Stabilité temporelle et fréquentielle des oscillateurs : modèles

Le temps et les fréquences sont les grandeurs physiques mesurées et générées avec la plus grande précision, loin s’en faut, ce qui a conduit à relier la définition de plusieurs autres grandeurs physiques à la définition de la seconde.

La première conséquence de cette extrême précision se traduit par la quantité sans cesse croissante de systèmes utilisant des étalons de fréquence, qu’il s’agisse d’oscillateurs à quartz ou d’horloges atomiques. Parmi les divers secteurs concernés, on peut citer, outre les applications de métrologie, les télécommunications, le positionnement (GPS, Galileo) mais aussi toutes les applications domestiques utilisant la stabilité d’un oscillateur directement (chaînes hi-fi, micro-ordinateurs, etc.) ou indirectement (thermomètres à quartz, balances électroniques, etc.).

La seconde conséquence concerne la métrologie du temps et des fréquences qui est extrêmement exigeante du point de vue de la rigueur dans le choix des quantités pertinentes permettant de caractériser la stabilité des oscillateurs ainsi que dans la définition des méthodes d’analyse. C’est pourquoi il nous a semblé nécessaire de consacrer deux dossiers à l’arrière-plan scientifique qui sous-tend toute la métrologie « temps-fréquence ». Le premier est consacré à la présentation des modèles Stabilité temporelle et fréquentielle des oscillateurs : modèles, le second à celle des outils d’analyse Stabilité temporelle et fréquentielle des oscillateurs : outils d’analyse. Par conséquent, il s’agit de textes plutôt théoriques, même si nous avons tenu à illustrer par des exemples concrets l’estimation de la stabilité des oscillateurs. C’est ici que sont définis tous les concepts qui permettront la lecture des autres textes plus expérimentaux qui lui font suite : « Génération de temps et de fréquences » [R 1 780] et « Instrumentation temps-fréquence » [R 1 785].