Présentation du Labo Equipes Doctorants
Thèmes de Recherche Projets et Instruments Publications Observations et Donnees
r&d m : Temps Fréquence




Le rôle

  • Développer une station spécialisée en technique de transfert de temps dans l'optique des projets tels que T2L2 (Transfert de Temps par Lien Laser), Galileo (le GPS européen)... Pour obtenir la qualification dans ce cadre, la station participe au TAF et TAI.

  • Maintenir une échelle de temps atomique locale.




Les différents éléments

-- Les horloges :

Le service Temps-Fréquence de Calern possède deux horloges atomiques primaires au césium HP 5071A. Les horloges au césium utilisent la fréquence d'oscillation naturelle des atomes de césium pour déterminer le temps. Le principe de l'horloge atomique est d'irradier des atomes de Césium grâce à un rayonnement micro-onde pour provoquer une transition d'énergie sur ces atomes. Un détecteur mesure la fréquence de la radiation de ces atomes due à leur état d'énergie.


-- Le système de distribution du Temps :

Les amplificateurs permettent de distribuer des fréquences du Top de seconde (1 pulse per sec) aux différentes expériences du site.

  • TU/TS - Ampli de distribution TU/TS - code de distribution G. JEANSAUME (construction Observatoire de BESANCON)
  • 1Hz - Ampli de top de seconde TST
  • 5MHz - Ampli de fréquences Hewlett Packard
  • 10MHz - Ampli de fréquences Hewlett Packard
  • 100MHz - Ampli de fréquences COREP (Italie)
:: Haut ::

-- Les GPS :

Nous avons deux récepteurs GPS de type :

1. NBS-TTR5 (simple canal) est à l'observatoire depuis 1988, mise à disposition par USNO Washington (observatoire naval de Washington)

  • fonctionnement (nbre de passages/jour)
  • participation au TAF (il est la référence du TAF) : Le programme d'observation est fixé par le BIPM, tous les 3 mois. Il comporte 48 passages de satellites en vue commune par jour.
  • Le transfert de temps GPS permet de comparer nos horloges atomiques à d'autres références de temps, Comme le temps GPS: Calern-GPS ou à une autre horloge physique de la communauté: Calern-Observatoire de Paris
  • Les données brutes de GPS

Le TTR5 est en voie d'extinction, il n'est plus fabriqué.

2. Motorola-TTS2 (multicanal), représente l'avenir. En effet, les récepteurs multi-canaux permettent d'améliorer la stabilité de la mesure en raison du grand nombre de mesures par jour.

Le nombre de passages de satellites est de 847. Les données de ce récepteur sont fournies au BIPM dans l'optique de la participation au TAI (BNM-SYRTE)

:: Haut ::

-- Two Way Time Transfert :

Le but de la méthode dite de deux voies ou Two-Way time transfert est de comparer des horloges par liaisons radiofréquences sur certains satellites de télécommunications. Le procédé est basé sur l'émission simultanée de deux fréquences de la bande KU. Les satellites artificiels assurent aujourd'hui une couverture quasi-globale de la Terre et permettent ainsi de réaliser des liaisons intercontinentales de grande précision. Ces types de liaisons sont affectées par un biais dû à l'effet Sagnac (en raison de la rotation de la Terre, la distance parcourue par un signal électromagnétique entre un satellite et une station terrestre est rallongée ou raccourcie). Cet effet tend à s'annuler si les liaisons spatiales sont effectuées sur des satellites géostationnaires ou d'altitude supérieure à 20 000 Km.
Les performances de ces comparaisons d'horloges sont proportionnelles aux retards des signaux qui varient avec la distance, les perturbations atmosphériques, la température, ou encore la rotation de la Terre...etc.
L'exactitude de la comparaison est de l'ordre de 1 à 2 ns (nanosecondes) mais peut atteindre 20 ns à cause de la sensibilité du procédé aux conditions environnementales.
La technique Two-Way permet de ne garder que les variations de ces termes au premier ordre; Ainsi, les signaux transmis simultanément par deux horloges, l'une vers l'autre, sont reçus et mesurés à chaque extrémité.
Après échange des données de mesure, le décalage entre les deux horloges est déduit.
Les retards de transmission sont annulés par la réciprocité des trajets des signaux. Des corrections de ces effets peuvent être déterminées afin d'améliorer l'exactitude.
Chaque service Temps- Fréquence transmet son échelle de temps avec les corrections appropriées à l'autre service.
La transmission par satellite(utilisée par 9 stations dans notre hémisphère) est plus récente et complète la méthode GPS. C'est une méthode active puisque les stations émettent et reçoivent des signaux. La comparaison des mesures de deux stations est faite à des moments bien précis. Un satellite ayant pour rôle de relayer les informations se charge de recevoir et de transmettre les signaux.
Les résultats calculés sont rassemblés chaque semaine et transmis au Bureau International desPoids et Mesures (BIPM)en début de mois suivant par l'intermédiaire d'un réseau international de données.
Le BIPM collecte ainsi les données de plus de 60 services répartis dans le monde entier, pour un total d'environ 250 horloges atomiques qui contribue au calcul du Temps Atomique International (TAI).

C'est un terminal de transfert de temps 2 voies radioélectriques. Le terminal comprend :
- une antenne de 1.80 métres
- un translateur :
--- pour la réception: 11GHz à 70 MHz
--- pour l'émission: 70 MHz à 14 GHz
- un modem (5-10 MHz:1pps) qui module et transforme le 70MHz pour permettre la réception de plusieurs stations simultanément
- une horloge de datation des observations
- un switch : réception/émission/étalonnage
- un translateur qui permet d'afficher le KHz à partir du MHz
- un ordinateur

:: Haut ::

-- Les mazers à hydrogène :

Le maser à hydrogène utilise la transition hyperfine entre les niveaux F=1 et F=0 de l'atome d'hydrogène dans son état fondamental. Cela correspond à la fréquence f= 1.420GHz. Le maser comporte une source d'hydrogène, un sélecteur d'état, une cavité micro-onde, un quartz et un asservissement.

:: Haut ::