DIFFUSION DE L'HEURE PAR CODAGE DE LA PHASE
DE L'EMETTEUR FRANCE INTER

Histoire

Le CNET (devenu France Télécom R&D, puis Orange Labs) a suggéré dès 1972 d'utiliser en quelque sorte "gratuitement" un émetteur de radiodiffusion à large couverture territoriale, soit France-Inter, alors sur 164 kHz, passé ensuite sur 163,84 kHz et depuis février 1986 sur 162 kHz. Des essais effectués alors avaient montré la possibilité de moduler en phase l'émetteur de France-Inter par des signaux de seconde, ceux-ci étant facilement détectés sans amener aucune nuisance dans l'écoute du programme en modulation d'amplitude. La zone de réception confortable de cet émetteur s'étendant au-delà de nos frontières, cette unique émission est à même de satisfaire tous les besoins nationaux en ce qui concerne la diffusion d'un temps codé.
Un procédé de codage complet avait été mis au point pour transmettre par ce moyen un ensemble de données sur la date comprenant les informations de jour, heure, minute et seconde ; quelques récepteurs avaient été construits et l'un d'eux a fonctionné en démonstration à l'exposition TELECOM-75 à Genève en 1975. Une publication avait été présentée décrivant ce dispositif au congrès de Chronométrie de Stuttgart en septembre 1974. Par la suite, des difficultés apparurent pour une mise en exploitation définitive ; le temps n'était pas encore venu où l'absence d'émission française devait se faire sentir à l'échelon national. Ce délai a cependant été mis à profit pour la définition d'une standardisation internationale du codage. A l'occasion des réunions du CCIR, la délégation française a estimé souhaitable qu'un nouvel émetteur français de ce type confirme un code européen déjà utilisé par l'émetteur ouest-allemand DCF77. Ce code solidement établi connaît déjà un certain succès commercial.
Avec l'accord de Télédiffusion de France et le concours du Bureau National de Métrologie, cette nouvelle version du système de diffusion de l'heure par radiodiffusion a été expérimentée avec un plein succès en dépit des mauvaises conditions de réception lors de l'exposition Mesucora 1979, puis lors du Salon des Composants Electroniques 1980. Une émission de longue durée de signaux codés a débuté en Mars 1980 sur la fréquence de 163,84 KHz.

Type de codage des signaux

Le codage utilisé donne les informations d'année (par ex. 80 pour 1980), de mois, de jour dans le mois, de jour dans la semaine, d'heure, de minute et de seconde, celle-ci étant obtenue par comptage à partir de la seconde zéro de la minute repérée par l'absence du signal de 59éme seconde. Les signaux sont codés chaque seconde par une durée variable : 0,1 s représentant le signal logique zéro et 0,2 s représentant le signal logique 1. Des impulsions supplémentaires, dites de parité, sont prévues. Elles sont "0" ou "1" suivant que la séquence à laquelle elles sont rattachées comporte un nombre pair ou impair de 1 de façon que la somme de tous les 1 demeure toujours paire.

Modulation de phase

Les signaux sont des éléments d'oscillation en dents de scie de fréquence 10 Hz auxquels correspondent des déplacements de la fréquence porteuse de plus ou moins 20/PI (PI=3,14...), soit environ 6 Hz. Le fondamental de la fréquence de modulation est donc de 10 Hz. En tenant compte de la forme non sinusoïdale du signal, le filtre ayant pour but de séparer la bande basse destinée à la modulation d'amplitude, devra avoir une bande passante de 50 à 100 Hz, ce qui déformera peu la modulation de phase et n'occasionnera guère qu'un retard de temps de groupe voisin de 10 ms. Cette valeur est en fait une constante du récepteur et peut être mesurée une fois celui-ci convenablement réglé et accordé. L'excursion de fréquence correspondant à la modulation en phase n'étant que de 6 Hz, il est exclu d'effectuer la détection au moyen d'une boucle de phase asservie (P.L.L.) à oscillateur RC ou LC.
On peut remarquer que les signaux logiques obtenus ont un format qui diffère quelque peu de celui des signaux émis par l'émetteur DCF77; notamment le signal logique "1" est spécifié par deux crénaux d'une durée de l'ordre de 25 ms se succcédant en 100 ms au lieu d'un signal unique d'une durée de 200 ms, le signal "0" étant formé par un seul créneau de 25 ms.

Précision des signaux de seconde

Dans des conditions normales de réception, la réception des signaux de seconde issus du récepteur est de l'ordre de 1 ms.
Normalement si la réception est saturée, le signal détecté est stable en amplitude. Il se peut que cette clause ne soit pas toujours parfaitement obtenue, auquel cas l'amplitude du signal peut varier dans une certaine mesure. D'autre part, le signal peut être perturbé par un résidu de modulation d'amplitude se superposant à la modulation de phase. Aussi pour minimiser ces différents effets, après amplification et génération d'un signal logique, on peut utiliser le dispositif suivant : En 1975, un essai statistique avec un système de mesure voisin a donné une courbe de dispersion intéressante. On constate une dispersion quadratique moyenne de l'ordre de 0,36 ms. Ces résultats constatés une seule fois sur un prototype non optimisé permettent d'espérer de meilleures performances pour l'avenir, et donc de garantir une précision d'une milliseconde.

Codage des informations

Seule la valeur "1" (2 bits) équivaut à l'information utile
seconde 0 = ?
secondes 1 à 15 non utilisées (valeur 0)
seconde 16 = ?
seconde 17 = heure d'été (T.U. + 2)
seconde 18 = heure d'hiver (T.U. + 1)
(les secondes 17 et 18 à "0" signifieraient la transmission du temps T.U.)
seconde 19 = ?
seconde 20 toujours à "1" (début du codage des informations)
secondes 21 à 24 = minutes
secondes 25 à 27 = minutes x 10
seconde 28 = parité P1
seconde 29 à 32 = heures
seconde 33 et 34 = heures x 10
seconde 35 = parité P2
seconde 36 à 39 = jour du mois
seconde 40 et 41 = jour du mois x 10
seconde 42 à 44 = jour de la semaine
seconde 45 à 48 = mois
seconde 49 = mois x 10
seconde 50 à 53 = année
seconde 54 à 57 = année x 10
seconde 58 = parité P3

exemple de codage : minute 35
secondes 21 et 22 à "1"
secondes 23 et 24 à "0"
secondes 25 et 26 à "1"
seconde 27 à "0"

Modulation de la phase de la porteuse à chaque seconde

Mise en forme logique des signaux de modulation de phase