[科普中國]-電波表

所謂電波表， 機(jī)身由原子時(shí)鐘和無線電接收系統(tǒng)組成，由國家授時(shí)中心發(fā)出準(zhǔn)確時(shí)間，通過無線電接收系統(tǒng)接收、經(jīng)CPU處理后顯示時(shí)間，電波表30萬年誤差不會(huì)超過一秒。

電波鐘表是人類計(jì)時(shí)技術(shù)發(fā)展歷程中，繼沙漏、日晷、機(jī)械鐘表、石英鐘表之后的第五代計(jì)時(shí)器。電波鐘表技術(shù)和產(chǎn)品的出現(xiàn)是人類計(jì)時(shí)史的又一次革命。

電波鐘表專用接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡單介紹了電波鐘表技術(shù)的歷史、發(fā)展及現(xiàn)狀等，并對(duì)電波鐘表接收系統(tǒng)的原理和各種特性進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。1

發(fā)展歷程1985年，第一個(gè)由無線電波控制的座鐘問世了，榮漢斯為制造精確腕表的可能奠定了基礎(chǔ)。

1991年，電波手表，發(fā)明人：榮漢斯鐘表（JunghansUhrenGMBH），為電波表的專利擁有者.

卡西歐自1995年發(fā)售自己的第一只電波表以來，至2007年5月全球累計(jì)銷售電波表已突破一千萬只大關(guān)。

電波表內(nèi)置高感度小型天線，接收標(biāo)準(zhǔn)電波進(jìn)行自動(dòng)對(duì)時(shí)，因而可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間上的精準(zhǔn)。在國際上，德國、英國、美國、日本都已經(jīng)有標(biāo)準(zhǔn)電波的發(fā)送。2007年7月，在中國河南商丘建成的新電波塔已經(jīng)開始發(fā)送電波。

卡西歐1995年在德國開始發(fā)售自己的第一只電波表（FKT-100）。1999年日本開始發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)電波后，卡西歐于2000年開始全面擴(kuò)大電波表的研發(fā)規(guī)模。2001年研制出低耗電、帶夜光照明的自動(dòng)校時(shí)電波手表。2002年研制出可同時(shí)接收日本美國等三種電波的型號(hào)以及機(jī)身更加輕薄的女裝表。2004年卡西歐成功解決了金屬表盤手表的電波接收問題。2006年，更是研制出了可同時(shí)接收美國、歐洲、日本等五種電波的全球化產(chǎn)品。

通過這些積極的產(chǎn)品研發(fā)活動(dòng)，卡西歐在電波表的市場逐步取得領(lǐng)先并是電波表的最尖端技術(shù)。

通過一系列市場的產(chǎn)品的推出，電波表也逐步得到消費(fèi)者的好評(píng)。從2000年的銷售10萬只，到2003年的150萬只，而在2006年更成功的銷售了250萬只。2007年5月底，電波表銷售突破一千萬只的手表生產(chǎn)廠商。其中日本市場銷售了約540萬只，歐美市場約460萬只?？ㄎ鳉W的電波手表在亞洲的日本、韓國，歐洲的德國、英國等25個(gè)國家，中北美的美國、加拿大、墨西哥等全球30多個(gè)國家均有銷售。

電波表將是繼石英表取代機(jī)械表成為鐘表市場主流之后又一鐘表業(yè)的革命性技術(shù)產(chǎn)品。電波表必將成為未來中國鐘表市場的主流。為此，技術(shù)革新的道路堅(jiān)定不移地走下去，為全世界的消費(fèi)者制作更精良、更具科技價(jià)值的優(yōu)質(zhì)腕表。

電子手表的歷程

電子手表出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代，經(jīng)歷了五代演變。

第一代叫擺動(dòng)式（用電磁擺輪代替發(fā)條驅(qū)動(dòng)）電子手表。這種表在1959年由瑞士開始研制，是利用生產(chǎn)擺輪游絲的成熟經(jīng)驗(yàn)技術(shù)制成的。

