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Zeit- und Frequenzvergleiche

Damit es möglich ist, die koordinierte Weltzeit (UTC) zu berechnen, sind Zeit- und Frequenzvergleiche zwischen geografisch weit entfernten Uhren nötig. Diese Vergleiche stellen einen wesentlichen Teil der Zeit- und Frequenzmetrologie dar. Weltweit kommen verschiedene Methoden hierfür zum Einsatz. Grundsätzliche unterscheidet man zwischen Einweg- und Zweiweg-Methoden.

Einweg-Methoden

Bei Einweg-Methoden empfangen die beteiligten Stationen ein gemeinsames Signal und zeichnen den Stand der zu vergleichenden Uhr beim Eintreffen des Signales auf. Werden anschliessend die Daten ausgetauscht, kann auf den Uhrenunterschied zum Zeitpunkt der Messung geschlossen werden. Da die involvierten Stationen lediglich Signale empfangen müssen, sind Einweg-Methoden meist mit wenig Aufwand umzusetzen. Allerdings sind sie in der Genauigkeit beschränkt, da die Laufzeit des gemeinsamen Signals zu den verschiedenen Stationen unterschiedlich sein kann. Weit verbreitet ist die Nutzung von GPS als gemeinsames Signal.

Zweiweg-Methoden

Bei Zweiweg-Methoden werden die Laufzeiten zwischen den Partnerstationen gemessen und können somit korrigiert werden. Alle involvierten Stationen müssen über Empfangs- und Sendemöglichkeiten verfügen. Zweiweg-Methoden sind vom Aufbau her aufwändiger als Einweg-Methoden, erlauben aber die Uhren mit grösserer Genauigkeit zu vergleichen. Routinemässig angewendet wird die Zweiweg-Methode über kommerzielle Telekommunikations-Satelliten.

Vergleichsmethoden am METAS Für den Vergleich seiner Uhren mit denen anderer Zeitinstitute und somit für das Einbinden der METAS-Uhren in die koordinierte Weltzeit UTC ist METAS mit verschiedenen Zeit- und Frequenzvergleichs-Methoden ausgerüstet.

GPS Common View Als Einweg-Methode betreibt METAS einen Multikanal GPS Common View Empfänger für den Vergleich seiner Uhren mit anderen Zeitinstituten. Die anfallenden Daten werden regelmässig ans BIPM übermittelt und stehen dort auf dem FTP-Server zur Verfügung.   GPS Carrier Phase Zusammen mit dem Astronomischen Institut der Universität Bern (AIUB) hat METAS eine Zeit- und Frequenztransfer-Methode entwickelt, die eine bessere Kurzzeit-Stabilität als GPS Common View aufweist. Für die Umsetzung dieser Einweg-Methode bedarf es eines Netzwerkes von Stationen, die alle mit geodätischen Empfängern den GPS-Code und die GPS-Trägerphase gegenüber den lokalen Uhren vergleichen. In einem Post-Processing werden anschliessend die einzelnen Uhrenunterschiede berechnet. Die hierzu nötigen Satelliten-Orbit-Daten werden vom International GNSS Service (IGS) zur Verfügung gestellt. METAS beherbergt auf dem Dach einen IGS-Site (WAB2 ) und steuert somit ebenfalls Daten für den IGS bei.   TWSTFT METAS verfügt über eine Zweiweg-Station für den Vergleich seiner Uhren mit anderen Zeitinstituten über Telekommunikations-Satelliten (Two Way Satellite Time and Frequency Transfer, TWSTFT). Seit Januar 2005 nimmt METAS täglich an TWSTFT-Messungen im Rahmen der internationalen Arbeitsgruppe des CCTF (Comité consultatif du temps et des fréquences) teil.     Detaillierte Beschreibung des TWSTFT-Aufbaus am METAS (170 kB)