Sistema de diseminación de código de tiempo por radio Ing. Francisco Javier Jiménez Tapia Centro Nacional de Metrología fjimenez@cenam mx [email protected]

NOTA 1. Este trabajo ha sido desarrollado con recursos del gobierno federal de México. Sólo se permite su reproducción sin fines de lucro y haciendo referencia a la fuente. fuente NOTA 2. En este documento pueden aparecer marcas comerciales únicamente con fines didácticos y a fin de lograr un entendimiento claro de las técnicas y procesos descritos. En ningún caso esta identificación implica recomendación o aval del CENAM o de alguna otra institución del gobierno federal de México, ni tampoco implica que los equipos o materiales identificados sean necesariamente los mejores para el propósito para el que son usados. usados El CENAM y las demás instituciones no tienen compromisos con ninguna marca comercial en particular.

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

CONTENIDO

1 Introducción 1. 2. Antecedentes 3 Sistema de comunicación de la hora oficial en México 3. Sistema de comunicación de la hora oficial en México 1. Características del sistema de comunicación 2. Sistema de comunicación 1. Transmisor 1. Código SMPTE 2. Línea de transmisión 3. Antena dipolo horizontal 4. Balun

2 Receptor 2. 1. Partes del receptor

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

CONTENIDO 1 Introducción 1. 2. Antecedentes 3 Sistema de comunicación de la hora oficial en México 3. Sistema de comunicación de la hora oficial en México 1. Características del sistema de comunicación 2. Sistema de comunicación 1. Transmisor 1. Código SMPTE 2. Línea de transmisión 3. Antena dipolo horizontal 4. Balun

2 Receptor 2. 1. Partes del receptor

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

INTRODUCCIÓN

(442) 211-05-06 UTC – 6 H. invierno UTC – 5 H. verano

UTC (442) 211-05-06 211 05 06

(442) 211-05-08 UTC – 8 H. invierno UTC – 7 H. verano

(442) 211-05-07 UTC – 7 H. invierno UTC – 6 H. verano

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

INTRODUCCIÓN Continuación…

Ví T Vía Telefónica l fó i cronos.cenam.mx

Vía Internet Vía Satélite Vía Radio

GPS

Estación radiofónica XEQK 1350 KHz AM

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

CONTENIDO 1 Introducción 1. 2. Antecedentes 3 Sistema de comunicación de la hora oficial en México 3. Sistema de comunicación de la hora oficial en México 1. Características del sistema de comunicación 2. Sistema de comunicación 1. Transmisor 1. Código SMPTE 2. Línea de transmisión 3. Antena dipolo horizontal 4. Balun

2 Receptor 2. 1. Partes del receptor

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

ANTECEDENTES Relojes radiocontrolados

¾ Relojes con receptores de la hora exacta han existido desde hace

algunos l años. ñ ¾ En algunos países como: Estados Unidos, Canadá, Japón,

Al Alemania, i Inglaterra I l t y otras t partes t de d Europa. E ¾ Comercialmente se les conoce como relojes radio-controlados. ¾ Los

países que cuentan con dicha tecnología, radiodifusoras exclusivas para la diseminación de la hora.

tienen

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

ANTECEDENTES Continuación…

Relojes radiocontrolados Continuación…

¾ Algunos fabricantes se refieren erróneamente a sus relojes radio-controlados como

"relojes atómicos“. ¾ Un reloj radio-controlado radio controlado cuenta con un receptor de radio dentro de su mecanismo el

cual es el encargado de recibir una señal proveniente de una radiodifusora, la cual transmite exclusivamente la hora exacta proveniente de relojes atómicos.

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

CONTENIDO 1 Introducción 1. 2. Antecedentes 3 Sistema de comunicación de la hora oficial en México 3. Sistema de comunicación de la hora oficial en México 1. Características del sistema de comunicación 2. Sistema de comunicación 1. Transmisor 1. Código SMPTE 2. Línea de transmisión 3. Antena dipolo horizontal 4. Balun

2 Receptor 2. 1. Partes del receptor

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

SISTEMA DE COMUNICACIÓN DE LA HORA OFICIAL EN MÉXICO Objetivo

12h 30m 42s

Transmisor

Receptor

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

CONTENIDO 1 Introducción 1. 2. Antecedentes 3 Sistema de comunicación de la hora oficial en México 3. Sistema de comunicación de la hora oficial en México 1. Características del sistema de comunicación 2. Sistema de comunicación 1. Transmisor 1. Código SMPTE 2. Línea de transmisión 3. Antena dipolo horizontal 4. Balun

2 Receptor 2. 1. Partes del receptor

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA DE COMUNICACIÓN Tiempo ALCANCE: La hora Exacta (4 husos horarios, ver mapa) Tiempo del Centro Tiempo del Pacífico Tiempo del Noroeste Tiempo Universal Coordinado (CNM)

COBERTURA: Instalaciones del CENAM FRECUENCIA: 20 MHz MODULACIÓN: FM CÓDIGO: SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers) TIPO: Simplex

Frecuencia ALCANCE: 10 MHz Patrón COBERTURA: Instalaciones del CENAM FRECUENCIA: 25 MHz MODULACIÓN: FM CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA DE COMUNICACIÓN Continuación…

