向千里之外的接收設備傳遞國家標準時間，為航天、國防、科研和日常生活提供著時間的基準和保障。今天咱們就來看看誰家的時間更準。

法國ALS162，半個世紀的時間守護者

說起法國的長波授時，不得不提那座幾乎與巴黎天際線融為一體的埃菲爾鐵塔。

1889年巴黎世博會，作為展覽的一部分，按計劃，埃菲爾鐵塔本該在博覽會結束的20年后就要拆除。

可埃菲爾鐵塔的設計者古斯塔夫·埃菲爾可不愿意讓自己的得意之作說沒就沒。

他給這座鐵塔，換了一個新身份——無線電發射站。

1898年11月5日，歐仁·杜克雷特成功地從埃菲爾鐵塔發出了第一個無線電信號，信號傳到了4公里外的先賢祠，證明了埃菲爾鐵塔作為無線電發射站的巨大潛力。

埃菲爾鐵塔

還真實瞌睡了送枕頭，這個千載難逢的機會，埃菲爾可不會放過。

1908年，他把鐵塔提供給軍方，用以安裝無線電天線。

次年，一個永久性無線電站在鐵塔下方建成，埃菲爾因此獲得了將特許權延長的批準。

1910年5月23日，鐵塔正式開始了長波授時廣播服務。

授時信號以附近巴黎天文臺的時鐘為參考，每天發送兩次。

埃菲爾鐵塔頂部有120根天線

值得一提的是，在一戰期間，埃菲爾鐵塔曾被當作軍事電信中心，截獲敵方的無線電通信。

如今的法國長波授時系統ALS162，正是從埃菲爾鐵塔的早期實驗發展而來。

它在162千赫茲的頻率上發送標準時間信號，時間基準由法國國家計量實驗室提供，廣播由TéléDiffusion de France負責。

雖然發射功率從最初的2000千瓦，降到了現在的800千瓦，但是依然能夠穩定地覆蓋3500公里范圍，幾乎可以輻射整個西歐。

ALS162的350 米高天線

ALS162用的是相位調制技術，比德國DCF77的幅度調制更為復雜，但傳輸功率卻是DCF77的16倍。

每周二上午8點到中午12點，系統會進行定期維護，這是唯一的中斷時間。

ALS162的銫原子鐘保證了信號精度超過1毫秒，這對于法國鐵路、電力分配商Enedis、機場、醫院等30萬臺依賴此信號的設備至關重要。

參考資料：
1、Inside Towers官網.《從摩爾斯電碼到數字廣播：埃菲爾鐵塔又增加了一根天線》
2、美國國家標準與技術研究院時間和頻率部門官網.《時間信號站 邁克爾·a·隆巴德著》

