| Top > 技術情報メモ 目次 |
2012.8.3 |
| ★ 標準時刻 |
･･･ 時間の定義 （JST、UT、UTC、GPS時刻、うるう秒）、時間の歴史 |
| ★ 時刻･周波数標準機器 |
･･･ 発振器の比較、標準信号の伝送 （HF、LF、LORAN-C、GPS） |
| ★ 水晶発振器 |
･･･ 超高安定水晶発振器の歴史 |
| ★ 原子周波数標準器 |
･･･ 歴史、原子時計の比較、ルビジウム原子周波数標準、セシウム原子周波数標準、
水素メーザ周波数標準、これからの原子時計 |
| ★ 評価方法、 評価例 |
･･･ 安定度と確度、アラン分散 |
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 時刻周波数標準 |
(参考外部リンク： 「An Introduction to
Frequency Calibrations (Appendix A from the Operator's manual
(NISTIR 6610, August 2001), a tutorial on frequency calibrations)」
NIST ) |
発振器の比較
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| 発振器の種別 |
水晶
(TCXO) |
水晶
(OCXO) |
ルビジウム
(Rubidium) |
セシウム
(Cesium) |
水素メーザー
(Hydrogen Maser) |
| 一次標準となりうるか |
× |
× |
× |
○ |
× |
| 有効寿命品 |
なし |
ルビジウムランプ
(15年以上) |
セシウムビームチューブ
(3〜25年) |
水素の消耗
(7年以上) |
| 固有周波数 |
寸法による(可変) |
6.834682608GHz |
9.19263177GHz |
1.42040575GHz |
| 安定度 σy(τ)､τ=1秒 |
1X10-9 |
1X10-12 |
5X10-11
〜5X10-12 |
5X10-11
〜5X10-12 |
1X10-12 |
| ノイズフロア σy(τ) |
1X10-9
(τ=1〜102) |
1X10-10
(τ=1〜102) |
1X10-12
(τ=103〜105) |
1X10-14
(τ=105〜107) |
1X10-15
(τ=103〜105) |
| エージング/年 |
1X10-7 |
1X10-9 |
1X10-10 |
------ |
〜1X10-13 |
ウォームアップ後の
周波数オフセット |
1X10-6 |
5X10-8
〜5X10-10 |
5X10-10
〜5X10-12 |
5X10-12
〜5X10-14 |
5X10-12
〜5X10-13 |
| ウォームアップに要する時間 |
<10秒 to 1X10-6 |
<5分 to 1X10-8 |
<5分 to 1X10-10 |
<30分 to 5X10-12 |
<24時間 to 1X10-12 |
| 価格 |
1万円 |
20万円 |
30万〜80万円 |
300万円〜800万円 |
2000万〜3000万円 |
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|
製品 |
製品 |
製品 |
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技術情報メモ： ・ 高安定水晶発振器の歴史 ・ 原子周波数標準器 ・ 各種周波数標準装置の安定度比較 |
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標準信号の伝送 ･･･ 伝送される標準信号を受信することにより得られる精度
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出典：「The Science of Time keeping」 Agilent Application note 2000 : 5965-7984E.pdf
| 方式 |
周波数 |
時刻精度 |
周波数不確定性 |
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製品ページへ |
| VLF放送（オメガ航法システム） |
10-13 kHz |
10 ms |
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運用停止 |
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| HF放送(JJY、WWV､WWVH) |
HF |
1 - 10 ms |
|
運用停止 |
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| 電話線 |
|
1 - 10 ms |
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| LF放送(JJY、WWVB) |
40 - 80 kHz |
1 ms |
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|
製品 |
| LF放送(LORANーC) |
100 ｋHz |
1 μs |
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製品 |
| テレビ放送 |
V.UHF |
10 ns |
| 10-12 - 10-13 |
24時間受信(平均)後 |
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2011.7 終了 |
製品 |
| 光ケーブル（2000km） |
|
100 ns |
| 10-16 - 10-17 |
24時間受信(平均)後 |
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| 航法衛星（GPS,GLONASS) |
One-Way |
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20 - 500 ns |
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製品 |
| 航法衛星（GPS,GLONASS) |
Single-Channel-Common-View |
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≒ 10 ns |
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| 航法衛星（GPS,GLONASS) |
Multi-Channel-Common-View |
|
< 5 ns |
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| マイクロ回線 |
|
1 - 10 ns |
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| 同軸ケーブル |
|
1 - 10 ns |
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| 航法衛星（GPS,GLONASS) |
Carrier-Phase-Common-View |
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< 500 ps |
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| 光ケーブル（50km以下） |
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10 - 50 ps |
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HF受信機
