WWVB

历史

长波及甚低频的广播已经长期被分配用作广播时间和频率标准。早在1904年，美国海军天文台（USNO）在波士顿广播时间讯号，用作协助导航。这个实验和其他相似的广播凸显出长波及甚低频的信号可以以相对较小的发射功率来覆盖大范围的地方。到了1923年，国家标准局（国家标准技术研究所之前身）开始使用WWV来广播标准载波信号，其频率范围是从75到2000千赫。
由于这些讯号被用于校准电波时钟等无线电设备，而且有更多的时码发播台投入运作，所以这些讯号显得越来越重要。多年来，许多无线电导航系统的设计是使用长波和甚低频波段来设定标准时间。而当中最有名的导航系统是Loran-C ，这使得船舶和飞机能通过接收来自多个发射机的100 kHz广播的讯号来进行导航。
在1956年7月，现在的WWVB开始广播，并取代电台KK2XEI。当时的发射器位于科罗拉多州波德，它的有效辐射功率仅有1.4 瓦特。尽管如此，哈佛大学在麻省才得以进行监测讯号的工作。这个传输实验的目的是要表明，该无线电波的传播路径稳定，频率的误差很小。
1962年，标准或国家统计局开始在靠近科罗拉多州柯林斯堡站点兴建新的设施。该设施成为WWVB和WWVL的发射站，而该设施20 千赫的发射器是从波德运送过来。
WWVB相当接近波德（约80公里，49.3英里），这使得它很容易为员工管理，但发射站要远离大山，使它能更好地传输讯号。
1963年7月5日，WWVB于在60 千赫上广播，而当时它的有效辐射功率有5千瓦。在随后的一个月，WWVL也开始使用20千赫发射讯号，而有效辐射功率是500 瓦，使用频率偏移调制，利用20千赫到26千赫，发送数据。WWVL 最终于1972年7月停止广播，而WWVB则成为国家基础设施的永久组成部分。
1965年7月1日，时间代码被加入到WWVB，这代表了时钟可以安装接收器，并对WWVB的讯号进行解码，再自动同步时间。时间代码的格式自1965年变化不大;它发送十进制的时间代码，使用四位二进制来发送每个数字的二进码十进数（BCD）。
WWVB 由启用到现在有效辐射功率已经增加了几倍。它的功率首先被调至7千瓦，之后则调至13千瓦。直到1998年，一个重大的升级令有效辐射功率提升到50千瓦，最终在2005年把功率提升到70千瓦。受惠于功率提升，令覆盖范围扩大，而且可以更容易使用微小的接收器，利用简单的天线来接收信号。从而可以引进更多低成本的电波时钟。

服务改进计划

WWVB位于科罗拉多州的地理位置使得美国东海岸所接收到的讯号较弱，而且城市中的建筑物也会阻隔信号。在2009年，国家标准技术研究所提出在东海岸新增第二部时间代码发射器的可行性研究，以提升接收讯号的成功率，并令系统的稳定性提升，避免因天气或其他原因使一个发射机故障而无法接收时间代码。而第二部发射机将会使用相同的时间代码，但是会使用不同的频率。
若使用40千赫的话将会与日本JJY时码发播台发生频率冲突。随着瑞士的长波时码发播台HBG在75千赫上的广播中止，该频率可以被WWVB使用。
新增发射站的计划安装在阿拉巴马州亨茨维尔的红石兵工厂内，但是马歇尔太空飞行中心反对有如此高功率的发射站安置于太空飞行中心的附近。该发射器的建造是2009年美国复苏与再投资法案的一部分，在法案通过前不可建造该发射站。
在2012年，国家标准技术研究所提出了两个方案。其中一个方案是在原有的发射站上新增第二个发射频率，虽然这并不会提升讯号强度，但是可以借着减少干扰和多重路径传输来提升接收讯号的成功率。
并没有一种方案是利用新增第二个发射站来改善服务。相反的，国家标准技术研究所在2012年实施在WWVB加入相位调制。此方案并不需要额外的发射站和天线，而且相位调制的技术已经成功地用于德国DCF77和法国TDF的时码发播台。具备解码能力的相位调制接收器具有更大的流程增益 ，它允许接收器使用较低的讯噪比大于脉冲宽度调变/幅移键控 时间代码。

