Forum: HF, Funk und Felder 10MHz Frequenznormal - Rubidium oder GPS Disciplined?


von N. K. (bennjo)


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Hallo allerseits,

ich möchte demnächst 0,28ppm VCTCXOs abstimmen. Hierfür habe ich einen 
53131A mit Ofen (Option 010).

Datenblatt hier: 
http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5967-6039EN.pdf

Der Drift liegt laut Datenblatt bei 0,015ppm/Monat. Nach einem Jahr also 
schon im Bereich meiner Abstimmung!

Generell habe ich außer dem Counter keinerlei zweite Referenz mit einer 
solchen Genauigkeit hier. Allein schon für das gute Gewissen, hätte ich 
gerne eine Möglichkeit den Counter zu überprüfen. Ich denke daher über 
die Anschaffung eines 10MHz Frequenznormals nach. Entweder ein billiges 
Rubidium zum regelmäßigen "kalibrieren" des Counters oder gleich eine 
GPS disciplined clock. Hätte durchaus noch einige Geräte mit 10MHz 
Eingang hier, die dann natürlich auch versorgt werden würden.

Fragen:

1) Kann man sich blind auf den OCXO im Counter verlassen?
2) Rubidium oder GPS?
3) Nur ein (Rubidium-)Oszillator zum prüfen des Counters oder gleich das 
ganze Labor mit 10MHz (von GPS) versorgen?
4) Kann hier jemand ein bestimmtes Normal oder GPS Empfänger empfehlen?

Gruß,
Nikias

: Bearbeitet durch User
von Pumuckl (Gast)


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Du lesen:

www.ulrich-bangert.de/AMSAT-Journal.pdf

von Pumuckl (Gast)


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von Purzel H. (hacky)


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Was ist nicht gut an einem Fehler von 0.28ppm ? Ein Furz....

von N. K. (bennjo)


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@Hacky:

Es kommt auf die Anwendung an. Es geht um präzise Zeitmessung. Der 
VCTCXO hat +-4.6ppm Herstellungs- und davon durch den Reflow-Prozess 
+-1ppm Toleranz.

Worst case wären das knapp 2/100tel pro Stunde. Alle zwei Tage 1 
Sekunde.

Die Absolute Frequenz muss daher nach dem Löten per Trimmer kalibriert 
werden. Die Langzeitstabilität ist 0.28ppm. Also ist das Ziel möglichst 
auf 0.28ppm genau zu kalibrieren.

Es geht um diesen VCTCXO: http://www.conwin.com/datasheets/tx/tx176.pdf

Gruß,
Nikias

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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N. K. schrieb:

> Der Drift liegt laut Datenblatt bei 0,015ppm/Monat. Nach einem Jahr also
> schon im Bereich meiner Abstimmung!

Aber nur, wenn er das ganze Jahr lang konstant in die gleiche Richtung
driftet. ;-)

> 2) Rubidium oder GPS?

Musst du mehr oder minder selbst wissen.  GPS kann natürlich genauer
werden (basiert auf einem Cs-Normal), dafür ist erstens die Hardware
noch teurer (zumindest im Vergleich zu einem gebrauchten Rb-Normal,
was für deinen Zweck sicher mehr als genug wäre) und zweitens
aufwändiger, denn man muss eine Antenne dafür installieren können.

> 3) Nur ein (Rubidium-)Oszillator zum prüfen des
> Counters oder gleich das ganze Labor mit 10MHz (von GPS) versorgen?

Das dürfte im Aufwand dann nochmal wenigstens eine Größenordnung mehr
sein.

von Wolfgang (Gast)


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Jörg Wunsch schrieb:
> GPS kann natürlich genauer
> werden (basiert auf einem Cs-Normal), dafür ist erstens die Hardware
> noch teurer (zumindest im Vergleich zu einem gebrauchten Rb-Normal,
> was für deinen Zweck sicher mehr als genug wäre) und zweitens
> aufwändiger, denn man muss eine Antenne dafür installieren können.

Reicht es für Kalibierung nicht aus, den 1PPS Ausgang eines gängigen 
GPS-Moduls anzugucken. Der sollte doch auf 1µs stehen.

von Gerd E. (robberknight)


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Wolfgang schrieb:
> Reicht es für Kalibierung nicht aus, den 1PPS Ausgang eines gängigen
> GPS-Moduls anzugucken. Der sollte doch auf 1µs stehen.

Der 1pps-Ausgang wird von dem IC des GPS-Moduls erzeugt, und zwar nach 
dem internen Takt des ICs. Der 1pps-Ausgang wird nach Ablauf der realen, 
GPS-genauen Sekunde einfach auf der nächsten Flanke des IC-Taktes 
ausgegeben. Da der IC-Takt "mächtig" jittert, tut es auch der 1pps. 
Bessere Module geben die Differenz per NMEA aus, das für eine 
Kalibrierung sinnvoll auszuwerten ist aber aufwendiger.

Wenn die Montage einer externen Antenne mit freiem Blick auf einen 
großen Teil des Himmels kein unlösbares Problem darstellt, würde ich GPS 
empfehlen. Das ist für den längeren Zeitraum stabiler, Rubidium ist es 
für kurze Zeiträume von ein paar Minuten.

Es gibt auf ebay gebrauchte Trimble Thunderbolt-Module. Damit ist es 
recht einfach und günstig eine gute 10MHz-GPS-Referenz zu bekommen.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Gerd E. schrieb:
> Das ist für den längeren Zeitraum stabiler, Rubidium ist es für kurze
> Zeiträume von ein paar Minuten.

