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你知道什麼是時間電波訊號嗎 – 透過 JJY 說給你知

JJY是位於日本的長波時間訊號（Low Frequency Time Signal）無線電台的呼號（Call Sign）。

該電台從兩個地點進行廣播，一個位於福島附近的大鷹鳥谷山(Otakadoya-yama)，另一個位於九州島上的羽金山(Hagane-yama)。JJY由日本國家情報通信技術研究機構）National Institute of Information and Communications Technology – NICT）營運，NICT是隸屬於日本政府總務省（Ministry of Internal Affairs and Communications）的獨立行政機構。

JJY的發射站位於福島縣田村市的大鷹鳥谷山發射站（右點），及佐賀縣佐賀市的羽金山發射站（左點）

訊號發射站（Transmission Site）

大鷹鳥谷山發射站（37°22'21" N、140°50'56"E）位於福島縣田村市海拔790公尺（2,590呎）。它從距離地面250公尺（820呎）的傘頂式全向天線（Umbrella Top-Loading Antenna）以40 kHz廣播50 kW訊號（13 kW ERP）。民國100年3月，由於鄰近福島第一核電廠災害，該電台關閉電源並撤離現場。4月21日，該電台在無人員看管的情況下恢復廣播。4月25日因閃電暫時停播，但之後一直在廣播。

羽金山發射站（33°27'56'N、130°10'32'E）位於佐賀縣佐賀市海拔900.3公尺（2,950呎）。它以60 kHz廣播50 kW訊號（23 kW ERP）以避免與大鷹鳥谷山發射的訊號重疊而造成干擾。羽金山發射站的天線也是傘頂式天線，距離地面200公尺（650呎）。此發射站沒有備援的40 kHz發射器，因此無法作為大鷹鳥谷山發射站的備用站。

時間標準

兩種載波訊號（Carrier Signal）都包含相同的脈寬調變時間碼（Pulse-Width Modulated Timecode），每天24小時傳輸。長波低頻（Low Frequency - LF）傳輸用於提高精確度，並減少大氣干擾的可能性。JJY訊號的計算精確度為1×10-11。

日本標準時間（Japan Standard Time）是由位於東京的銫原子鐘（Caesium Atomic Clock）所設定。此資訊會傳送至發射站，並用於設定每個發射站的銫原子鐘。這些時鐘被安置在一個環境控制和電磁屏蔽（Electromagnetically Shielded）的房間內，以防止外界對時鐘的干擾。

標準電波訊號的時間訊息來自銫原子鐘，銫原子鐘擁有超高精確度，每 10 萬年的誤差僅 1 秒

時間碼格式（Timecode Format）與美國的WWVB（美國國家標準技術研究所NIST - National Institute of Standards and Technology所擁有的時碼發射站）非常相似，但技術上是IRIG 的變體。與WWVB或MSF類似，JJY的訊號用於同步日本各地銷售的消費者無線電控制時鐘。

傳輸系統

每個發射站都有相同的設備，兩套發射器（一主、一備）可持續發射時間碼。然而，根據目前的設計規劃，一個發射站點不可能作為另一個發射站點的低功率交替頻率（Lower Power Alternate Frequency）備用發射站點。備用設定會在主要傳輸系統發生故障時自動接管。時間訊號控制室（Time Signal Control Room）會產生用於發射的標準低頻（LF）長波訊號及時碼。

阻抗匹配*室（Impedance Matching Room）有一個天線調諧器（Matching Transformer），可在發射器與天線之間進行阻抗匹配。由於通過該設備室的無線電訊號功率很高，因此設備室完全採用銅材屏蔽，在發射期間禁止進入。

* 阻抗匹配是微波電子學裡的一部分，主要用於傳輸線上，來達至所有無線電訊號皆能傳至天線，幾乎不會有訊號反射回到發射機，進而保證無線電設備正常工作、提升能源效益、避免訊號失真、增強信噪比等作用。

GMR5000是一款1U機架式時間和頻率產生器（Generator）/伺服器（Server），可參考各種時間來源並提供一系列輸出。使用標準NTP輪詢頻率（Polling Rate），該設備可支援和同步數千個同時運行的NTP用戶端（Client）。基本型號包括與IPv4/IPv6網路相容的NTP用戶端和伺服器功能，及用於安全通訊的SSH加密。

歷史及前短波發射站

民國29年1月30日，通訊研究實驗室（Communications Research Laboratory，NICT的前身）開始運作JJY短波電台（Shortwave Station），以4、7、9及13 MHz廣播。隨著時間的發展，這些頻率逐漸被淘汰，到了民國40年代末期，JJY開始以2.5、5、8、10及15 MHz的標準頻率傳送時間訊號。2.5及15 MHz廣播於民國85年終止。時間訊號包括在每十分鐘前以摩斯電碼和女聲播報時間：例如：“JJY JJY 1630 JST”（以日語播報時間）。

實驗電台JG2AS於民國55年1月10日開始廣播，以40 kHz長波頻段提供數位編碼時間訊號。民國86年，CRL認定長波時間訊號比短波時間訊號接收時更準確、受干擾更少，且使用範圍更廣，因此決定興建一個新的長波時間站，並逐步取消短波廣播。民國88年6月10日，JJY的第一個正式長波時間站開始從大鷹鳥谷山以40 kHz廣播，短波廣播終於在民國90年3月31日停止運作。民國90年10月1日，從羽金山開始60 kHz的長波廣播。

大鷹鳥谷山發射器在民國100年東北地震及海嘯中幸免於難，但距離福島第一核電廠事故現場17公里，在3月12日（日本時間19:46）因20公里半徑的疏散命令而疏散時，發射器電源關閉。4月21日重新啟用。

JJY 時碼

與大多數長波（Longwave）時碼發射站一樣，JJY訊號經過調幅ㄧ（Amplitude-Modulated），每秒傳送一個位元（Bit）、每分鐘傳送一個完整的時碼。

時碼與WWVB傳送的時碼最為相似，但每個位元都是相反的（Reversed）：在第二秒，載波會增加到全功率。在第二秒中的某個時間（取決於要傳輸的位元），載波會降低10 dB到10%的功率，直到下一秒的開始。

每秒會傳送三種不同的訊號：

0位元（Bit）包括0.8秒的全功率，接著是0.2秒的減功率
1位元包括0.5秒的全功率，接著是0.5秒的減功率
標記位元（Marker Bit）包括0.2秒的全功率，接著是0.8秒的減功率。

如同WWVB，每分鐘的第0、9、19、29、39、49及59秒為標記位元，其餘53個位元則使用二進碼十進數（Binary-Coded Decimal）編碼，來編碼日本標準時間。JST不包括夏令時間（Summer Time），但保留了處理夏令時間的位元。除此之外，還提供閏秒警告位元（Leap Second Warning Bit），這些位元宣布閏秒從UTC月份的開始（該月份第一天的09:00 JST – Japan Standard Time日本標準時間），到閏秒插入為止（剛好在下個月份第一天的08:59 JST之後）。

完整的時間碼如下：

前35秒與WWVB完全相同，但之後就有所差異，包括一些WWVB中沒有的奇偶校驗位元和星期位元，並且省略了DUT1資訊。