imported>Matthäus Wander: /* Sender und Antenne */ Formatierung gemäß Hilfe:Einzelnachweise

2026-04-04T20:45:03Z

Sender und Antenne: Formatierung gemäß Hilfe:Einzelnachweise

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{{Infobox Sendeanlage
| NAME = DCF77
| OFZ_NAME =
| FUNK_NAME =
| BILD = Dcf77 edit.jpg
| BILD_BES = Sendeanlage in Mainflingen; drei der 200 m hohen Masten halten die Antenne mit Dachkapazität für DCF77.
| ORT = [[Mainhausen]]-Mainflingen
| REGION-ISO = DE-HE
| NS = 50.016
| EW = 9.01
| LAGEPUNKT = 113/DE-NHN
| VERW = Zeitzeichen
| ZUGANG = nein
| BESITZER = [[Media Broadcast]]
| ABRISS =
| BAU_DEKADE = 195
| ABR_DEKADE =
| S_ANZAHL_T =
| S_HOCH_GES =
| S_BAU_ZEIT = bis 1958
| S_BET_ZEIT = seit 1959
| S_ANT_BAU =
| S_UMBAU =
| S_WELLE = LW [[Inbetriebnahme]]: 1. Januar 1959 [[Sendeleistung]]: 50 [[Watt (Einheit)|kW]] [[Sendefrequenz]]: 77,5 [[Hertz (Einheit)|kHz]]
| S_RUNDFUNK =
| S_TYP =
| S_STILL =
| CAT_TYP = Anlage
| CAT_NAME = Dcf77
| CAT_STADT = im Landkreis Offenbach/Mainhausen
| WEITERES =
}}
Der [[Zeitzeichensender]] '''DCF77''' ist ein [[Langwellensender]] im Ortsteil [[Mainflingen]] der Gemeinde [[Mainhausen]] etwa 26 km ostsüdöstlich von [[Frankfurt am Main]].<ref>{{Internetquelle
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|url=https://www.luftlinie.org/50.015528,%209.008515/50.107100,8.662312
|titel=Luftlinienentfernungsrechner
|titelerg=(zwischen Hauptantenne des DCF77 und Hbf Frankfurt am Main)
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}}</ref>
Er versorgt die meisten [[Funkuhr|funkgesteuerten Uhren]] im westlichen [[Europa]] mit der in [[Deutschland]] geltenden [[Gesetzliche Zeit|gesetzlichen (Uhr-)Zeit]].

Die [[Sendefrequenz]] beträgt 77,5 k[[Hertz (Einheit)|Hz]]. Die Bezeichnung DCF77 ist das dem Sender zur internationalen Identifikation zugewiesene [[Rufzeichen]]. Er ist Teil der [[Sendeanlagen in Mainflingen]].

Seine im Sekundentakt gesendeten [[Zeitzeichensender|Zeitzeichen]] übertragen innerhalb einer Minute entweder die [[mitteleuropäische Zeit]] oder die mitteleuropäische Sommerzeit.

== Allgemein ==
[[Datei:Europe DCF77 de.svg|mini|hochkant=1.2|links|Lage und Reichweite des Senders]]
Der Sender in Mainflingen arbeitet auf der [[Sendefrequenz]] 77,5 [[Hertz (Einheit)|kHz]] mit einer Leistung von 50 [[Watt (Einheit)|kW]]. Die Sendemasten der [[T-Antenne]]n sind von der [[Bundesautobahn 3|A 3]] und der [[Bundesautobahn 45|A 45]] am [[Seligenstädter Dreieck]] zu sehen.

Über DCF77 sendet die [[Physikalisch-Technische Bundesanstalt]] (PTB) in [[Braunschweig]] seit 1959 eine [[Normalfrequenz]] und seit 1973 zusätzlich ein Datensignal für Datum und Uhrzeit. Die PTB ist durch das [[Einheiten- und Zeitgesetz|Gesetz über die Einheiten im Messwesen und die Zeitbestimmung]] dazu verpflichtet, die gesetzliche Zeit darzustellen und zu verbreiten. Betrieben werden die Anlagen in Mainflingen durch die [[Media Broadcast]] GmbH, die aus einer ehemaligen Untergesellschaft von [[T-Systems]] hervorging und seit März 2016 dem Mobilfunkanbieter [[Mobilcom-Debitel|mobilcom-debitel]] gehört. Der Vertrag mit Media Broadcast wurde im November 2021 verlängert bis 2031.<ref>{{cite web |url=https://www.ptb.de/cms/presseaktuelles/journalisten/nachrichten-presseinformationen/archiv-presseinformationen/archiv-presseinfo.html?tx_news_pi1%5Bnews%5D=11219&tx_news_pi1%5Bcontroller%5D=News&tx_news_pi1%5Baction%5D=detail&tx_news_pi1%5Bday%5D=25&tx_news_pi1%5Bmonth%5D=10&tx_news_pi1%5Byear%5D=2021&cHash=01988003b4ea41a8ac4227b85f9e70d6 |title=Die Zeit auf Langwelle gibt es auch weiterhin : Vertrag der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) mit der Media Broadcast GmbH zum Betrieb der Sendeanlage verlängert bis 2031 |publisher=Physikalisch-Technische Bundesanstalt |date=2021-10-25 |accessdate=2025-02-08 |language=de}}</ref>

