Taajuusstandardeja

Taajuusstandardeja tarkoittaa viitteitä, joilla taajuuksia mitataan, hallitaan ja jaetaan luotettavasti. Niiden avulla voidaan ylläpitää yhtenäistä aikaa sekä synkronoida monimutkaisia teknisiä järjestelmi kuten telekommunikaatio-, tietoliikenne- ja navigointiverkot sekä tieteelliset kokeet.

Periaatteeltaan taajuusstandardeja rakennetaan atomien tai molekyylien energiatasojen siirtymien taajuuksien ympärille. Nykyisin käytetyimmät primaariset standardit pohjautuvat cesium-133-atomin hyperfine-siirtymään. Kansainvälisen mittausjärjestön määritelmäsi SI-järjestelmän sekunti määräytyy kyseisen siirtymän taajuuden perusteella (9 192 631 770 Hz). Realisointi tehdään tarkasti kalibroimalla erityisillä kelloilla, kuten cesium-fountain- ja muilla font-kelloilla.

Taajuusstandardeja voidaan luokitella primaarisiin ja sekundaarisiin. Primaariset standardit, kuten Cs-133-fountain-kellot, toimivat epätahyltävänä viitepisteenä ajan mittauksessa. Sekundaariset standardit, kuten rubidium- ja hydrogen maser -kellot, tarjoavat erittäin vakaata taajuutta ja ne sidotaan primaarisiin standardeihin jatkuvalla kalibroinnilla. Tulevaisuudessa optiset kellot, esimerkiksi strontium- tai yttrium-ytterbium -alentimet, osoittavat parempaa vakautta ja tarkkuutta, mutta ne eivät ole vielä korvanneet nykyistä SI-sekuntimme määritelmää.

Aikajakeluun käytetään yhteistä maailmanlaajuista aikajuoksua, jota koordinoivat Kansainvälinen punnusten ja mittausten järjestö BIPM ja sen alaiset elimet kuten Aika- ja Taajuuskomitea. Kansalliset mittauslaitokset ylläpitävät omia taajuusstandardejaan ja osallistuvat kansainväliseen aikajärjestelyyn sekä määräävät lähialueidensa aikaliikenteen. Taajuusstandardeja sovelletaan laajasti esimerkiksi GNSS-pohjaisessa paikannuksessa, verkkotekniikassa ja tieteellisessä tutkimuksessa.