Aufbau des Zeit- und Frequenzsystems des Geodätischen Observatoriums Wettzell
Die Aufgaben des Zeit- und Frequenzsystems können in zwei Bereiche unterteilt werden. Erstens die Generierung einer lokalen Zeitskala und zweites die Bereitstellung hochgenauer Frequenzen für die Messsysteme. Der prinzipielle Aufbau des Zeitsystems ist in der nachfolgenden Abbildung dargestellt.
 |
Die lokale Zeitskala UTC-Wettzell wird durch 5 Cäsium Atomuhren vom Typ HP5071 A generiert. Jede dieser Uhren hat ein anderes Gangverhalten, die Unterschiede betragen allerdings nur wenige Nanosekunden pro Tag. Mit Hilfe von Vergleichsmessungen wird die stabilste Cäsium Atomuhr ausgesucht und als "Mastercäsium" bezeichnet. Die Ausgangsfrequenz dieser Uhr von 5 MHz wird über einen Microphase Stepper, der eine Feinabstimmung der Frequenz erlaubt, in einen Zähler (Clockmodul) gespeist. Dieses Masterclockmodul generiert nun die lokale Zeitskala UTC-Wettzell. Mit Hilfe des Microphase Steppers kann die Ausgangsfrequenz des Mastercäsiums so justiert werden, dass das Masterclockmodul eine möglichst geringe Drift zur UTC-Weltzeitskala aufweist. Das Ausgangssignal des Masterclockmoduls von 1 Puls pro Sekunde (pps) wird den GPS-Zeitempfängern zur Verfügung gestellt. So ist es möglich, die lokale Zeitskala UTC-Wettzell mit der internationalen UTC-Weltzeit mit einer Genauigkeit von wenigen Nanosekunden zu vergleichen.
Im Zeitvergleichsmessplatz werden die 1pps-Ausgangssignale der anderen Cäsium Atomuhren mit dem des Mastercäsiums verglichen. Diese Vergleichsmessungen werden automatisch nach einem festen Zeitschema durchgeführt. Diese Messergebnisse ermöglichen die exakte Gangbestimmung jeder Cäsium Atomuhr. Die Messergebnisse werden an das BIPM übermittelt und leisten somit eine Beitrag zur Generierung der UTC-Weltzeit.
Die am Geodätischen Observatorium Wettzell betrieben Messsysteme benötigen im Kurzzeitbereich (gemeint sind hiermit wenige Minuten bis zu einen Tag) eine hochstabile Frequenz. Die Cäsium Atomuhren können diese hochstabile Frequenz auf Grund ihrer physikalischen Wirkungsweise nicht erzeugen. Diese Eigenschaften erfüllen die Wasserstoffmaser , die im Vergleich zu den Cäsium Atomuhren im Langzeitbereich (gemeint sind hiermit Monate und Jahre) eine höhere Drift aufweisen. Die Ausgangsfrequenz der Wasserstoffmaser wird über ein Frequenzverteilungssystem den einzelnen Messsystemen zur Verfügung gestellt. Mit Hilfe von Clockmodulen wird von jedem Wasserstoffmaser wieder ein 1pps-Signal erzeugt und im Zeitvergleichsmessplatz gegen das 1pps Signal des Masterclockmoduls eingemessen. Somit wird von jeden Wasserstoffmaser die Ausgangsfrequenz kontrolliert und das Gangverhalten bestimmt.