Als Basis zur Erzeugung des Zeitsignals dient am Senderstandort eine von der PTB entwickelte Steuereinrichtung mit drei kommerziellen (etwas weniger aufwendigen) [[Atomuhr]]en. Diese Steuereinrichtung wird mit den primären Atomuhren der PTB in Braunschweig (zwei [[Caesium-Uhr]]en und zwei [[Caesium-Fontäne]]n) synchronisiert.<ref>[http://www.ptb.de/cms/ptb/fachabteilungen/abt4/fb-44/fragenzurzeit/fragenzurzeit10.html PTB Braunschweig: ''Wie funktioniert die Zeitübertragung?''] Abgerufen: 30. April 2016</ref><ref>[http://www.ptb.de/cms/ptb/fachabteilungen/abt4/fb-44/ag-442/verbreitung-der-gesetzlichen-zeit/dcf77/steuereinrichtungen.html PTB Braunschweig: ''DCF77 Steuereinrichtung''] Abgerufen: 21. Januar 2013</ref> Das so gewonnene Signal hat am Sendeort eine Genauigkeit mit einer [[Variationskoeffizient|relativen Standardabweichung]] von maximal 10−12. Das entspricht einem Fehler von einer Sekunde in 30.000 Jahren.

=== Rufzeichen ===
Das Rufzeichen des Senders, festgelegt in der Internationalen Frequenzliste der [[Internationale Fernmeldeunion|ITU]], lautet „DCF77“. Es leitet sich ab von D für Deutschland, C für [[Langwelle]]nsender, F wegen der Nähe zu Frankfurt, sowie der Zahl 77 für die Trägerfrequenz 77,5 kHz.<ref name="PDF350">{{cite journal|url=http://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/fachabteilungen/abteilung_4/4.4_zeit_und_frequenz/4.42/dcf77.pdf |title=PTB Themenschwerpunkt: Zeit- und Normalfrequenzverbreitung mit DCF77 |author=Dirk Piester, Peter Hetzel, Andreas Bauch |journal=PTB-Mitteilungen |year=2004 |issue=4|volume=114 |pages=350 |format=PDF |accessdate=2012-07-10|language=de}}</ref>

Das Rufzeichen wurde früher vom DCF77-Sender gesendet, und zwar (je zweimal nacheinander) dreimal stündlich als [[Morsezeichen|Morsecode]] während der 20. bis 32. Sekunde der Minuten 19, 39 und 59. Obwohl die Rufzeichenerzeugung elektronisch ohne Unterbrechung der Zeitmarkenfolge erfolgte, bewirkte ihre Aussendung eine Verschlechterung des [[Signal-Rausch-Verhältnis|Signal-zu-Rausch-Abstands]] der entsprechenden Sekundenmarken. Da aufgrund der speziellen Signalform der DCF77-Signale eine eindeutige Zuordnung dieser Signale zum Sender DCF77 immer möglich ist, wird in Übereinstimmung mit den Bestimmungen der [[Vollzugsordnung für den Funkdienst]] seit 2007 auf die Aussendung des Rufzeichens verzichtet.<ref name="PDF350" /><ref>[http://www.ptb.de/cms/ptb/fachabteilungen/abt4/fb-44/ag-442/verbreitung-der-gesetzlichen-zeit/dcf77/senderkennung.html PTB Braunschweig: ''Senderkennung'']; abgerufen: 27. April 2017</ref>
[[Datei:DCF77 field strength.png|mini|DCF77 Signalstärke, gemessen in [[Nerja]], an der Südküste Spaniens, 1.801 km vom Transmitter in Mainflingen entfernt.]]

=== Empfangsgebiet ===
[[Datei:Sendeanlage Mainhausen Mainflingen DCF77 Zeitzeichen Luftbild.jpg|alternativtext=Luftaufnahme der Sendeanlage|mini|Luftaufnahme der Sendeanlage, 2021]]
Das DCF77-Signal kann – abhängig von der Tages- und Jahreszeit – bis zu einer Entfernung von etwa 2000 km empfangen werden. Bei [[Überreichweite#Kurz-, Mittel- und Langwelle|Überreichweiten]] ist die Reichweite von Langwellen erheblich größer. Es sind Fälle bekannt, in denen sich Uhren in [[Kanada]] und auf den [[Malediven]] synchronisierten.<ref>{{cite web |url=http://www.heret.de/funkuhr/reichw.htm |title=Reichweite des DCF77-Senders |work=Die Funk-Uhr Homepage |author=Robert Heret, Thomas Losert |accessdate=2010-12-12|language=de}}</ref>

