Hochstabile mobile Frequenzreferenz

In Zukunft wird es der PTB möglich sein, an jedem beliebigen Ort eine hochstabile Frequenzreferenz zur Verfügung zu stellen. Zu diesem Zweck wurde eine mobile Frequenzreferenz basierend auf einem passiven Wasserstoffmaser (PHM) (Vremya-CH, VCH-1006) und einem GPS-Zeitempfänger (Dicom GTR50) aufgebaut, die im Bild 1 zu sehen ist. Um den Maser im laufenden Betrieb in einem Fahrzeug transportieren zu können, wurde ein Aufbau konstruiert und getestet, der vor harten Stößen und Beeinträchtigungen schützen soll. Die Anbindung an die Frequenznormale in der PTB erfolgt mit einem Zweifrequenz-GPS-Empfänger, der auch Trägerphasenmessung erlaubt. Die Auswertung der Trägerphasenmessungen mit dem Precise Point Positioning Verfahren (PPP) und die damit einhergehende Einbindung präziser Satellitendaten des International GNSS Service (IGS) ermöglichen eine relative Messunsicherheit von wenigen 10^-15 bei Mittelungszeiten von einem Tag im Vergleich des Masers am Ort seiner Aufstellung mit entweder einem der Maser der PTB oder ggf. auch einer der Caesiumfontänen. Dies kann zum Beispiel zur Absolutfrequenzmessung optischer Strahlung bei der Entwicklung optischer Uhren genutzt werden. Im Oktober 2008 wurde die Messeinrichtung erstmals am Institut für Quantenoptik der Universität Hannover (IQO) benutzt. Zum IQO ist eine optische Faserstrecke aufgebaut, sodass beide Verfahren der Frequenzübertragung miteinander verglichen werden können. Bild 2 zeigt, dass die „Anbindung“ des externen Masers an die Referenzen in der PTB gut funktioniert. Wir ermitteln hierzu die relative Frequenzinstabilität des PHM durch Vergleich mit einem aktiven Maser in der PTB, vor Ort bis kurz vor dem Transport nach Hannover (rote Punkte) und während der ersten 6 Tage in Hannover (blaue Punkte). Weitere Kampagnen zur Validierung der neuen Messeinrichtung mit Instituten, die über Zweigweg-Satelliten-Zeitübertragung (TWSTFT) mit der PTB verbunden sind, sowie Tests verschiedener PPP-Softwarekonzepte und deren Verbesserung sind in Planung.