第二代叫音叉電子手表。1960年，美國研制成音叉電子手表。它是電子技術(shù)和精密機(jī)械加工結(jié)合的初步嘗試。這種表的零件加工要求和裝配調(diào)整工藝比機(jī)械表難度要大，所以還沒有來得及推廣就被迅速發(fā)展的第三，第四代電子手表代替。

第三代叫指針式水晶電子表。水晶就是石英的俗稱。1930年制成世界上第一臺(tái)石英鐘。60年代，半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展，使水晶應(yīng)用于手表工業(yè)成為可能。1969年，日本研制成石英電子手表。

第四代叫液晶顯示式電子手表，也叫全電子表或固態(tài)表。20世紀(jì)70年代，瑞士、日本等國研制成液晶顯示（表盤上直接顯示數(shù)字）石英電子手表，它是全電子化的手表，無任何走動(dòng)元件，內(nèi)部結(jié)構(gòu)運(yùn)用集成電路，走時(shí)更為精確。這種表1973年投入市場。后來又出現(xiàn)了具有多功能的數(shù)字式電子手表。

第五代叫電波表，電波表機(jī)身由原子時(shí)鐘和無線電接收系統(tǒng)組成，由國家授時(shí)中心發(fā)出準(zhǔn)確時(shí)間，通過無線電接收系統(tǒng)接可以自動(dòng)校對(duì)時(shí)間的手表。1

技術(shù)特點(diǎn)電波鐘表將傳統(tǒng)鐘表技術(shù)與現(xiàn)代時(shí)頻技術(shù)、微電子技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)相結(jié)合，通過接收國家授時(shí)中心以無線電長波傳送的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，經(jīng)過內(nèi)置微處理器解碼處理后，自動(dòng)校準(zhǔn)計(jì)時(shí)器走時(shí)，使電波鐘表顯示的時(shí)間與國家保持的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間自動(dòng)保持精確同步。

中國科學(xué)院國家授時(shí)中心與西安高華電氣實(shí)業(yè)合作，開發(fā)低頻時(shí)碼電波授時(shí)新技術(shù)，致力推動(dòng)中國電波鐘技術(shù)發(fā)展，推出具有中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電波鐘表，使中國成為世界上繼德國、美國、英國、日本之后第五個(gè)實(shí)現(xiàn)長波授時(shí)技術(shù)民用化的國家。

卡西歐電波表先進(jìn)技術(shù)的進(jìn)化，擴(kuò)大了堅(jiān)韌本質(zhì)的可能性。

1）強(qiáng)韌機(jī)芯

卡西歐獨(dú)自研發(fā)的強(qiáng)韌機(jī)芯，令電波手表達(dá)到更高的性能，提高電波太陽能手表的信賴性，使最精確的時(shí)間得到最正確的顯示。它通過以下4種先進(jìn)的功能，打造出值得信賴的輕薄型電波太陽能手表。

（1）全球六局電波接收功能

內(nèi)置微小天線接收標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的電波信號(hào)，并自動(dòng)校對(duì)時(shí)間、星期、日歷，使手表一直保持精準(zhǔn)時(shí)間。6局是指日本（2局）、北美、德國、英國、中國。在中國，卡西歐電波手表每天自動(dòng)接收中國標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的電波信號(hào)，真正實(shí)現(xiàn)高精度計(jì)時(shí)。其通過利用內(nèi)置天線接收發(fā)信地傳送的標(biāo)準(zhǔn)電波信號(hào)，在手表內(nèi)部解碼接受的標(biāo)準(zhǔn)電波時(shí)間信息，根據(jù)時(shí)間信息自動(dòng)校正并顯示。精準(zhǔn)時(shí)間幫助使用者確實(shí)執(zhí)行徒步計(jì)劃。