=== Rechtliche Bedeutung ===
Im [[Gesetz über die Zeitbestimmung|Zeitgesetz]] von 1978 wurde die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) mit der Verbreitung der gesetzlichen Zeit in Deutschland beauftragt. Vorher wurde diese Aufgabe vom [[Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie|Deutschen Hydrographischen Institut]] (DHI) wahrgenommen. Die über DCF77 verbreitete Zeitinformation stellt die offizielle Zeit der [[Deutschland|Bundesrepublik Deutschland]] dar. Das Zeitgesetz wurde 2008 durch das [[Einheiten- und Zeitgesetz]] abgelöst. Die Aufgabe der PTB, „die gesetzliche Zeit darzustellen und zu verbreiten“, ist darin übernommen worden.<ref>[https://www.gesetze-im-internet.de/me_einhg/__6.html Gesetz über die Einheiten im Messwesen und die Zeitbestimmung], §6 Abs. 2 Pkt. 2; abgerufen: 29. November 2017</ref>

== Weitere Sender ==
Andere bekannte [[Zeitdienst]]e sind [[MSF (Zeitzeichensender)|MSF]] in England (60 kHz), [[Sender Allouis|France Inter]] in Frankreich (162 kHz), sowie die Sendergruppen [[RWM (Zeitzeichensender)|RWM]] in Russland (4,996 MHz, 9,996 MHz und 14,996 MHz), [[WWV (Zeitzeichensender)|WWV, WWVB, WWVH]] in den USA (60 kHz; 2,5, 5, 10, 15 und 20 MHz) und bis 2011 [[HBG (Zeitzeichensender)|HBG]] in der Schweiz (75 kHz).

== Zeitskalen ==
Im Gegensatz zu anderen Zeitzeichensendern wird eine Differenz [[dUT1]] zwischen [[Erdrotation]]szeit und [[Atomzeit]] nicht (mehr) übertragen.<ref>{{cite journal|url=http://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/fachabteilungen/abteilung_4/4.4_zeit_und_frequenz/4.42/dcf77.pdf |title=PTB Themenschwerpunkt: Zeit- und Normalfrequenzverbreitung mit DCF77 |pages=348 |author=Dirk Piester, Peter Hetzel, Andreas Bauch |journal=PTB-Mitteilungen |year=2004 |issue=4|volume=114 |format=PDF |accessdate=2012-07-10|language=de}}</ref>

== Signal ==
Das Trägersignal von 77,5 kHz ist in [[Frequenz]] und [[Phasenwinkel]] mit der steuernden primären Atomuhr synchronisiert und besitzt deshalb nur geringe Abweichungen von der Sollfrequenz. Über einen Tag sind das weniger als relativ 2 · 10−12, im Mittel über 100 Tage um weniger als relativ 2 · 10−13. Es kann somit ohne Auswertung der Zeitinformation als [[Normalfrequenz]] für sehr genaue Hoch- und Niederfrequenzgeneratoren genutzt werden.

Ein Problem entsteht, wenn starker Wind die [[T-Antenne]] bewegt. Das äußert sich in einer messbaren [[Phasenmodulation]] des empfangenen Signals.

{{Anker|Antennas}}
<mapframe text="DCF77 Haupt- und Reserveantenne" latitude="50.01539" longitude="9.01143" zoom="14" width="300" height="300">
{
"type": "FeatureCollection",
"features": [
{
"type": "Feature",
"properties": {
"title": "Hauptantenne",
"marker-color": "f00"
},
"geometry": {
"type": "Point",
"coordinates": [9.008515, 50.015528]
}
},
{
"type": "Feature",
"properties": {
"title": "Reserveantenne",
"marker-color": "f00"
},
"geometry": {
"type": "Point",
"coordinates": [9.011149, 50.012879]
}
}
]
}
</mapframe>
=== Sender und Antenne ===
Der Langwellensender hatte zu Beginn der Sendeversuche 1956 zunächst eine Leistung von 12,5 kW.<ref group="Anm">Ein [[:Datei:Map DCF77 Antennas.svg|Export von Googlemaps]] enthält die Beschriftungsebene, <code>mapframe</code> jedoch nicht (Stand Februar 2025). Also mit Funktion ''Teilen'' Koordinaten ermittelt und per [[JSON]] eingezeichnet.</ref> Später verwendete man einen Röhrensender mit 50 kW. Ab 1998 arbeitet ein transistorisierter Sender gleicher Leistung, der aus 48 parallel geschalteten Modulen mit je reichlich 1 kW besteht. Der Röhrensender steht weiterhin als Reserve bereit und besitzt eine eigene Antenne. Beide Antennen sind [[T-Antenne]]n, die Hauptantenne ist 150 m hoch, die Reserveantenne 200 m.<ref name="ptb218"/>

Bei starkem Sturm und dadurch stark bewegter Antenne muss der Sender vorübergehend außer Betrieb genommen werden, da die Auslenkung zu einer [[Fehlanpassung]] der Antenne führt. Auch Eisansatz kann zu einer Fehlanpassung und erforderlichen Abschaltung führen. Gewitter am Sendeort führen hingegen bei Blitzschlag nur zu einer kurzzeitigen automatischen Unterbrechung des Senders, um die Schutzfunkenstrecken zu löschen.<ref name="ptb218">[https://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/fachabteilungen/abteilung_4/4.4_zeit_und_frequenz/pdf/2009_Bauch_PTBM__DCF77.pdf Andreas Bauch, Peter Hetzel, Dirk Piester: ''Zeit- und Frequenzverbreitung mit DCF77: 1959 – 2009 und darüber hinaus''] in: Amts- und Mitteilungsblatt der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Braunschweig und Berlin, 119. Jahrgang, Heft 3, September 2009, Seite 218ff, abgerufen am 26. November 2023</ref>

