(Fr.: étalon de fréquence; Du.: Frequenznormal; Eng.: frequency standard), in principe een oscillator die een frequentie van zeer grote nauwkeurigheid en stabiliteit opwekt.
Frequentiestandaarden worden gebruikt bij het ijken van andere, minder nauwkeurige signaalbronnen. Moderne frequentiestandaarden leiden hun uitgangsfrequenties af van fysische verschijnselen die een zeer nauwkeurig gedefinieerde trillingsfrequentie bezitten die (nagenoeg) niet wordt beïnvloed door uitwendige omstandigheden. Tot deze categorie behoren resonantieverschijnselen die optreden bij overgangen tussen verschillende energieniveaus van atomen. De praktische bruikbare frequenties liggen in het algemeen in het gigahertzgebied.
Bij de uitvoering van een dergelijke atoomstandaard maakt men gebruik van een nauwkeurige en stabiele kwartsoscillator die een frequentie opwekt van 5 MHz. De oscillatorfrequentie is door een regelspanning over een zeer klein gebied regelbaar. Deze frequentie wordt door vermenigvuldigingsschakelingen (zie Frequentievermenigvuldiging) vergroot tot de resonantiefrequentie van de gebruikte atomen en toegevoerd aan een resonator waarbinnen zich de atomen bevinden. Door het wisselende elektrische veld binnen de resonator kunnen elektronen binnen de atomen op een ander energieniveau worden gebracht (aangeslagen). Gaat de frequentie van de variaties van het elektrische veld iets afwijken van de resonantiefrequentie van de atomen, dan worden minder atomen aangeslagen, hetgeen een regelspanning op een detector ten gevolge heeft. Deze regelspanning wordt aan de kwartsoscillator toegevoerd en verschuift de oscillatorfrequentie zodanig dat de getransformeerde frequentie weer exact samenvalt met de resonantiefrequentie van het atoom. Op deze wijze wordt de frequentie van de kwartsoscillator gekoppeld met de resonantie binnen het atoom en wordt de uitgangsfrequentie constant gehouden. Door elektronische frequentiedelers en -vermenigvuldigers worden de gewenste uitgangsfrequenties weer afgeleid van de oscillatorfrequentie van 5 MHz.
De meest stabiele frequentiestandaard is de waterstofstandaard die gebruik maakt van de resonantiefrequentie van H-atomen. Hiervan bedraagt de lange-duurstabiliteit 1 op 1012...1013, d.w.z. dat overeenkomstige standaarden over lange perioden (bijv. een jaar) geen grotere afwijkingen vertonen dan 1 op 1012...1013, hetgeen neerkomt op 1 seconde in ca. 30.000 resp. 300.000 jaar. De waterstofstandaard is echter tevens de meest gecompliceerde en komt slechts in enkele gespecialiseerde laboratoria voor. Een meer uitgebreide toepassing vindt de cesiumstandaard waarbij een smalle bundel Cs-atomen door de resonatorkring wordt geschoten. De stabiliteit van deze standaard bedraagt 1 op 1011...1012.
Wegens hun grotere nauwkeurigheid beschouwt men de waterstof- en cesiumstandaarden als primaire standaarden. Iets minder nauwkeurig en aanzienlijk goedkoper is de rubidiumstandaard, waarbij de resonantiefrequentie van de energieovergangen in rubidiumgas als referentie dient. Ten gevolge van verouderingsverschijnselen vertonen rubidiumstandaarden een gering verloop in frequentie van 1 op 1010...1011 per maand, waardoor de nauwkeurigheid wat geringer is (secundaire standaarden).
Naast het verloop over lange perioden is ook van belang de korte-duurstabiliteit, die wordt bepaald door kortdurende kleine fase- en frequentievariaties (jitter) veroorzaakt door ruisvormige verschijnselen in de elektronische componenten. Een goede onderdrukking van ruis in de schakelingen waarin de frequentiestandaard is opgenomen (gebruik van filters, ruisarme componenten) is nodig voor een gunstige korte-duurstabiliteit.
Standaardfrequenties vinden niet alleen toepassing voor het ijken van andere trillingsbronnen, maar tevens voor het meten van de tijd. Zo kan een verdergaande frequentiedeling tot bijv. 50 Hz of 1 Hz worden toegepast voor de sturing van klokken, waarbij een zeer stabiele tijdschaal wordt verkregen (atoomtijd). De definitie van de seconde is daarom gekoppeld aan de resonantiefrequentie van cesiumatomen: een seconde is de tijdsduur waarin 9.192.631.770 trillingen voorkomen die door cesiumatomen bij een bepaalde energieovergang worden opgewekt. Naast nauwkeurig gedefinieerde tijdafstanden (atoomseconden) moet een dergelijke tijdschaal ook een nauwkeurig gedefinieerd nulpunt (tijdaanwijzing) bezitten. Dit wordt gerefereerd aan de astronomische tijd.