Comparaisons d'horloges atomiques au sol par liaisons micro-ondes deux voies avec un satellite de télécommunications
Résumé
Le laboratoire national de métrologie LNE-SYRTE a démarré en
juin 2001, sur le site de lObservatoire de Paris, le développement dun moyen de comparaisons dhorloges atomiques au sol par liaisons microondes 2 voies avec un satellite de télécommunications. Ce moyen très performant permet de comparer deux horloges distantes, par liaison directe - le satellite géostationnaire servant de relais micro-ondes-, sans faire appel à une horloge intermédiaire comme avec le système de radionavigation par satellite GPS. Lobjectif principal est double : apporter la meilleure contribution des horloges atomiques françaises à la
réalisation du Temps Atomique International (TAI) calculé par le BIPM et disposer dun moyen performant de comparaison des étalons primaires de fréquence (fontaines atomiques) distants. Cest dans ce cadre quune station 2 voies a été développée, équipée dun modem SATRE générant une porteuse à spectre étalé, modulée par un code pseudo aléatoire de bruit à 2,5 Mchips/s, contenant le signal dhorloge 1 pps. Les travaux scientifiques et techniques ont porté sur la mise en oeuvre de logiciels de pilotage de la station, dacquisition et de traitement statistique des données de comparaisons dhorloges, en mesure et en étalonnage. Un
bilan complet dincertitudes a été établi pour la liaison 2 voies. Les données de mesures obtenues avec la station sont intégrées dans le calcul du TAI depuis le 1er janvier 2005 sur la liaison étalonnée OP-PTB, avec une exactitude de 1 ns, soit cinq fois plus faible que sur la liaison 1 voie mono fréquence du GPS C/A. De plus cette technique a permis datteindre le bruit des masers à hydrogène actif sur la liaison OP-PTB à seulement 0,6 jour, soit une stabilité de fréquence de 2·1015, qui par ailleurs est atteinte sur la liaison micro-onde 1 voie bi fréquences du GPS
P3 au bout de 2 jours. Ces travaux ont été complétés par létude et la réalisation dun dispositif détalonnage en absolu du retard interne de la station, basé sur un simulateur de satellite, de conception originale, donnant une stabilité temporelle en bruit exceptionnelle, inférieure à 50 ps sur une période déchantillonnage comprise entre 0,3 jour et 3 jours.