Die vom Sender erzeugte Leistung von 50 kW wird etwa mit 30 bis 35 kW [[Äquivalente isotrope Strahlungsleistung|EIRP]] nahezu kreisrund (Abweichung ca. 2 dB) und vertikal polarisiert abgestrahlt. Die Antenne strahlt etwa eine Leistung von 30 kW ab, wesentlich dafür ist ein aufwendiges Erdungsnetz im feuchten Boden.<ref name="ptb218"/>

Bis zu einer Entfernung von etwa 600 km ist das Signal als [[Bodenwelle]] zu empfangen. Ab etwa 1100 km überwiegt die [[Raumwelle]]. Besonders im Abstand von 600 km bis 1100 km vom Sender kann es gelegentlich bei gleichen Feldstärken von Boden- und Raumwelle zur Auslöschung des Signals kommen ([[Fading (Elektrotechnik)|Fading]] von 15 min Dauer und mehr). Die Sollreichweite beträgt 2000 km (vgl. [[#Empfangsgebiet|Empfangsgebiet]]). In dieser Entfernung können empfindliche Empfänger tageszeitabhängig noch ein ausreichendes Signal empfangen.<ref name="ptb218"/>

Die Luftlinienentfernung zwischen Haupt- und Reserveantenne beträgt 350 m.<ref>{{Internetquelle
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|url=https://www.luftlinie.org/50.015528,%209.008515/50.012879,%209.011149
|titel=Luftlinienentfernungsrechner
|titelerg=(zwischen Haupt- und Reserveantenne des DCF77)
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|abruf=2025-01-25
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}}</ref> Bei einem Empfängerstandort in Richtung [[Nordwest]]en oder [[Südost]]en ergibt sich ein maximaler Laufzeitunterschied von <math>{\frac {\pm 350\,\mathrm{m}} c} \approx \pm 1{,}3\,\mathrm{\mu s}</math> und als Minimum genau querab verschwindet der Laufzeitunterschied. Der Wert für andere Himmelsrichtungen liegt dazwischen.

== Übertragungsverfahren ==
{{Anker|Zeitinformation}}
Die Zeitinformationen werden sowohl mittels [[Amplitudenumtastung]], das ist das ältere Verfahren, als auch seit Mitte 1983 und parallel dazu mittels [[Phasenmodulation]], übertragen. Die Phasenmodulation erlaubt gegenüber der Amplitudenumtastung eine um mehrere Zehnerpotenzen genauere absolute zeitliche Auflösung zur Erkennung des Sekundenanfangs. Die Trägerfrequenz des Senders, also 77,5 kHz, stellt zusätzlich die Normalfrequenz dar.

=== Amplitudenumtastung ===
[[Datei:DCF77 code.svg|mini|Amplitudenmodulierte Sendeleistung von DCF77 über die Dauer von vier Sekunden]]
[[Datei:Dcf77.opus|mini|Eine Aufzeichnung des empfangenen Signals über 1:30 Minuten, beginnend bei Sekunde 45. Kurze und lange „Lücken“ sind deutlich unterscheidbar. Bei 0:14 und 1:14 fehlt die Lücke, dies markiert eine volle Minute. Das Rauschen auf dem Ton zwischen den Lücken ist die Phasenmodulation, die nach einer kurzen Lücke erst verzögert einsetzt.]]
Die Amplitudenumtastung geschieht durch negative Modulation des Signals durch Absenken der Trägeramplitude auf etwa 15 % im Sekundentakt. Innerhalb einer Minute liegen die Absenkungen jeweils am Beginn der Sekunden 0 bis 58. Mit der letzten Sekunde 59 erfolgt keine Absenkung, wodurch die nachfolgende Sekunde (hier dann wieder mit Absenkung) den Beginn einer Minute (Sekunde 0) kennzeichnet und so der Empfänger synchronisiert werden kann. Enthält die Minute eine [[Schaltsekunde]], so enthält auch die Sekunde 59 eine Absenkung und eine (zusätzliche) Sekunde 60 ohne Absenkung folgt. Damit stehen innerhalb einer Minute 59 [[Bit]]s für Informationen zur Verfügung.

Die Länge der Amplitudenabsenkungen am Beginn der Sekunden steht jeweils für den Wert eines [[Binärcode|binären Zeichens]]: 100 ms Absenkung stehen für den Wert „0“, 200 ms für „1“.
Die Bits, deren Zählung bei 0 beginnt, werden wie folgt verwendet:

{| class="wikitable"
! Bit || Bedeutung der Werte
|-
| 0 || „0“: Start einer neuen Minute
|-
| 1–14 || bis Mai 1977:     Differenz UT1−UTC als vorzeichenbehaftete Zahl bis Nov. 2006:   Betriebsinformationen der PTB (meist alle 14 Bits null) seit Dez. 2006: Wetterinformationen der Firma [[MeteoTime]]<ref name="meteotime">{{Internetquelle |url=http://www.hkw-elektronik.de/pdf/DB%20W-Protokoll-V%201.pdf |titel=Wetterdatenbeschreibung des Systems Meteotime – Version 1.0 |hrsg=Meteo Time GmbH |datum=2006-10-27 |format=PDF; 579 kB |archiv-url=https://web.archive.org/web/20091229063350/http://www.hkw-elektronik.de/pdf/DB%20W-Protokoll-V%201.pdf |archiv-datum=2009-12-29 |offline=1 |abruf=2010-12-12}}</ref> sowie Informationen des Katastrophenschutzes
|}

Die Sekundenmarken 15 bis 19 enthalten Informationen über Unregelmäßigkeiten des Senderbetriebs (Rufbit zum Alarmieren der [[Physikalisch-Technische Bundesanstalt|PTB]]-Mitarbeiter), über die [[Zeitzone]] und kündigen Beginn und Ende der [[Sommerzeit]] sowie Schaltsekunden an:

{| class="wikitable"
! Bit || Bedeutung der Werte
|-
| 15 || Rufbit (bis Mitte 2003 Reserveantenne)
|-
| 16 || „1“: Am Ende dieser Stunde beginnt oder endet die Sommerzeit; sonst „0“.
|-
| 17 || rowspan="2"|„10“: Folgende Zeitangabe in [[Mitteleuropäische Sommerzeit|MESZ]] „01“: Folgende Zeitangabe in [[Mitteleuropäische Zeit|MEZ]]
|-
| 18
|-
| 19 || „1“: Am Ende dieser Stunde wird eine Schaltsekunde eingefügt; sonst „0“.
|}

In den Sekunden 20 bis 58 wird die Zeitinformation für die folgende Minute [[Serielle Datenübertragung|seriell]] in Form von [[BCD-Code|BCD]]-Zahlen übertragen, wobei jeweils mit dem [[Stellenwertsystem|niederwertigsten]] Bit begonnen wird. Zur Absicherung der Daten werden [[Paritätsbit]]s verwendet, es handelt sich um eine gerade Parität. Die Kodierung des Wochentages erfolgt gemäß der Norm [[ISO 8601]] oder DIN EN 28601, wonach der Montag der Tag eins (binär 001) einer Woche ist und der Sonntag der Tag sieben (binär 111).

Vom Kalenderjahr werden nur die Einer- und Zehnerstelle übertragen, das Jahr 2004 also als 04.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.ptb.de/cms/ptb/fachabteilungen/abt4/fb-44/ag-442/verbreitung-der-gesetzlichen-zeit/dcf77/zeitcode.html |titel=Zeitcode |datum=2020-01-06 |sprache=de |abruf=2020-03-29}}</ref>

{| class="wikitable"
! Bit || colspan="2" | Bedeutung
|-
| 20 || colspan="2" | „1“: Beginn der Zeitinformation
|-
| 21 || rowspan="4" align=center | Minute (Einer) || Bit für 1
|-
| 22 || Bit für 2
|-
| 23 || Bit für 4
|-
| 24 || Bit für 8
|-
| 25 || rowspan="3" align=center | Minute (Zehner) || Bit für 10
|-
| 26 || Bit für 20
|-
| 27 || Bit für 40
|-
| 28 || colspan="2" | ''Parität Minute''
|-
| 29 || rowspan="4" align=center | Stunde (Einer) || Bit für 1
|-
| 30 || Bit für 2
|-
| 31 || Bit für 4
|-
| 32 || Bit für 8
|-
| 33 || rowspan="2" align=center | Stunde (Zehner) || Bit für 10
|-
| 34 || Bit für 20
|-
| 35 || colspan="2" | ''Parität Stunde''
|-
| 36 || rowspan="4" align=center | Kalendertag (Einer) || Bit für 1
|-
| 37 || Bit für 2
|-
| 38 || Bit für 4
|-
| 39 || Bit für 8
|-
| 40 || rowspan="2" align=center | Kalendertag (Zehner) || Bit für 10
|-
| 41 || Bit für 20
|-
| 42 || rowspan="3" align=center | Wochentag || Bit für 1
|-
| 43 || Bit für 2
|-
| 44 || Bit für 4
|-
| 45 || rowspan="4" align=center | Monatsnummer (Einer) || Bit für 1
|-
| 46 || Bit für 2
|-
| 47 || Bit für 4
|-
| 48 || Bit für 8
|-
| 49 || align=center | Monatsnummer (Zehner) || Bit für 10
|-
| 50 || rowspan="4" align=center | Jahr (Einer) || Bit für 1
|-
| 51 || Bit für 2
|-
| 52 || Bit für 4
|-
| 53 || Bit für 8
|-
| 54 || rowspan="4" align=center | Jahr (Zehner) || Bit für 10
|-
| 55 || Bit für 20
|-
| 56 || Bit für 40
|-
| 57 || Bit für 80
|-
| 58 || colspan="2" | ''Parität Datum''
|}

Bei einer Minute ohne Schaltsekunde wird zur Sekunde 59 keine Sekundenmarke gesendet. Bei einer Minute mit Schaltsekunde wird zur Sekunde 59 eine „0“ und zur Sekunde 60 keine Sekundenmarke gesendet.

