2 avril 2015
L’échelle de temps UTC(OP) est la réalisation temps réel pour la France de l’UTC. Cette échelle de temps est à la base du temps légal Français. Elle constitue également le pivot pour les contributions françaises aux échelles de temps internationales (données d’horloges commerciales, étalonnages par les étalons primaires de fréquence). UTC(OP) a été notablement amélioré ces dernières années. Son fonctionnement est maintenant basé sur un maser à hydrogène dont le signal de sortie est piloté en fréquence au moyen d’un micro-déphaseur grâce aux étalonnages des fontaines atomiques. Les corrections de fréquence sont déterminées et appliquées automatiquement chaque jour. La première composante des corrections exploite les traitements automatiques des données des fontaines atomiques FO1, FO2 et FOM. Une interpolation linéaire sur les 20 derniers jours de données permet d’estimer la fréquence courante du maser. La seconde composante utilise la circulaire T publiée chaque mois. A partir des écarts UTC – UTC(OP), on estime un ajustement fin en fréquence, de façon, d’une part, à annuler la pente de UTC – UTC(OP), et d’autre part à réduire de moitié l’écart de phase entre UTC et UTC(OP) au cours du mois suivant. Cette correction de fréquence est typiquement de l’ordre de 10-15 ou 10-16.
Cette nouvelle méthode, mise en place en octobre 2012, a permis une nette amélioration de UTC(OP). En effet, depuis sa mise en place, l’écart |UTC – UTC(OP)| est de l’ordre de quelques ns, ce qui place l’échelle de temps parmi les 3 meilleurs UTC(k) réalisés dans le monde. Les graphiques ci-dessous présentent la comparaison de différents UTC(k), dont UTC(OP) en noir, à l’UTC, ainsi que les TDev associées. UTC(OP) reste l’une des meilleures réalisations temps-réel de l’UTC, avec UTC(PTB), qui est le pivot pour le raccordement des laboratoires contribuant au TAI et UTC(USNO), qui dispose du nombre le plus important d’horloges atomiques commerciales incluses dans le calcul de EAL.
UTC(OP) est pour l’instant réalisé à l’aide d’un micro-déphaseur commercial d’ancienne génération fonctionnant à 5 MHz. Afin d’améliorer la robustesse et le bruit court terme, nous avons développé des micro-déphaseurs fonctionnant à 100 MHz, en collaboration avec la société SKK Electronics. Le bruit de cet instrument correspond à un écart type d’Allan à 1 seconde de 1 ou 2 x 10-14, même pour des corrections de fréquence de l’ordre de 10-12, ce qui est complètement négligeable par rapport au bruit d’un maser à hydrogène. Nous développons également un commutateur permettant de basculer entre les signaux issus de deux micro-déphaseurs, avec des fluctuations de phase et d’amplitude négligeable. Ces instruments devraient être mis en place prochainement afin de mettre en place une chaîne de génération de UTC(OP) redondante.
Ces développements bénéficient à un grand nombre d’activités du laboratoire :
Activités opérationnelles (dissémination du temps légal, raccordement des laboratoires Français, …)
Contributions aux échelles de temps internationales (TAI, UTC, UTCr) calculées par le BIPM
Contributions aux projets européens de navigation par satellites GALILEO et EGNOS
Tests de nouvelles techniques de transfert de temps et de fréquence
Mission spatiale ACES/PHARAO