1873 yılında İskoç fizikçi James Clerk Maxwell, daha hassas bir zaman ölçüm yöntemi önerdi:
“Daha evrensel bir zaman birimi, bir uzunluk birimi olarak alınan belirli bir ışık türünün dalga boyuna karşılık gelen titreşim süresi alınarak bulunabilir.”
1955 yılında İngiltere Ulusal Fizik Laboratuvarı’nda Louis Essen, Jack Parry ile ilk pratik ve son derece hassas atom saatini geliştirdi. Bu çığır açan buluş, zamanın olağanüstü bir hassasiyetle ölçülmesi için sezyum atomlarının titreşimlerini kullanma fikrine dayanıyordu.
Her saat, belirli bir frekans referansına sahiptir; sabit bir ritimde salınan (ileri geri hareket eden) bir nesneye dayanır. Antika bir saatte bu referans, her salınımı bir saniyeye eşit olan sarkaçtır. Ancak sarkaçlar ve diğer herhangi bir obje; üretim hataları, sıcaklık değişimleri, hatta yerçekimi farklılıkları nedeniyle zaman ölçümünde sapmalara neden olabilir.
Teknoloji ilerledikçe, atomların titreşim hareketini frekans referansı olarak kullanmak mümkün hale geldi. Atomlar doğal olarak çok yüksek ve belirli hızlarda titreştiğinden ve aynı elementin atomları (sabit titreşimlerinden dolayı) tam olarak aynı hızda salındığından, atomik titreşimler/salınımlar sarkaçtan çok daha stabil bir alternatif sundu. Doğal olarak kalibre edilen, tekrarlanabilir kesinliğe sahip ve üretim hatalarından etkilenmeyen bu yöntem, zaman ölçümünde devrim yarattı.
Atom saati, içinden elektrik akımı geçtiğinde sabit bir frekansta titreşen bir kuvars kristal osilatörüyle başlar ve bir zaman sinyali üretir. Ancak kuvars kristalinin frekansı, çevresel değişikliklerden veya yaşlanmadan etkilenir, bu da mükemmel doğrulukta ölçüm sağlamak için sık sık ayarlamalar yapılmasını gerektirir.
Sezyum-133 elementi bu durumu kökten değiştirdi. Sezyum atomları belirli bir mikrodalga radyasyonu frekansına maruz kaldığında, sabit ve değişmeyen bir hızda, saniyede 9.192.631.770 kez enerji seviyeleri arasında geçiş yapar. Bu frekans doğanın temel bir özelliğidir, yani asla değişmez. Sezyum-133 elementinin rezonans frekansı, Uluslararası Birimler Sistemi’ne (SI) göre bir saniyenin tanımı olarak kabul edilmiştir.
Kuvars kristal osilatörü titreşerek ilk zaman sinyalini üretir. Saat, sezyum atomlarını mikrodalga radyasyonuna maruz bırakır ve atomların enerji seviyelerini değiştirdiği 9.192.631.770 Hz’lik frekansa ayarlar. Saatin dedektörü, kuvars sinyalini sezyum referansı ile karşılaştırarak herhangi bir sapmayı tespit eder ve bir elektrik darbesi göndererek düzeltir. Bu düzeltme, uzun vadeli hassasiyeti sağlamak için bir geri besleme döngüsü oluşturur.
Sezyum elementi mükemmel bir şekilde çalışsa da kullanım alanlarına bağlı olarak bazı dezavantajlar barındırır. Sezyum saatleri hacimli olabilir ve ek vakum odaları gerektirebilir. Bu nedenle, 1950’lerde rubidyum-87 atom saatleri, sezyum-133 elementine daha küçük, daha uygun maliyetli ve pratik bir alternatif olarak geliştirildi.
- Kompakt & Pratik – Uydu, uçak ve telekomünikasyon sistemleri için idealdir.
- Uygun Maliyet – Sezyum saatlerine kıyasla daha düşük üretim ve bakım maliyetine sahiptir.