Übertragen wird jeweils immer die Zeitinformation für die Folgeminute. D. h. in jeder Minute werden die Zeitinformationen für die jeweils nächste Minute übertragen, damit diese dann mit der Zeitmarke des 0. Bits der nächsten Minute geprüft und bei Fehlerfreiheit als Zeitinformation übernommen werden können.

Um zumindest eine korrekte [[Uhrzeit]] zu erhalten, bedeutet das für den Anwender einer [[Funkuhr]], dass der Empfang mindestens knapp über 38 Sekunden laufen muss. Von dieser Zeitspanne sind zwei Sekunden (Sekunde 58 sowie die Lücke der Sekunde 59) nötig, damit sich der Empfänger auf den Anfang der neuen Minute synchronisieren kann, sowie 36 Sekunden zum Empfang des Zeittelegramms inklusive des Paritätsbits. Spätestens nach 120 Sekunden störungsfreien Empfangs hätte die Uhr aber alle nötigen Informationen zur Verfügung.

Die übertragenen Paritätsbits erlauben nur eine Fehlererkennung der empfangenen Information, keine Fehlerkorrektur, und können bei schlechten Empfangsverhältnissen eine fehlerfreie Erkennung nicht gewährleisten. Um eine zuverlässige Zeitinformation zu erhalten, werden zusätzliche Maßnahmen ergriffen, zum Beispiel wird die [[Redundanz (Informationstheorie)|Redundanz]] der Zeitinformation in aufeinanderfolgenden Minuten ausgewertet.

=== Phasenmodulation ===
{{Anker|Pseudozufallsfolge – Phasenmodulation}}
[[Datei:DCF77 pm.jpg|mini|hochkant=1.4|Phasenmodulation der DCF77 während einer Sekunde mit Phasenverschiebungen der Trägerphase durch die Pseudozufallsfolge (PZF)]]
Zusätzlich zur amplitudenmodulierten Zeitübertragung wird seit Juni 1983 die Information des Sekundenbeginns über eine [[Phasenmodulation]] des Trägers mit einem Phasenhub Δφ von ±15,6° und mit einer [[Pseudozufallsrauschen|Pseudozufallsfolge (PZF)]] ([[Maximum Length Sequence|maximum length sequence]]) mit einer Länge von 512 [[Chip (Datenübertragung)|Chips]] über die Zeitdauer von 793 ms übertragen. Die ersten 200 ms sowie die letzten 7 ms einer Sekunde wird der Träger nicht phasenmoduliert. Die Chipfolge trägt dabei die identische Nutzdateninformation von einem Bit pro Sekunde wie bei der Amplitudenumtastung, je nach Zustand des Nutzdatenbits wird dazu die Chipfolge normal (binär '0') oder invertiert (binär '1') gesendet.<ref name="phase2a" details="Kap. 4.3 Phasenmodulation, S. 353–354">{{Internetquelle |url=https://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/fachabteilungen/abteilung_4/4.4_zeit_und_frequenz/pdf/2004_Piester_-_PTB-Mitteilungen_114.pdf |titel=PTB-Mitteilungen 114, Heft 4 |datum=2004 |abruf=2026-03-20}}</ref>

Die ersten 63 Bits der DCF77-Pseudozufallsfolge in der Phase lauten gemäß dem in den „PTB-Mitteilungen“<ref name="phase2a" details="Bild 8, S. 354"/> beschriebenen [[Linear rückgekoppeltes Schieberegister|linear rückgekoppelten Schieberegister]] (mit 0 '''≙''' +15,6° und 1 '''≙''' −15,6°):

000001000110000100111001010101100001101111010011011100100010100...

Durch [[Kreuzkorrelation]] der Pseudozufallsfolge kann der Sekundenbeginn auf Empfangsseite genauer als bei der Amplitudenmodulation ermittelt werden. Die Zeitdauer <math>T_\mathrm{T}</math> von einem Chip ist bei dieser Implementierung mit

:<math> T_\mathrm{T} = \frac{120}{77{,}5\;\mathrm{kHz}} \approx 1{,}55\;\mathrm{ms}</math>

fixiert; die 77,5 kHz entsprechen direkt der Sendefrequenz. Die Pseudozufallsfolge ist so ausgelegt, dass deren [[Autokorrelation]] einen dreieckförmigen Verlauf mit einer Korrelationsdauer von zwei Chips umfasst. DCF77-Empfänger, welche die Phasenmodulation empfangen, benötigen weiters wegen der [[Frequenzspreizung]] eine deutlich größere [[Bandbreite]] von über 1,3 kHz, wohingegen für reinen AM-Empfang eine Empfangsbandbreite um 10 Hz bei einfachen Empfängern bereits ausreichend ist.

