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RÉSUMÉ
Cet article traite des générations de fréquence présentes notamment dans les oscillateurs et les horloges haut de gamme, et qui trouvent leur application dans des domaines s'étendant de la métrologie à la physique fondamentale. Sont détaillés les principes de fonctionnement et les performances des oscillateurs électroniques (modèle simple et caractéristiques), des oscillateurs à quartz (résonateur, circuits, matériaux et performances), des oscillateurs micro-ondes (à résonateur diélectrique céramique et à résonateur saphir), et pour finir des horloges atomiques (généralités et principes physiques, fontaine atomique, horloge à jet de césium, horloge CPT, maser à hydrogène, horloge à ions mercure, etc).
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This article treats frequency generation notably in oscillators and high-end timepieces, and their application in areas ranging from metrology to basic physics. Described in detail are: the main operating principles and performances of electronic oscillators (simple and typical model), quartz oscillators (resonators, circuits, hardware and performances), microwave oscillators (ceramic dielectric resonator and sapphire resonator) and atomic clocks (physics generalities and principles, atomic fountain, cesium beam clock, CPT clock, hydrogen maser, mercury ion clock, etc.).
Auteur(s)
-
Vincent GIORDANO : Directeur de recherche LPMO, CNRS associé à l'université de Franche-Comté
INTRODUCTION
Ce dossier décrit les principes de fonctionnement et les performances typiques des oscillateurs et des horloges haut de gamme qui sont utilisés comme références de temps et de fréquence dans différentes applications. Ces dernières concernent des domaines très variés, allant de la métrologie et de la physique fondamentale, à des domaines plus appliqués : télécommunication, systèmes RADAR, navigation et localisation par satellites, ...
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3. Oscillateurs micro-ondes
3.1 Oscillateurs à résonateur diélectrique céramique
Dans le domaine des micro-ondes, le type de résonateur le plus employé est le résonateur diélectrique. Il est constitué, le plus souvent, d'un petit cylindre, taillé dans une céramique à haute permittivité. La forte discontinuité de la permittivité, aux interfaces de ce cylindre, assure un confinement efficace du champ électromagnétique dans la céramique. On utilise préférentiellement un mode de résonance noté TE 01 δ, dont la figure 25 représente les lignes de champs.
Une formule approximative donne la fréquence de résonance de mode TE 01 δ, en fonction de la permittivité relative ε r du matériau, et des dimensions géométriques du cylindre.
avec :
- D :
- diamètre (en mm),
- a :
- hauteur du cylindre (en mm).
Cette formule permet de calculer, à 2 % près, la fréquence de résonance d'un résonateur diélectrique caractérisé par et . Il est possible, en utilisant des méthodes numériques, de déterminer ν 0 avec une plus grande précision [29].
Le résonateur diélectrique est bien adapté aux technologies planaires utilisées pour la fabrication de circuits hyperfréquences. La figure 26 schématise la réalisation d'un Oscillateur à Résonateur Diélectrique (ORD). Le...
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Oscillateurs micro-ondes
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Horlogerie et Chronométrie
-
The Atomic Clock
-
Atomic standard of frequency and time interval
-
Les fondements de la mesure du temps
-
Time measurement at the Millenium
-
A historical review of atomic frequency standards used in space systems
-
...
1 Constructeurs et fournisseurs
(liste non exhaustive)
• Symmetricom Inc. : http://www.symmetricom.com/
• Temex Time : http://www.temextime.com
• Stanford Research Systems, Inc. : http://www.thinkSRS.com
• Frequency Electronics Inc. : http://www.freqelec.com/
• Kernco Inc. : http://www.kernco.com/
• QuartzLock : http://www.quartzlock.com/
• Anritsu : http://www.anritsu.com/
• Wenzel Associates, Inc. : http://www.wenzel.com
• Oscilloquartz : http://www.oscilloquartz.com/
• C-MAC : https://cmac.com/2146-2/
HAUT DE PAGE
(liste non exhaustive)
France• Laboratoire National de Métrologie et d'Essais (LNE) : http://www.lne.fr
• Observatoire de Paris, Dpt. SYRTE : http://syrte.obspm.fr
• Institut FEMTO-ST : http://www.femto-st.fr...
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