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･WWV､WWVH ( 日本ではJJY(5､8､10MHz) ･･･ すでに2001.3.31に運用停止した ）
･2.5､5､10､15､20MHz等の短波による標準信号の放送
･短波は電離層での反射があるため昼･夜で受信状態が変わる等の不確定性があり精度が上げられない |
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LF受信機 参考外部リンク：長波標準電波JJY （情報通信研究機構（NICT））
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･WWVB (日本では新JJY(福島局､周波数:40 kHz､九州局､周波数:60 kHz)が運用中
･30kHz〜300kHzの超長波(VLF)による標準信号の放送
･短波の放送に代わって各国で放送されている
･長波は電離層反射波ではなく地上波(groundwave)が長距離まで届き､短波より安定性がある
・秋月の受信機キット-福島局の電波を受信します |
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| 呼 出 符 号 |
ＪＪＹ(標準周波数局) |
| 送 信 所 |
おおたかどや山標準電波送信所
（福島県田村市都路町） |
はがね山標準電波送信所
（佐賀県佐賀市富士町） |
| 緯度 / 経度 |
37°22´ N / 140°51´ E |
33°28´ N / 130°11´ E |
| アンテナ型式 |
傘型250ｍ高 |
傘型200ｍ高 |
| 空中線電力 |
５０ｋＷ （実効輻射電力１０ｋＷ） |
| 電 波 型 式 |
Ａ１Ｂ |
| 運 用 時 間 |
常時 |
| 標準周波数 |
搬送波 |
40 kHz |
60 kHz |
| 変調波 |
1 Hz (秒信号) |
| 変調波の振幅 |
最大１００％，最小１０％ （呼出符号送信時を除く） |
| 標 準 時 |
ＪＳＴ： 協定世界時(ＵＴＣ)を９時間進めたもの |
| 秒信号の送信時間 |
常 時 |
| 周波数と時間間隔の正確さ |
± 1 × １０-12 |
| 秒信号の形式 |
0.2 , 0.5 , 0.8 秒のマーク |
| ＤＵＴ１信号 |
な し |
| 備 考 |
1999(平成11年)6.10 開局 |
2001(平成13年)10.01 開局 |
| 2010年現在、この信号を利用した電波時計が安価で広く普及している |
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ロランC(LORAN-C) 技術情報メモ： 電波航法システムの比較、 LORAN-Cの仕様、信号波形
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･LFバンドを使用した船舶用無線航行システム (LORAN : LOng RAnge Navigation)
･ロランCはチェーン(chain)と呼ばれる複数の送信局を1つのグループとしたシステムで構成される
･各チェーンは1つの主局と2から5局の従局からなる
･米国ではU.S.Department of Transportation(DOT)が､日本では海上保安庁 交通部が管理･運用を担当
･伊豆諸島の新島(主局)､沖縄の慶佐次(W従局)､南海の孤島南鳥島(X従局)および北海道の十勝太(Y従局)の4局
･カバー範囲は地上波が十分強い地上波送信局から1500km程度以内
･電波伝搬の影響から短期安定度は良くないが､24時間平均を取る等の方法によれば長期安定度は良い |
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・北西太平洋チェーン North
West Pacific Chain GRI:8930
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周波数 |
空中線電力 |
都道府県 |
経度 |
経度 |
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コーディングディレー/
局間遅延時間μｓ |
100
kHz |
1500kW |
沖縄県
Gesashi 慶佐次 |
128E09 |
26N36 |
従局(W) |
11000/4580.86 |
| 1500kW |
北海道
Tokatibuto 十勝太 |
143E43 |
42N44 |
従局(Y) |
50000/3349.53 |
| 1600kW |
東京都
Niijima 新島 |
139E16 |
34N23 |
主局(M) |
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| 1800kW |
東京都
Minamitorishima 南鳥島
(2009.12.1 廃局） |
153E59 |
24N16 |
従局(X) |
30000/6051.53 |
| 150kW |
Pohang
(ROK)韓国ポーハン |
E129o20'27.440" |
N36o11'05.450"
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従局(Z) |
70000/3085.64 |
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| ・韓国チェーン Korean Chain GRI:9930 |
| ・ロシアチェーン Russia Chain GRI:7950 （調整用電波発射中） |
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・中国北海チェーン China
North Sea Chain GRI:7430
・中国東海チェーン China East Sea Chain GRI:8390
・中国南海チェーン China South Sea Chain GRI:6780 「海上保安庁 交通部」HPより
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GPS(Global Positionng Syatem)システム 技術情報メモ： ＧＰＳの概要、電波航法システムの比較
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･無線航行システムの一種
･米軍(U.S.Department of Defence:DOD)により開発運用されている
･地球を周回している約24機のGPS衛星により構成
･各衛星はセシウムまたはルビジウム原子時計を複数搭載
･この原子時計の時刻はUnited States Naval Observatory:USNOにより管理され､NISTとトレーサビリティがある
･24機の衛星はそれぞれ軌道傾斜角55°の6つの軌道面を周回
高度は20200km､周期は11時間58分､毎日4分ずつ早く同じ地点を通過する
･L1(1575.42MHz)とL2(1227.6MHz)の2周波数で､C/A(coarse acquisition)コードとPコードの2種類を送信している
･一般のGPS受信機ではL1で送信されるC/Aコードが利用されている
･相互協定により､UTC(USNO)とUTC(NIST)とのGPS時刻の
タイミング誤差は100ns以下に､周波数オフセットは1x10-13未満に保持されている |
GPS受信機
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･一般的に1pps(1秒パルス)信号の出力機能をもち､さらに1,5,10MHz等の標準信号の出力機能をもつ
･電源が入れられると地平線より上の可視衛星をサーチ発見追尾する
･衛星からの信号を元に､受信アンテナのおかれている場所の3次元の位置座標を計算する
･初期の受信機は同時に1つの衛星しか追尾出来なかったが､現在では5〜12衛星を同時に捕捉出来るようになっている
･長期安定度は大変良いが､短期安定度はそれほど良くはない |
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