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Overview

時頻電波一般來說是用低頻電磁波(40kHz~100kHz)來傳送,一座50kW(等效輻射功率23kW)的電台可以涵蓋約1,500公里,對於很多領土狹長或廣闊的國家來說,這是很必要的,例如日本和德國。圖2a就是日本的JJY電台,以及其涵蓋範圍。

Figure 2a
Figure 2a, Coverage of JJY, the picture comes from NICT's press relaese.

反觀台灣本島,最大的長度就是400公里左右,對於這樣的國家而言,並沒有必要花5億元去蓋一個涵蓋1500公里的電台。根據ITU-R P.368-9,一個1kW的時頻發射機,搭配良好的電台(等效輻射功率460W)即可滿足全境的接收品質,圖2b和圖2c即是涵蓋品質的估算。

Figure 2b
Figure 2b, Field Strength Estimation
Figure 2c
Figure 2c, Estimated Coverage of Taiwan

在我加入中華電信研究院的113團隊時,這個研究團隊已經為台灣制定了一套專屬於台灣的時間碼格式,如圖2d,一個時間碼包是120bits,在一分鐘裡傳送完畢,也就是2bps。整個架構下,我們允許76個bits是用來傳送一些時間以外的公眾資訊,36個bits是用來傳送時間碼,其他8個bits則是用來做同步使用。

Figure 2d
Figure 2d, Time Code Format for Taiwan (Draft)

圖2e則是我們將兩兩一組的2進位字串變成ASK訊號,利用Pulse-Width-Modulation的觀念,將每兩個位元組變成一個高低電位訊號,其中差別就是以Duty-Cycle不一樣來區分。

Figure 2e
Figure 2e, Symbols in Baseband modulation

當這些高低電位訊號被送入RF調變/高功率發射機時,就會以類似AM的形式將其調變至77.5kHz的RF頻段電子訊號,並提升功率後饋入天線,使其以RF電波的形式發射出去。因為低頻電波的天線長度很長,以77.5kHz電波四分之一的天線來說,要長達1公里,這是不可能的事,也因此我們在天線效率不高的情況下,必須研製數百瓦至千瓦級發射機,才能彌補天線效率不足的問題。