调制格式

WWVB每秒传输一个位元的讯号，每60秒完成传输一个完整的帧，当中每一个完整的帧包含年份，小时，分钟等信息。WWVB使用两组独立的时间代码：包括一组调幅时间代码，从1962年起已经使用，多年来时间代码都有微小变化，以及在2012年底加入的一组相位调制的时间代码。

相位调制

一个独立的时间代码由WWVB的相位偏移调制载波发送。1位元通过第二编码来转换载波相位（180°相移）。0位元发送正常的载波相位。相移开始0.1秒对应的协调世界时秒后，同时发生转变，而承载振幅度低。
采用相位偏移调制可以允许更复杂的（对于现代电子产品的标准来说是很简单）接收器可以更清晰区分0和1位元，从而改善美国东海岸接收在WWVB讯号时电平较弱，而且射频噪声高，另外英国的MSF时码发播台亦会干扰到WWVB的讯号。
没有任何标记在幅度调制时间代码。一个完整的帧由数据位元固定模式提供，在每分钟的最后第一和第二个及下一个帧之前的13秒发送。由于幅度调制的标记只提供于全强度载波的0.2秒，所以其相位调制是比较难解码。因此，避免在分钟等的重要信息位元中使用相位调制时间代码。

补助载波相位的跟踪接收机

跟踪载波相位添加在2012年年底，这个相位调制具有考虑运营商的振幅，但会削弱（罕见）接收器的接收能力，而现在流行的电波时钟则不受影响。
要允许用户调整相位跟踪接收机的时间，相位调制时码最初被省略了，每天两次30分钟，开始在中午和午夜山地标准时间（07:00至19:00 UTC）。这提供了接收器一个足够的机会，以锁定在WWVB载波相位。而这功能最终于2013年3月21日停止使用。

频道识别

在加入现时的相位调制时码之前，WWVB通过为10分钟过去的每小时45°推进其载波的相位以标识自己的身份，在五分钟后恢复正常（-45°相移）。这一阶段的步骤是相当于一个60 kHz载波周期的“剪贴”1/8，或相当于约2.08微秒。
WWVB的频道识别方法是使用甚低频和低频频段，这方法能防止其他干扰因素将电台呼号干扰的常用方法，常见于窄带高功率发射机。
当2012年底加入相位调制时间代码时，频道识别被淘汰；而时间代码的本身就用作频道识别。

位元发布

在WWVB时间编码的几个位元用作即将到来事件的警告。
当第55位元设置时，表示当前的年份是闰年（2月29日）。这使接收器即使根据时间编码不包括的世纪、公历、闰年规则，仍然能翻译出到月，日的资讯。
当闰秒定于月底时，第56位元会在月初时设置，在闰秒插入后立即重置。
日光节约时间的状态位元使用美国夏令时间的规则。日光节约时间的状态位元启动期间每日在00:00 UTC更新。在每分钟的第57秒是第一个美国夏令时间状态值，此状态值用作决定美国夏令时间生效或终止的变化。第二个美国夏令时间状态值在每分钟的第58秒，改变了24小时后（美国夏令时间更改后）。因此，如果美国夏令时间位元不同，美国夏令时间会在当地时间02:00在当日的UTC天发生变化。之后，下一个当地时间02:00之前，状态值位元会是相同的。
在美国夏令时间状态值每一次变化都会先在美国本土时间16:00（太平洋时区）和20:00（美国东部时间（UTC-5））之间发送，时间取决于当地的时区和美国夏令时间是否即将开始或结束。因此在美国东部时间的接收器，必须要正确接收美国夏令时间开始改变之前的七小时内的“DST正在改变”状态值，以及在美国东部时间结束前6小时使用，用作更改本地时间以显示正确的时间。而中部标准时、山区标准时及太平洋标准时的接收器会在一个，两个，三个小时提前通知。
它是由接收时钟，如果它注意到了两位不同下一02:00当地时间应用更改。如果接收时钟发生不接收00:00 UTC与02:00本地时间的变化的日之间的更新，它应当适用于后，下一个更新DST更改。