Systém přesné frekvence a času

Základna

Subsystém frekvence a času Geodetické observatoře Pecný produkuje přesnou frekvenci a přesný čas pro měřicí systémy observatoře. Skládá se z několika přístrojů a zařízení. Jejich vzájemným provázáním dochází vedle generování potřebných signálů též k navázání a kontrole těchto signálů.

Systém generuje přesnou frekvenci 10 MHz a časovou značku 1 PPS (1 puls za sekundu). Přesnost produkované frekvence 10 MHz (systematická odchylka frekvence) je lepší než 5.10^-13, typicky kolem 1.10^-14. Přesnost časové značky (odchylka od času UTC) na definičním místě je lepší než 200 ps, obvykle pod 50 ps.

Zpět na obsah stránky.

Referenční standard

V současnosti je na observatoři jediný standard frekvence a času. Jsou to cesiové atomové hodiny Symmetricom 5071A v.č. US45382179 s vysoce přesnou trubicí v.č. US42402200(H), které vyrábí firma Symmetricom ze Spojených států amerických jako nástupce firmy Agilent. Byly pořízeny v roce 2005.

Cesiové atomové hodiny

Hodiny jsou trvale instalovány v teplotně stabilním prostředí - ve slapové stanici - na žulovém bloku odděleném od konstrukce budovy antivibrační podložkou. Zdroj elektrické energie hodin je zálohován vyhrazenou UPS (Uninteruptible Power Supply - nepřerušovaný zdroj napájení).

Referenční standard má dva výstupy frekvence, které lze nastavit na výstup 5 nebo 10 MHz. Dále má dva výstupy časové značky 1 PPS. Výstupní frekvenci lze v rozsahu 1.10^-9 měnit s krokem 6,3.10^-15. Časovou značku lze nastavit s přesností 50 ns, pro přesnější nastavení se využívá změny frekvence.

Systém je připraven i na připojení dalších referenčních standardů.

Zpět na obsah stránky.

Navázání a měření

Navázání referenčního standardu umožňuje nastavení časové značky na čas UTC a přesné nastavení frekvence (přesněji než typicky umožňují volně běžící cesiové atomové hodiny). Navázání se provádí společným sledováním signálu družic navigačního systému GPS NAVSTAR ve dvou časových laboratořích a měřením rozdílu časové značky standardu a časové značky ve vysílaném signálu. Z rozdílu je možno přímo vypočítat posun časové značky standardu. Přesné nastavení frekvence se počítá ze změny rozdílu časových značek v čase.

Uspořádání přístrojů v místnosti GNSS:
vlevo od spoda je časový přijímač GTR50,
pulsní a frekvenční distributor,
čítač SR620, přepínač, vpravo je počítač

Sledování signálů družic GPS NAVSTAR a přesné měření rozdílů časových značek provádí přijímač pro přenos frekvence a času GTR50 v.č. 0509003, který vyrobil Dicom, spol. s r.o. z Uherského Hradiště. Přijímač se skládá z počítače s operačním systémem Linux, dvoufrekvenčního GPS přijímače (na bázi přijímače Topcon) a přesného termostatovaného čítače. Měření je prováděno programem, který na počítači běží. Součástí programu je i webové rozhraní pro obsluhu přijímače. Do přijímače vstupuje časová značka z referenčního standardu. Druhý vstup je pro připojení antény.

Anténa časového GPS

Dvoufrekvenční anténa pro přijímač je umístěna na jižním pilíři na štítě hlavní budovy. Je to anténa Novatel 702 v.č. 01017187.

Navázání je prováděno s časovou laboratoří Národního standardu frekvence a času - Tempus Pragensis (TP), kterou provozuje Ústav fotoniky a elektroniky Akademie věd České republiky.

Pro další měření - zejména pro porovnání časových značek z dalších zdrojů - je systém vybaven přesným čítačem SR620 v.č. 4694, který vyrobil Stanford Research Systems v USA. Čítač může vyjma měření rozdílů časů měřit též frekvenci, fázi nebo charakteristiky pulsů v signálu. Vstup signálu do čítače je přes přepínač, který umožňuje automatizovaně měřit až 8 signálů z různých zdrojů v cyklech. Měření čítače je řízeno a zaznamenáváno počítačem systému frekvence a času, který též sleduje stavové parametry cesiových atomových hodin a ovládá přepínač signálů, které vstupují do čítače.

Zpět na obsah stránky.

Distribuce signálu

Šíření (distribuce) signálů - frekvence a časové značky - je prováděna pomocí distributorů a kabeláže.

Frekvence z referenčního standardu je nízkoútlumovým kabelem přivedena na vstup frekvenčního distributoru Symmetricom 4036B, kde je "nakopírována" do 15 výstupů. Na výstupy jsou připojeny:
- vstup externí frekvence čítače SR620,
- vstupy externí frekvence geodetických GNSS přijímačů, které provádějí měření na stanicích GOPE a GOP1,
- je možno připojit kabel vedoucí do gravimetrické laboratoře pro porovnání frekvenčních standardů absolutních gravimetrů.

Časová značka z referenčního standardu je nízkoútlumovým kabelem přivedena na vstup pulsního distributoru TT-10188, který vyrábí Precision Test Systems ve Velké Británii. Časová značka ze vstupu je "rozšířena" (s prakticky stejným zpožděním) na 16 výstupů. Díky zavedení určených zpoždění je definiční místo pro časovou značku na výstupech distributoru. Na výstupy jsou připojeny:
- vstup do časového GPS přijímače GTR50 pro navazování,
- vstup do čítače (referenční signál pro měření s čítačem),
- linka do hodinového domku, kam je vedena časová značka pro astronomická měření,
- je možno připojit kabel vedoucí do gravimetrické laboratoře pro porovnání frekvenčních standardů absolutních gravimetrů pomocí analýzy časových značek.

Zpět na obsah stránky.

Poslední změna 19. X. 2009 Webmaster