- Dayanıklı – Aylarca yeniden kalibrasyon gerektirmeden hassas zaman ölçümü sağlar.
- Ticari Kullanım – Sezyumun uzun vadeli üstün stabilitesine rağmen birçok uygulama için yeterlidir.
- Senkronizasyon – GPS, telekom ve askeri sistemlerde sezyum ile kullanılır.
- Tamamlayıcı Sistem – Sezyum standart referansı sağlarken, rubidyum yedekleme işlevi görür.
Rubidyumun sezyumu nasıl tamamladığına iyi bir örnek, GPS uydularıdır. GPS uyduları, küçük ve enerji tasarruflu oldukları için birden fazla rubidyum atom saati barındırır. Yeryüzünde bulunan sezyum saatleri, uydu saatlerini sürekli olarak düzelterek doğruluğu uzun vadeli sürdürür. Bu kullanım; navigasyon, iletişim ve bilimsel uygulamalar için gereken hassas zaman sinyallerini sağlar.
Safran Navigation and Timing, rubidyum atom saatleri ve osilatörlerinde dünya lideri olarak, zamanlama çözümlerinde hassasiyet ve güvenilirlik sınırlarını zorlamaktadır.
mRO-50 atom saati ve mRO-50 ruggedized, ticari, askeri ve havacılık uygulamalarının güncel standartlarını karşılamak üzere tasarlanmıştır. 1µs altında holdover ve 1 x 10⁻¹⁰’den düşük retrace ile üstün zamanlama hassasiyeti sunar.
Öne Çıkan Özellikler:
✔ Kompakt Boyut – (50.8 x 50.8 x 19.5mm, 51 cc)
✔ Düşük Güç Tüketimi – 0.45W (benzer çözümlerden 10 kat daha verimli)
✔ Geniş Çalışma Sıcaklığı Aralığı – (-40°C ila +80°C)
✔ GNSS Olmayan Ortamlar İçin İdeal – Mobil uygulamalar için mükemmel çözüm
Bu özellikleri sayesinde GNSS sinyallerinin kesildiği ortamlarda güvenilir zamanlama sağlamak için mükemmel bir seçenek sunar.
sRO-5680, ultra düşük gürültü seviyesine sahip GPS/GNSS disiplinli bir rubidyum osilatördür. Dayanıklı, EMI korumalı kompakt tasarımı sayesinde entegre senkronizasyon sunar ve düşük maliyetli bir çözüm olarak öne çıkar.
SmarTiming+® teknolojisi sayesinde GPS, Sezyum, Hidrojen Maser, T1/E1 gibi 1PPS sinyallerini 1ns çözünürlükle senkronize eder. Düşük gürültülü ve ince tasarımıyla uydu haberleşmesi (SATCOM), askeri ve yüksek hassasiyet gerektiren uygulamalar için ideal bir çözümdür:
• Telekom ve veri iletişimi
• Askeri haberleşme ve SATCOM
• Hassas ölçüm cihazları
• Zaman ve frekans sistemleri
Safran’ın space-grade (uzay sertifikalı) kuvars kristalleri, uzay uygulamaları için hayati öneme sahip yüksek stabilite ve hassas frekans kontrolü sağlar. Dayanıklılık için üretilen bu kristaller, zorlu uzay koşullarında bile uzun ömürlü ve yüksek performans sunar.
- GPS/GNSS navigasyon sistemleri
- Sentetik Aralıklı Radar (SAR: Synthetic Aperture Radar) sistemleri
- Uçuş Kılavuzluk Birimleri (FGU: Flight Guidance Unit)
- Görev ve Araştırma Operasyonları (MRO: Mission and Research Operations)
Safran Navigation and Timing, atom saati teknolojisindeki onlarca yıllık uzmanlığıyla, hassas zaman ölçümünü yeniden tanımlayan yenilikçi çözümlerle sektörde liderliğini sürdürüyor.
IMCA’nın güvenilir desteğiyle Safran’ın en son teknoloji zamanlama çözümlerini keşfedin: