**Revue française de métrologie


n° 24, Vol. 2010-4, 9-22, DOI : 10.1051/rfm/2010008

Conception, réalisation et utilisation d’un simulateur de satellite dans une station deux voies de comparaison d’horloges par satellite.

Design, realization and application of a satellite simulator in a two-way satellite time and frequency transfer station.

 

Joseph ACHKAR

LNE-SYRTE, Observatoire de Paris, 61 Avenue de l’Observatoire, 75014 Paris, France, joseph.achkar@obspm.fr.

Résumé : Le laboratoire national de métrologie pour le domaine tempsfréquences LNE-SYRTE a développé un simulateur de satellite microonde afin de déterminer le retard différentiel (et sa variation dans le temps) dans sa station terrienne deux voies. Un tel dispositif est de plus en plus recommandé par le groupe de travail TWSTFT du CCTF dans le but de mieux évaluer la variation du retard différentiel d’une station terrienne entre deux campagnes d’étalonnages consécutives. À côté de quelques rares simulateurs commercialement disponibles et basés sur une conception du VSL, nous avons développé un nouveau dispositif d’étalonnage avec au moins deux concepts différents de ceux déjà publiés dans la littérature : un processus plus rapide pour l’étalonnage des retards et une caractérisation de ses retards internes en utilisant un analyseur de réseau vectoriel micro-onde (ARVM). La partie clé de ce simulateur est l’utilisation d’un mélangeur micro-onde doublement équilibré et sa caractérisation en terme de retard absolu ; celui-ci exige un système de mesure spécifique comme un ARVM permettant d’appliquer la technique de calibrage vectorielle par mélange en utilisant un ensemble « mélangeur/filtre » caractérisé en tant qu’« étalon » en liaison directe. Des mesures et incertitudes associées faites avec l’ARVM sont décrites dans ce papier. Elles sont complétées par des mesures effectuées avec le modem SATRE pendant des sessions d’étalonnage dédiées dans le but d’évaluer également les performances de l’ensemble du système en bruit (stabilité).

Abstract: The French national metrology institute for time and frequency LNE-SYRTE has developed a new microwave satellite simulator to be used for the determination and monitoring of the delay difference in the Ku-band two-way satellite time and frequency transfer (TWSTFT) earth station. Such a device is more and more recommended by the CCTF working group on TWSTFT in order to better evaluate the ground station delay difference between two consecutive calibration campaigns. Besides few simulators commercially available and based on the VSL design, we have realized a new calibration device with at least two different concepts from those currently in use : a faster delay calibration process and a characterization of its internal delays using a microwave vector network analyzer (MVNA). The key component of this simulator is the use of a double-balanced microwave mixer and its characterization in terms of absolute delay; it requires a specific measurement system such as an MVNA allowing a vector mixer calibration technique with the use of a characterized mixer/filter as a through standard. The measurements and related uncertainties done with the MVNA are described in this paper. They are completed with those given by the SATRE modem during calibration sessions in order to perform the instability in noise of the whole system.

Mots clés : TWSTFT, modem satre, simulateur de satellite, comparaison d’horloges atomiques, analyseur de réseau vectoriel, étalonnage, stabilité, retard, paramètres s, bilan d’incertitudes.

Key words: TWSTFT, satre modem, satellite simulator, atomic clocks comparison, vector network analyzer, calibration, stability, delay, s parameters, uncertainty budget.


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