Damit die zusätzliche Phasenmodulation keine Störungen im AM-Betrieb verursacht, bleibt dabei die mittlere Phasenlage unverändert, d. h. die Chipfolge ist gleichanteilsfrei und weist 256 zeitlich positive und 256 zeitlich negative Phasenverschiebungen pro Sekunde auf.<ref name="phase1">{{Internetquelle |url=https://www.ptb.de/cms/ptb/fachabteilungen/abt4/fb-44/ag-442/verbreitung-der-gesetzlichen-zeit/dcf77/phasenmodulation.html |titel=DCF77 Phasenmodulation |abruf=2026-03-20}}</ref>

=== Zeitliche Auflösung ===
{{Anker|Genauigkeit: Erkennung des Sekundenbeginns}}

==== Amplitudenmodulierte Zeitinformation ====
Mit optimierten Dekodieralgorithmen, geringen externen Störquellen, wenig [[Rauschen (Physik)|Rauschen]] und einer [[Bandbreite]] von mindestens 1 kHz liegt die zeitliche Unsicherheit, mit der der exakte Beginn der amplitudenmodulierten Sekundenmarken erkannt werden kann, bei über 1 ms. Haushaltsübliche Funkuhren setzen wesentlich schmalbandigere Empfängerschaltungen ein, mit üblichen Bandbreiten um 10 Hz, und können daher den Sekundenbeginn bei Verwendung der Amplitudenmodulation auf ca. 0,1 s genau feststellen.

==== Phasenmodulierte Zeitinformation ====
Empfänger, welche die Phasenmodulation auswerten, benötigen grundsätzlich eine größere Bandbreite von über 1,3 kHz. Mittels Kreuzkorrelation der Pseudozufallsfolge lässt sich dann eine absolute Genauigkeit von 6,5 μs bis 25 μs erzielen, abhängig von Tages- und Jahreszeit und wie stark die [[Raumwelle|Raum-]] und [[Bodenwelle]] sich am Empfangsort überlagern. Gegenüber den amplitudenmodulierten Sekundenmarken stellt dies eine Verbesserung der Zeitauflösung um den Faktor von ca. 1.000 dar.<ref name="phase1"/>

== Zusatznutzung ==
=== Alarmierung ===
Seit 1999 gibt es Untersuchungen und Versuche, über den Sender DCF77 zusätzlich [[Alarm]]ierungen auszulösen, beispielsweise im [[Katastrophenschutz]] oder bei größeren Schadenslagen ([[Chemiekatastrophe]], [[Hochwasser]]). Im Auftrag des [[Bundesministerium des Innern, für Bau und Heimat|Bundesministeriums des Innern]] führte die Firma HKW-Elektronik GmbH Ende 2003 zusammen mit Testteilnehmern aus Katastrophenschutzorganisationen einen [[Experiment|Feldversuch]] zur Signalisierung von Alarmen in den Sekundenmarken 1 bis 14 des Signals durch. Laut PTB bewies dieser Test erfolgreich bundesweit die Zuverlässigkeit eines solchen Systems. Anfang 2004 legte die PTB mit dem Abschlussbericht dieses Testes dem Bundesinnenministerium nahe, den DCF77-Sender langfristig als Teil eines Systems zur Bevölkerungswarnung einzusetzen.

==== Bit-Struktur DCF77-Alarmsignal des Feldversuches ====
Die Struktur der Bits für den Feldversuch zur Bevölkerungswarnung im Katastrophenfall hat folgenden Aufbau:

{| class="wikitable"
|+ 1. Minute
|- class="hintergrundfarbe5"
!
! colspan="7"| Kurzblock
! colspan="7"| Kurzblock
|-
| Bit-Nr. ||style="width: 2em"| 1 ||style="width: 2em"| 2 ||style="width: 2em"| 3 ||style="width: 2em"| 4 ||style="width: 2em"| 5 ||style="width: 2em"| 6 ||style="width: 2em"| 7 ||style="width: 2em"| 8 ||style="width: 2em"| 9 ||style="width: 2em"| 10 ||style="width: 2em"| 11 ||style="width: 2em"| 12 ||style="width: 2em"| 13 ||style="width: 2em"| 14
|-
| Bedeutung || A || D1 || D2 || P1 || D3 || P2 || P3 || A || D1 || D2 || P1 || D3 || P2 || P3
|}

{| class="wikitable"
|+ 2.+ 3. Minute
|- class="hintergrundfarbe5"
!
! colspan="14"| Langblock
|-
| Bit-Nr. ||style="width: 2em"| 1 ||style="width: 2em"| 2 ||style="width: 2em"| 3 ||style="width: 2em"| 4 ||style="width: 2em"| 5 ||style="width: 2em"| 6 ||style="width: 2em"| 7 ||style="width: 2em"| 8 ||style="width: 2em"| 9 ||style="width: 2em"| 10 ||style="width: 2em"| 11 ||style="width: 2em"| 12 ||style="width: 2em"| 13 ||style="width: 2em"| 14
|-
| Bedeutung || D4 || D5 || D6 || D7 || D8 || D9 || P4 || D10 || D11 || D12 || P5 || D13 || P6 || P7
|}

: A: Alarmbit, Hinweis, dass nachfolgend Adressdaten übermittelt werden
: Dx: Datenbits
: Px: Sicherungsbits, Paritätsbits

Die übermittelten Daten wurden doppelt gesichert: Paritätsbits und Wiederholung der Übermittlung. Der Kurzblock, in der ersten Minute zweimal gesendet, enthält eine grobe Einteilung der Bundesrepublik in drei Regionen. Der Langblock, in der zweiten und dritten Minute gesendet, enthält die feinere Gliederung der im Kurzblock übermittelten Region bis hinunter auf Kreisebene.

