13.10.2023
In einer mehrmonatigen Vergleichskampagne wurden die Frequenzen der Primären Caesium-Fontänenuhren der PTB, CSF1 und CSF2, mit der Frequenz der Fontänenuhr FCs2 des National Research Council Canada (NRC) verglichen. Dazu wurde ein spezielles GPS-Verfahren, Precise Point Positioning with carrier-phase integer Ambiguity Resolution (PPP-AR), verwendet, das gegenüber herkömmlichen GPS-Vergleichsverfahren ein deutlich reduziertes Rauschen aufweist. Die Frequenzinstabilität dieses Verfahrens ermöglicht es, bei Mittelungszeiten von einem bzw. sieben Tagen statistische Unsicherheiten von 7×10-16 bzw. 1×10-16 (Allan-Standardabweichung) und bei Mittelungszeiten von 20 bis 30 Tagen den mittleren bis niedrigen 10-17-Bereich zu erreichen. Der Vergleich der Fontänenuhren erfolgte über insgesamt 135 Tage parallel über PPP-AR und das herkömmliche GPS-PPP Verfahren, das im Bereich von 1×10-16 limitierend ist. Im Ergebnis stimmen die Frequenzen der drei Fontänenuhren im Rahmen der Unsicherheiten auf wenige 10-16 überein, wobei die gemessenen Frequenzdifferenzen deutlich unter der kombinierten systematischen Unsicherheit liegen. Bei Verwendung des PPP-AR Verfahrens wurden zudem Gesamtunsicherheiten der Vergleiche erreicht, die – auch bedingt durch die lange Messdauer und die niedrigen systematischen Unsicherheiten der drei beteiligten Fontänenuhren – bislang erzielte Unsicherheiten bei Fernvergleichen von Fontänenuhren unterbieten.
Veröffentlichung:
B. Jian, S. Beattie, S. Weyers, J. Rahm, B. Donahue and M. Gertsvolf, “GPS PPP-AR frequency transfer and its application for comparing atomic fountain primary frequency standards between NRC and PTB”, Metrologia 60, 065002 (2023)
doi.org/10.1088/1681-7575/acfa04