Alcance: husos horarios en México

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA DE COMUNICACIÓN Continuación…

Cobertura: Instalaciones del CENAM

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

320 m

710 m

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA DE COMUNICACIÓN Continuación…

Frecuencia: 20 MHz

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA DE COMUNICACIÓN Continuación…

Frecuencia: 20 MHz 20 MHz

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA DE COMUNICACIÓN Continuación…

Modulación: FM

™ Menos vulnerable que en amplitud modulada. ™ La información no va en la amplitud sino en la frecuencia. ™ Afecta menos el ruido. ™ Ancho de banda puede ser muy grande. ™ Disponibilidad de este tipo de circuitos en el mercado. ™ Costo C t d de circuitos i it moduladores d l d yd demoduladores. d l d ™ Confiabilidad que se le tiene a este tipo de modulación.

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

CONTENIDO 1 Introducción 1. 2. Antecedentes 3 Sistema de comunicación de la hora oficial en México 3. Sistema de comunicación de la hora oficial en México 1. Características del sistema de comunicación 2. Sistema de comunicación 1. Transmisor 1. Código SMPTE 2. Línea de transmisión 3. Antena dipolo horizontal 4. Balun

2 Receptor 2. 1. Partes del receptor

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

SISTEMA DE COMUNICACIÓN

TRANS SMISIÓN

Línea de Transmisión

Amplificador 5 W FM 20 MHz

Modulador SMPTE

Master Clock System Driver 1PPS

Patrón Nacional de Tiempo

Demodulador

Acondicionamiento de Señal SMPTE

RECEPC CIÓN

BALUN

Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Aire Ai Ai Aire Aire Ai Aire Aire Aire Aire MEDIO DE PROPAGACIÓN

Decodificador BCD

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

CONTENIDO 1 Introducción 1. 2. Antecedentes 3 Sistema de comunicación de la hora oficial en México 3. Sistema de comunicación de la hora oficial en México 1. Características del sistema de comunicación 2. Sistema de comunicación 1. Transmisor 1. Código SMPTE 2. Línea de transmisión 3. Antena dipolo horizontal 4. Balun

2 Receptor 2. 1. Partes del receptor

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

TRANSMISOR Master clock system driver

Master Clock System Driver. CSD 5300

1

0 30 cuadros d para un segundo d CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

TRANSMISOR Continuación…

Código SMPTE (un cuadro)

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

TRANSMISOR Continuación…

Código SMPTE (ejemplo)

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

TRANSMISOR Continuación…

Amplificador de RF

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

TRANSMISOR Continuación…

Línea de transmisión

Cable Coaxial LMR400

(0.122290) * FMHz + (0.000260) * FMHz

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

TRANSMISOR Continuación…

Antena dipolo horizontal λ/2 λ/4

3.75 m

λ/4

λ/2

7.5 m

λ/2

3.75 m

Dipolo horizontal de λ/2

c 3 × 108 m / s λ= = = 15m 6 f 20 × 10 Hz CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

TRANSMISOR Continuación…

Diseño de la antena

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

TRANSMISOR Continuación…

Diseño de la antena Continuación…

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

TRANSMISOR Continuación…

Fabricación de la antena

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

TRANSMISOR Continuación…

Fabricación de la antena Continuación…

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

TRANSMISOR Continuación…

Fabricación de la antena Continuación…

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

TRANSMISOR Continuación…

Fabricación de la antena Continuación…

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

TRANSMISOR Continuación…

Instalación de de la antena

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

Antena dipolo horizontal a 20 MHz en torre de transmisión CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

TRANSMISOR Continuación…

Diseño y construcción del balun

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

CONTENIDO 1 Introducción 1. 2. Antecedentes 3 Sistema de comunicación de la hora oficial en México 3. Sistema de comunicación de la hora oficial en México 1. Características del sistema de comunicación 2. Sistema de comunicación 1. Transmisor 1. Código SMPTE 2. Línea de transmisión 3. Antena dipolo horizontal 4. Balun

2 Receptor 2. 1. Partes del receptor

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

RECEPTOR Circuito receptor C.I. TDA7000

fr =

1 2π LC

donde: fr es la frecuencia de resonancia del circuito, L es el inductor L1, C es el paralelo de los capacitores Cs y Cv, y la suma en serie con el capacitor Cp

C=

1 1 1 + C s Cv

+Cp

L1= 0,85 µHy, Cp= 22 Pf pF Cs + Cv = 22 p CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

RECEPTOR Continuación…

Partes del receptor

Circuito receptor

Filtro gaussiano

Sujetador a cero

Amplificadores operacionales

Seguidor de voltaje

Mejoramiento señal MPTE

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

RECEPTOR Continuación…

Receptor de código SMPTE

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

RECEPTOR Continuación…

Receptor de código SMPTE completo

CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009

Sistema de diseminación de código de tiempo por radio Ing. Francisco Javier Jiménez Tapia Centro Nacional de Metrología fjimenez@cenam mx [email protected]

¡Gracias! G i ! CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA, CENAM, DERECHOS RESERVADOS 2009