=== Wetterdaten ===
Seit dem 22. November 2006<ref>{{Internetquelle |url=http://www.ptb.de/cms/service-seiten/news/newsdetails.html?tx_news_pi1%5Bnews%5D=335&tx_news_pi1%5Bcontroller%5D=News&tx_news_pi1%5Baction%5D=detail&cHash=b7bfebd35dd40be563fd3373ee1ffd0e |titel=DCF77 fit für die Zukunft. PTB-Zeitsignal-Aussendung per Langwellensender ist „runderneuert“ worden |hrsg=[[Physikalisch-Technische Bundesanstalt]] PTB |datum=2006-12-12 |abruf=2016-04-30}}</ref> werden über den Sender DCF77 in den Sekundenmarken 1 bis 14 neben Katastrophenmeldungen auch Wetterdaten übertragen. Entsprechend ausgerüstete Funkuhren sind damit in der Lage, für 60 Regionen in Europa eine viertägige [[Wettervorhersage]] anzuzeigen. Die Wetterdaten werden von der HKW-Elektronik GmbH unter der Marke „Meteotime“ bereitgestellt.<ref>[https://www.meteotime.com/ueber-uns/ Übernahme Meteotime durch HKW-Elektronik]; abgerufen am 5. Januar 2017</ref> Sie werden im proprietären Meteo-Time-Protokoll übertragen,<ref name="meteotime" /> für dessen Entschlüsselung eine Lizenz benötigt wird.

Da die vorher für die PTB reservierten Sekundenmarken 1 bis 14 verwendet werden, sollten ältere Funkuhren von dem Wettersignal nicht beeinträchtigt werden.

=== Network Time Protocol ===
{{Hauptartikel|Network Time Protocol}}

In der Konfiguration von [[Zeitserver]]n, die mit dem verbreiteten NTP-[[Daemon]] '''ntpd''' betrieben werden, steht die Kennung ''.DCFa.'' für einen Standard-DCF77-Empfänger als Referenzzeitquelle. Es wird hier die Amplitudenmodulation ausgewertet, die Auswertung der Phasenmodulation wird durch ''.DCFp.'' indiziert.<ref>{{Internetquelle |url=http://www.meinberg.de/german/info/ntp.htm#ntp_status |titel=Das Network Time Protocol (NTP) |titelerg=Überprüfung des NTP-Status |hrsg=Meinberg Funkuhren, Bad Pyrmont |abruf=2011-08-29}}</ref>

== Siehe auch ==
* [[Liste von Sendeanlagen in Hessen]]
* [[Geschichtliche Entwicklung der Zeitübertragung per Funk]]

== Literatur ==
* Peter Hetzel: ''Zeitinformation und Normalfrequenz''. In: ''telekom praxis'', Heft 1/1993, S. 25–36.
* Peter Hetzel: ''Der Langwellensender DCF77 auf 77,5 kHz: 40 Jahre Zeitsignale und Normalfrequenz, 25 Jahre kodierte Zeitinformation''. In: ''PTB-Mitteilungen'', Bd. 109, S. 11–18, 1999.
* Dirk Piester, Peter Hetzel, Andreas Bauch: [https://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/fachabteilungen/abteilung_4/4.4_zeit_und_frequenz/pdf/2004_Piester_-_PTB-Mitteilungen_114.pdf ''Zeit- und Normalfrequenzverbreitung mit DCF77''.] In: ''PTB-Mitteilungen'', Vol. 114, S. 345–368, 2004.

== Weblinks ==
{{Commonscat}}
* [https://www.ptb.de/cms/ptb/fachabteilungen/abt4/fb-44/ag-442/verbreitung-der-gesetzlichen-zeit/dcf77.html Offizielle Homepage des DCF77-Senders] PTB
* R. Heret, T. Losert: [http://www.heret.de/funkuhr/ptb.htm Alles über Funkuhren und das Zeitsignal]
* [http://www.dcf77logs.de/ Website mit geloggten DCF77-Daten und den übertragenen Wetterdaten]
* [http://www.rn-wissen.de/index.php/DCF77-Decoder_als_Bascom-Library Auswertung des DCF-Signales mit dem Microcontroller oder einem Decoderchip DCF-RS1]
* [https://www.youtube.com/watch?v=f_qMfuUxgJ8 Video: Funktionsweise des DCF77, Messungen an Empfangsmodulen und Erklärung des Dekodierschemas]

== Anmerkungen ==
<references group="Anm" />

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste Zeitsignalsender}}

{{Normdaten|TYP=k|GND=7683852-3|VIAF=235269270}}

[[Kategorie:Zeitzeichensender]]
[[Kategorie:Rufzeichen]]
[[Kategorie:Bauwerk in Mainhausen]]

DCF77 - Versionsgeschichte

imported>Matthäus Wander: /* Sender und Antenne */ Formatierung gemäß Hilfe:Einzelnachweise