（2）太陽能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

將光能源轉(zhuǎn)為驅(qū)動(dòng)電力，顯示準(zhǔn)確的測量數(shù)值。

化光為動(dòng)力的卡西歐獨(dú)有的太陽能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不僅僅是太陽光，連微弱的日光燈源都可以被轉(zhuǎn)化為電能。表盤上的太陽能電板可將光轉(zhuǎn)化為電能，并存儲(chǔ)在大容量蓄電池里?？杀ＷC電波接收、指針位置自動(dòng)修復(fù)等高負(fù)荷功能的穩(wěn)定運(yùn)行。在黑暗處時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)一段時(shí)間內(nèi)的顯示消失現(xiàn)象，這是因?yàn)榇钶d了“省電功能?！?/p>

（3）高集成度密裝技術(shù)

多地區(qū)電波接收系統(tǒng)需要大量電子元件，CASIO獨(dú)自研發(fā)的高集成度密裝技術(shù)，將這些電子元件組裝在有限的空間里；一部分的電子元件通過數(shù)值計(jì)算來定位，其他元件通過精度計(jì)算將電波接收的干擾控制在最小的程度。

（4）指針位置自動(dòng)修正功能

用獨(dú)創(chuàng)運(yùn)算方法探測和確定秒針、分針和時(shí)針的位置。如果LSI組件檢測出指針發(fā)生偏差,會(huì)自動(dòng)修正至正確位置。

lG-SHOCKGPW-1000

2014年G-SHOCK推出世界搭載GPS+電波接收技術(shù)的腕表GPW-1000。

GPW-1000內(nèi)置的微小天線可以接收中國、日本（2局）、北美、德國和英國這6個(gè)發(fā)射站標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的電波信號(hào)，根據(jù)位置信息自動(dòng)解析時(shí)區(qū)，自動(dòng)校對(duì)時(shí)間、星期、日歷，獲取所在地最準(zhǔn)確的時(shí)間信息。為了保證GPS接收的耗電量，它采用了具備優(yōu)秀發(fā)電能力的遮光分散性太陽能電池，實(shí)現(xiàn)了防震構(gòu)造+抗離心力+耐振動(dòng)的構(gòu)造，為最大限度發(fā)揮GPS+6局電波接收的特性，搭載對(duì)應(yīng)極端環(huán)境下使用的強(qiáng)韌構(gòu)造。

2）標(biāo)準(zhǔn)電波接收（6局電波接收）原理

中國標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間以10萬年誤差1秒的銫原子鐘為基準(zhǔn)。通過手表內(nèi)置的高敏感度接收器接收以無線電波傳送的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，并自動(dòng)校準(zhǔn)手表走時(shí)。使手表顯示的時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間同步，精確計(jì)時(shí)。在建筑物密集的室內(nèi)也可以接收標(biāo)準(zhǔn)電波信號(hào)，顯示正確的時(shí)間。

標(biāo)準(zhǔn)電波的接收范圍是半徑約1000~3000km,深夜（最多6次）自動(dòng)接收電波信號(hào),不能收到標(biāo)準(zhǔn)電波信號(hào)時(shí)，自動(dòng)接收GPS衛(wèi)星電波獲取時(shí)間信息并校正時(shí)間，中國的電波塔在河南省商丘市。

而用于接收電波信號(hào)的防震天線采用的是非晶材質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)高敏感度接收。不但具備對(duì)應(yīng)極端戶外環(huán)境下使用的牢靠性，還可以確保穩(wěn)定接收全球6局電波信號(hào)。1