世界上第一臺實用的銫鐘

德國DCF77，工業強國的時間基石

德國在長波授時技術領域算是先行者。

早在20世紀50年代末，他們就在法蘭克福搭建起了長波授時中心。

為啥選長波呢？

因為長波的波長長，能繞過障礙物傳播，覆蓋范圍自然就更廣。

而且長波在傳播過程中衰減小，信號也更穩定。

長波與短波通訊示意圖

但長波也有短板，就是信息傳輸速率比較慢，不適合傳大數據。

但授時嘛，只要傳時間信息就夠了。

這對于幅員不大的德國來說，用一個長波授時發射站就能覆蓋全國。

其中最著名的就是DCF77長波授時塔了。

它由德國物理技術研究院負責管理，專門為歐洲地區，提供可靠的時間信號。

DCF77低頻T 型天線

這個“77”所代表的，就是它的發射頻率為77.5kHz。

這個頻率特別穩，能保證授時信號的準確性。

DCF77的信號覆蓋范圍非常之廣，幾乎整個歐洲都能夠接收到。

DCF77長波授時塔的結構也挺有意思。

主要就是一座大概200米高的發射塔，外加一些配套設施。

塔頂有一個巨型天線，是專門用來發射77.5kHz的授時信號的。

Mainflingen發射機使用獨立的拉線格構桅桿來升高DCF77天線

這天線必須經得住各種惡劣天氣的考驗，確保信號的穩定和覆蓋范圍。

DCF77發出的信號，是一種特殊的編碼信號，里面詳細地記錄著年、月、日、時、分、秒等諸多時間信息。

接收設備只要能正確地解碼這些信號，就能夠得到準確的時間。

現在市面上賣的那些電波鐘，就是靠接收DCF77或者其他授時臺的信號來自動對時的。

DCF77的精度最高能達到±2毫秒，與原子鐘的時間幾乎沒有差別。

低成本 DCF77 接收器

當然啦，金無足赤，DCF77也不是十全十美。

長波這東西，容易受到天氣、地形等因素的影響，導致接收不穩定。

尤其是在山區或者建筑物密集的地方，接收效果可能會打折扣。

還有就是DCF77的覆蓋范圍也有限。

雖然能覆蓋歐洲大部分地區，但出了歐洲，接收效果就不行了。

所以，你要是在亞洲或者美洲用電波鐘，就得選能接收其他授時臺信號的，比如美國的WWVB，或者日本的JJY。

參考信息：
1、維基百科.《DCF77》
2、德國物理技術研究院官網.《專題：DCF77 50年的時間傳播》
3、hopf Elektronik GmbH官網.《DCF77與GPS授時接收器的功能及精度比較》

DCF77的信號覆蓋范圍

中國敦煌，刷新精度極限

上世紀六十年代，國家為了戰略需要，就決定在西北大后方建了個短波授時臺。

那時候，國際形勢復雜，啥都得靠自己。

一批科學家和熱血青年，從五湖四海跑到陜西蒲城，開始了代號“326工程”的艱苦創業。

那時候的條件，用一窮二白來形容都算客氣了。

要技術沒技術，要經驗沒經驗，都是摸著石頭過河。

老短波授時臺舊址

幾經波折終于把咱們的第一代專用授時系統給搗鼓出來了。

1970年，短波授時臺竣工，信號覆蓋半徑達到3000公里，授時精度達到了1毫秒。

后來隨著航天技術以及國防建設的突飛猛進，對時間精度的要求也變得更高了。

短波授時有點跟不上腳步，于是，長波授時臺的建設就被提上了議事日程。

有了之前的經驗打底，加上國家實力也上了一個臺階，長波授時臺的建設相對來說順利一些。

不過這仍然是個復雜又龐大的系統工程。

長波授時發射機房

長波授時臺的建設，還要考慮到戰略安全和抗打擊能力。

主體建筑需建在地下40米處，深度可達四層樓之深，里面設有發射機系統、配電系統、通風系統與水循環冷卻系統，總面積超6000平方米，通道縱橫交錯，仿若一個地下迷宮。

地面上的天線，四座倒錐形的鐵塔，塔距400米，塔高206米，那叫一個壯觀。

1986年，長波授時臺終于建成，正式開始承擔國家授時任務。

長波授時臺舊址外景

它的建成，讓咱們的陸基無線電授時精度從短波授時的毫秒級，提高到了微秒級。

1988年，長波授時系統還拿了國家科技進步獎一等獎。

現在，這個地下迷宮已經搖身一變，成了“堅守使命·為國授時”科學家精神教育基地，對外開放了，有機會可以去參觀參觀。

為了滿足大家日益增長的用時需求，咱們國家還在不斷升級授時系統。

敦煌授時臺試播

這不，位于甘肅敦煌的高精度地基授時系統，已經在2023年9月開工建設了。

這個敦煌授時臺，采用了增強型的羅蘭授時技術，結合了現有的長波授時臺站，實現長波授時信號的全國土覆蓋。

通過差分技術，敦煌長波授時臺實現了20納秒的兆瓦級羅蘭授時發播精度，比現在國際上最好的水平還要高出一大截。

參考信息：
1、維基百科.《BPM（時間服務）》
2、中國科學院國家授時中心.《設施》