Sygnał e-Czas na falach długich PRI 225kHz - próba zaobserwowania transmisji na oscyloskopie

Gdy pojawiła się informacja o udostępnieniu sygnału czasu e-Czas Radio na terytorium Polski, pomyślałem, że otrzymamy atrakcyjny odpowiednik DCF77. Jeżeli sprawdzimy dokumentację okazuje się, że jest to modulacja PSK, czyli kluczowanie fazy sygnału nośnej 225kHz. Modulacja PSK przenosi dane po NRZ, prędkość transmisji 50 bit/s, dostępny jest też opis ramki. Niestety odbiornik modelowy jest dość złożony, korzysta z układu odbiornika SI4735, analizę sygnału przeprowadza dsPIC33FJ128GP804. Do demodulacji została wykorzystana pętla Costasa. Spójność danych zapewniana jest kodami Reeda-Solomona. Dla mnie bardzo złożony jest odbiornik tego sygnału czasu. DCF77 jest znacznie prostszy w dekodowaniu i możliwy do zastosowania w bateryjnych zegarkach.

Zobaczmy czy uda się zobrazować transmisję sygnału e-Czas Radio na ekranie oscyloskopu. Wykorzystamy odbiornik AM PRI 225kHz z anteną ferrytową i obwodem rezonansowym. Na początek lokalizacja sygnału, widoczna jest obwiednia modulacji amplitudowej.



Zmiana podstawy czasu oscyloskopu pozwala na pokazanie nośnej 225kHz.



Zewnętrznym generatorem wytwarzamy przebieg sinusoidalny 225kHz i ustawiamy oscyloskop na wyzwalanie z tego pomocniczego lokalnego sygnału, będzie to ślad niebieski. Częstotliwość nieznacznie różni się od sygnału nośnej z odbiornika PRI - ślad żółty. Regulujemy częstotliwość lokalnego generatora aby oba ślady były nieruchome względem siebie. Gdy ślady są nieruchome, w generatorze regulujemy fazę tak aby oba sygnały były zgodne w fazie. Przy okazji częstotliwość nośna 225kHz jest kontrolowana przez GUM, to może być pomysł na odbiornik sygnału wzorcowego. Obserwując ślady na oscyloskopie widziałem jak częstotliwość lokalnego generatora zmienia się w niewielkim zakresie w miarę rozgrzewania urządzenia i sygnały zaczynają "płynąć" względem siebie.



Na poniższym filmie widoczna jest modulacja AM. Amplituda sygnału na śladzie żółtym zmienia się w takt sygnału audio. Są to drgania śladu w pionie.



Chciałem zobaczyć modulację PSK, przebieg żółty wydaje się drgać w poziomie. Prawdopodobnie udało się zarejestrować modulację PSK. Ślad niebieski pochodzi z generatora lokalnego, faza sygnału została ustawiona tak aby zsynchronizować się w fazie z sygnałem nośnej nadajnika PRI. Jeżeli ślad żółty nośnej z odbiornika zaczyna przesuwać się w fazie (w poziomie) względem sygnału generatora lokalnego to powinno być to spowodowane modulacją fazową.



Porzuciłem nadzieję, że da się zrealizować demodulację PSK w układzie analogowym.
Być może się mylę i jest w miarę łatwy sposób analogowej demodulacji, którą można wykorzystać?

W dziedzinie cyfrowej potrzebna byłaby pętla Costasa tak jak to zostało zrealizowane w odbiorniku modelowym. Nigdy nie robiłem takiego demodulatora.
Czy macie pomysł na demodulację PSK sygnału e-Czas Radio w dziedzinie cyfrowej?

Moim zdaniem sygnał czasu emitowany z nadajnika długofalowego PRI 225kHz jest dość zawiły i złożony. DCF77 da się odebrać i zdekodować znacznie łatwiej, niestety sygnał jest dość słaby na terytorium Polski a transmisja zajmuje 60s. Transmisja e-Czas Radio zajmuje 1,92s. System poza informacją o czasie wysyła też inne komunikaty, z tego co pamiętam dotyczą one sterowania oświetleniem ulicznym i innymi urządzeniami klientów posiadających odbiorniki tego systemu.

e-Czas Radio ma swoje repozytorium na github: https://github.com/e-CzasPL
strona na wikipedii o PCSK225: https://pl.wikipedia.org/wiki/PCSK225