衛星雙向傳時


衛星雙向傳時是目前最精準的時頻校核技術之一。此技術的優點是傳時過程中的各項變動因素,如衛星位置、電離層與對流層所造成傳時延遲的變化等,可互相抵銷而取得極佳的精確度,其不確定度可優於0.5奈秒(ns)。以往國際的傳時比對有很長一段時間仰賴GPS共視法。近年來,由於衛星雙向傳時技術可提供較高的精確度,有越來越多國家的標準時頻實驗室利用此技術進行標準時頻的校核工作。目前透過此技術所進行的傳時比對數據,已成為國際度量衡局(BIPM)用來計算國際原子時(TAI)的主要資料之一。

衛星雙向傳時係相隔兩地之時頻實驗室,在同一時間透過同步衛星將其標準信號傳出,並被對方所接收及量測,假設同一時間信號所歷經的路徑延遲是雙向對稱的,此路徑延遲便得以消除進而計算出雙方時間的偏差,達成兩地時間比對之目的。圖一為衛星雙向時頻傳遞示意圖,兩個機構安裝衛星地面站以及時間碼收發機,將標準時間驅動收發機產生展頻碼信號,並且使用標準頻率載波將信號調變至Ku頻之後傳送到商用同步衛星,雙方互相收發信號,藉由交換彼此信號的抵達時間以及頻率偏移量,就能比對兩個機構的標準時間或標準頻率差。

本實驗室目前設置有四座衛星地面站,包括一座1.8米以及三座2.4米Ku頻段衛星地面站,由於天線需架設在高處以免受到建築物之遮蔽,故設置在頂樓,並加強其固定支架以防強風。傳時調變機方面,本實驗室擁有一部NICT SRS(satellite ranging system) modem及SDR(Software-defined radio) modem。主要使用於亞太地區雙向傳時網路,在2021年與韓國KRISS及日本NICT簽署共同研發協議(cooperation research agreement, CRA)進行三方國際傳時比對實驗。 基於傳時技術的發展趨勢及拓展國際合作之考量,本實驗室積極進行衛星雙向傳時合作計劃。在2021年與韓國KRISS及日本NICT簽署共同研發協議(cooperation research agreement, CRA)進行三方國際傳時比對實驗。未來將陸續執行衛星地面站的校正工作,並規劃與歐美鏈路合作進行雙向傳時比對實驗。