ARLA/CLUSTER: Recepção de sinal horário da estação DCF77

[João Costa > CT1FBF]

Alguns relógios, denominados radio-controlados, que são vendidos na
Europa são ajustados para receber os sinais horários da estação
emissora DCF77, localizada Mainflingen, perto de Frankfurt e Offenbach
na Baviera, Alemanha. Esta estação emite sinais horários a partir de
um relógio atómico que garante sua exactidão e confiança na informação
da data e da hora, em mais ou menos 1 segundo num milhão de anos.

A frequência usada pela estação alemã DCF77 é de 77,5 kHz e emite com
até 50 kW (30 a 35 kW ERP*) e pode atingir uma distância de 2000 km. A
vantagem desta frequência tão baixa, na faixa do LF, é que as ondas
propagam-se a baixa altura, sendo que as ondas electromagnéticas
seguem a curvatura terrestre em vez de seguir uma linha recta na
direcção do horizonte para a ionosfera, a partir do emissor. Esta
característica oferece uma recepção forte e um sinal estável nas zonas
de cobertura ideais.

A propagação é típica das frequências a 30 kHz (VLF) onde a curtas
distâncias a propagação ocorre pela onda de superfície. Estas
frequências penetram também na terra e na água, sendo por essa razão
serem usadas para comunicações com submarinos. Estas características
da propagação decaem com a distância e o aumento da frequência.

A frequência de 77,5 kHz combina a propagação, não só pela onda de
superfície como também pela ionosfera. Isto significa que a onda
"resalta" na ionosfera e retorna até a terra, onde pode "resaltar"
outra vez retornando à ionosfera e assim sucessivamente. Esta
propagação é ideal para grandes distâncias. Tem o defeito de que o
sinal perde rapidamente a estabilidade e varia muito na sua
intensidade (desvanecimento).

Este tipo de propagação ionosferica no LF obtêm o alcance maior nas
horas NOCTURNAS depois que o desaparecimento das camadas ionizadas que
estão entre 50 e 100 quilómetros de altura que absorvem estes sinais
durante o dia. Então o salto na ionosfera é maior, assim como a
distância máxima alcançada.

A propagação ionosferica é sempre influenciada pela actividade solar.

Durante os picos máximo das manchas solares a actividade de ionização
é muito intensa e pode fazer desaparecer completamente, mesmo durante
a noite o sinal, causadas por uma enorme absorção das baixas
frequências o que que limita muito o alcance nestas frequências. Fora
destes intensos picos de actividade solar e no verão, os efeitos da
actividade solar na ionosfera no hemisfério norte são mais benignos.
Há quase sempre uma melhor propagação no verão, por isso o sinal da
DCF77 chega melhor a Portugal nessa altura. Sendo que normalmente os
relógios nas estações meteorológicas em Portugal sincronizam quase
sempre entre a 1h, 1h15; já nos relógios "normais" é quase sempre às
3h03 da manhã; eles fazem normalmente 5 tentativas desde a meia-noite
e depois de hora-a-hora mais uma extra por volta das 6 da manha.
Durante o dia é praticamente impossível haver qualquer sincronismo em
Portugal.

As interferências electromagnéticas podem afectar o sinal DCF77 de
duas maneiras diferentes:

1. - Uma interferência forte e continua como as geradas pelas fontes
de alimentação dos rádios (transformadores) especialmente dos
televisores, telemóveis, etc. Emitem um ruído que interfere no sinal
da estação de sinais DCF77. Este tipo de interferência pode durar
breves segundos como pode durar todo o dia.

2. - Interferências curtas no tempo (pulsos) na ordem dos micro
segundos. Isto afecta o receptor de modo a produzir erros na
descodificação dos dados enviados. Acrescentando a já fraca qualidade
do receptor este pode rejeitar os dados recebidos e ignorá-los ou
actualizar os dados recebidos erroneamente, mostrar dados incorrectos
no ecrã da estação DCF77.

Outras características a considerar é que normalmente as antenas para
a recepção do sistema DCF77, normalmente constituída por uma bobinas
enroladas numa ferrite, existentes dentro dos relógios ou estações
meteorológicas são tão fracas que a recepção alguns países da Europa é
muitissimo deficiente, sendo que Portugal está já numa zona marginal,
distancia superior a 2000 km, para uma recepção minimamente razoável
da estação DCF77. O sentido do receptor em relação ao sinal recebido,
N-S ou E-O, pode influenciar de uma maneira notável a intensidade e a
qualidade do sinal recebido e também das interferências recebidas.

O que quer dizer DCF77?
DCF é um código internacional que quer dizer:
"D" de Deutschland;
"C" para identificar um transmissor de ondas longas;
"F" porque o transmissor está situado perto de Frankfurt;
"77" é a frequência de transmissão.

Entre 40 e 80 kHz, existem vários serviços de transmissão de hora
legal a nível mundial.

Alguns exemplos:
JJY - Japão, em 40 kHz, com 50 kW (13 kW ERP) desde o Monte Otakadoya
em Fukushima e 60 kHz, com 50 kW (23 kW ERP) desde o Monte Hagane, em
Saga.

MSF - Rugby na Inglaterra, em 60 kHz, com 27 kW (17kW ERP).

WWVB - Em Fort Collins, no Colorado, Estados Unidos em 60 kHz, com 70 kW ERP.

HBG - Em Prangins, Suíça, na frequência de 75 kHz, com somente 20 kW.

DCF77 - Mainflingen, junto a Frankfurt, Alemanha, em 77,5 kHz, com 50
kW (30 a 35 kW ERP).

*ERP - Effective Radiated Power ou Potência Efectiva Irradiada em
português, é calculada em função da potencia entregue há saída do
transmissor, menos as perdas nas linhas de transmissão, incluindo as
perdas pela relação das Ondas Estacionárias e multiplicadas pelo ganho
da antena, neste caso, multiplicadas pelas perdas na antena devido ao
seu reduzido tamanho físico. Para se ter uma ideia das escalas, o
comprimento de onda nesta frequência corresponde a aproximadamente
3871 m, sendo que um dipolo de 1/2 onda teria o comprimento de 1935 m
e um monopolo de 1/4 de onda teria 967m.

Fontes: Variados sites na Internet.

João Costa (CT1FBF)