手表的指針定位機(jī)構(gòu)及應(yīng)用該機(jī)構(gòu)的電波表一種手表的指針定位機(jī)構(gòu)及應(yīng)用該機(jī)構(gòu)的電波表，屬于手表技術(shù)領(lǐng)域。其技術(shù)要點(diǎn)在于：在手表機(jī)芯的正面安裝普通的反射式光電傳感器，以捕捉指針掃過時(shí)產(chǎn)生的指針信號(hào)，并通過微處理器對(duì)指針信號(hào)進(jìn)行處理，首先通過微處理器的濾波模塊對(duì)指針信號(hào)進(jìn)行相關(guān)濾波以提高指針信號(hào)的信噪比；然后由指針識(shí)別模塊對(duì)指針信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及特性分析以確定各指針的位置；最后由馬達(dá)控制模塊根據(jù)指針位置來控制指針走步，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)指針的自動(dòng)校正和自動(dòng)歸零。該方案無需設(shè)計(jì)專門的檢測組件，只需普通的工藝安裝要求，便可使手表指針自動(dòng)校正技術(shù)實(shí)現(xiàn)大范圍普及應(yīng)用，并能大幅度降低產(chǎn)品成本，具有重大的技術(shù)意義及商業(yè)價(jià)值。2

相關(guān)說明電波鐘表通過內(nèi)置微處理器接收國家授時(shí)中心發(fā)播的標(biāo)準(zhǔn)北京時(shí)間信號(hào)，并自動(dòng)控制所顯示的時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間保持精確同步。

自動(dòng)接收

裝入1節(jié)5號(hào)電池后，秒針會(huì)先定位于鐘面12點(diǎn)位置。然后，時(shí)針和分針會(huì)定位于4點(diǎn)、8點(diǎn)或12點(diǎn)三個(gè)位置之一。然后，三針定位后，開始接收，此過程三針處于靜止?fàn)顟B(tài)。正常接收到時(shí)間后，表針快速追至標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間位置，此過程最長約需4分鐘。若收不到信號(hào)，三針處于靜止?fàn)顟B(tài)。

手動(dòng)接收

在正常走時(shí)狀態(tài)下，按下設(shè)置鍵（SET）持續(xù)4秒鐘以上，此時(shí)表針開始轉(zhuǎn)動(dòng)到下一個(gè)初始位置（12：00、4：00、8：00其中之一），并開始接收信號(hào)。接收信號(hào)時(shí)間不超過10分鐘。接收到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，電波鐘時(shí)間將調(diào)整到接收到的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間；未接收到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，電波鐘將返回到原來時(shí)間。2

石英鐘表走時(shí)模式

電波鐘在盲區(qū)可作為石英鐘表使用。2

發(fā)播臺(tái)發(fā)播時(shí)間及信號(hào)覆蓋范圍說明本電波鐘僅適用于接收中國科學(xué)院國家授時(shí)中心發(fā)播的BPC（呼號(hào)）的時(shí)碼信號(hào)。

信號(hào)發(fā)射時(shí)間,每天9:00時(shí)～17:00時(shí)，21:00時(shí)～5:00時(shí)，毎天共計(jì)16個(gè)小時(shí)發(fā)送電波信號(hào)。

9：00～17：30；

21：00～5：00；

時(shí)碼信號(hào)良好覆蓋范圍為：以國家授時(shí)中心陜西蒲城發(fā)射臺(tái)為中心，半徑1000公里（地波），和2500公里（天波）。接收傳輸?shù)男盘?hào)以夜晚時(shí)間段效果最好。

由于無線傳輸信號(hào)的物理特性，該產(chǎn)品可能會(huì)出現(xiàn)少量誤碼現(xiàn)象。如有該情況發(fā)生，請(qǐng)重新啟動(dòng)即可修正。

電波鐘作為無線電接收裝置，為減少電磁干擾，請(qǐng)盡量放置在離電視機(jī)、電腦等電器1米以外的地方。在靠近窗戶的地方使用或適當(dāng)調(diào)節(jié)電波鐘的擺放方向和位置，可獲得較好的信號(hào)接收效果。無線電信號(hào)的接收有盲區(qū)。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

徐恒山 - 講師 - 西北農(nóng)林科技大學(xué)