Wobei beide deutlich mehr als eine Größenordnung besser sind als das,
was sich der TE wünscht (1E-7).

von Jagt den Troll raus !! (Gast)


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>@Hacky:
>
>Es kommt auf die Anwendung an. Es geht um präzise Zeitmessung. Der
>VCTCXO hat +-4.6ppm Herstellungs- und davon durch den Reflow-Prozess
>+-1ppm Toleranz.

Und das Ganze bringt ? Wozu muss deine Frequenz/Zaehler genauer sein als 
irgend ein Limit ?

von N. K. (bennjo)


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Jagt den Troll raus !! schrieb:
> Und das Ganze bringt ? Wozu muss deine Frequenz/Zaehler genauer sein als
> irgend ein Limit ?

Wie gesagt, es muss eine Zeit gemessen werden.

In meiner Anwendung ist 1ppm Gangunterschied von einem Gerät zum 
nächsten die absolute Obergrenze bei -40..85C. Dies entspricht dann 
1/100tel alle 2,7h.

Die Geräte haben bis zu 10 Jahre Lebensdauer und müssen ggf. sogar 
nachkalibriert werden.

Gruß,
Nikias

: Bearbeitet durch User
von HaraldDräger (Gast)


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Eventuell hilft folgendes weiter:

Es gibt einen amerikanischen Zeitzeichensender, der auf genau 10MHz 
sendet und hier in den Dämmerungsphasen und z.T. auch Tagsüber gut zu 
empfangen ist.
http://de.wikipedia.org/wiki/WWV_%28Zeitzeichensender%29

An diesem könntest du deinen Ofen kalibrieren (oder wenigstens die 
Abweichung bestimmen).

Um diesen Sender zu finden, suchst du am besten erst den hier gut zu 
empfangenden russischen Zeitzeichensender (sendet ein charakteristisches 
Zeitzeichen) auf 9,996MHz und suchst dann genau 4kHz höher nach dem 
amerikanischen Sender.
http://de.wikipedia.org/wiki/RWM_%28Zeitzeichensender%29

Als Spectrum Analyzer kannst du die Soundkarte eines PCs am 
Empfängerausgang verwenden zusammen mit dem Programm SPECTRAN V2.0.


Hier gibt es mehr Erklärungen zum Thema:
Beitrag "Re: einfacher 20m-CW-Sender mit AD9850 und MOSFET"

von Gudrun (Gast)


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Ich habe eine Zeit das hier betrieben:
http://www.k7jrl.com/pub/manuals/rohdeschwarz/xsrm/
Das war ein Rubidium mit DCF 77 Synchronisation. Ich hatte den Filter 
auf ca. 30 Tage eingestellt.
Als ich zwei frisch klibrierte Rubidum Normale bekommen habe, habe ich 
sie mit einenem Frequency Difference Multiplier ans XSRM geschalten. Die 
Abweichung war kleiner 1E-10.
Ein Hinweis: Das Ruidium Normal ist nur langzeitstabil. Wenn Du auch 
eine Kurzzeitstabilität haben willst, brauchst Du einen Quarzoszillator. 
Wenn man den Quarzoszillator mittels PLL ans Rubidium bindet, hast Du 
fast alle Vorteile aus beide Welten. Wenn Du die Alterung des Rubidium 
noch weghaben willst, synchroniere dieses mit GPS oder DCF77 oder 
ähnlich langzeitstabilen.

von m.n. (Gast)


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Gerd E. schrieb:
> Da der IC-Takt "mächtig" jittert, tut es auch der 1pps.

Bei meinen Erfahrungen mit einem pps-Ausgang eines EM406A lag der Jitter 
bei < 60ns, was für einen Abgleich auf 0,x ppm völlig ausreichend ist, 
wenn man zudem noch über ein paar Sekunden mittelt.
Da es hier um 'ppm' und nicht um 'ppb' geht, verstehe ich das Problem 
hinter der Frage nicht.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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HaraldDräger schrieb:
> Es gibt einen amerikanischen Zeitzeichensender, der auf genau 10MHz
> sendet und hier in den Dämmerungsphasen und z.T. auch Tagsüber gut zu
> empfangen ist.

Naja, den Aufwand zu treiben, lohnt heutzutage aber angesichts der
preiswerten gebrauchten Rb-Normale und GPS-Referenzempfänger wirklich
nicht mehr, zumal man die Variabilität der Ionosphäre nicht
unterschätzen sollte.

Gudrun schrieb:
> Ein Hinweis: Das Ruidium Normal ist nur langzeitstabil. Wenn Du auch
> eine Kurzzeitstabilität haben willst, brauchst Du einen Quarzoszillator.

Huh?  Übliche Rb-Normale enthalten bereits einen OCXO, der dann von
der Rb-Lampe diszipliniert wird.  Warum sollte das Verhalten dann
durch nachschalten eines weiteren Quarzoszillators besser werden?

von Wolfgang (Gast)


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Gerd E. schrieb:
> Der 1pps-Ausgang wird nach Ablauf der realen,
> GPS-genauen Sekunde einfach auf der nächsten Flanke des IC-Taktes
> ausgegeben. Da der IC-Takt "mächtig" jittert, tut es auch der 1pps.

Wenn man die Lage des 1pps Pulses alle Stunde mal mit der eigenen 
Referenz vergleicht, sollte der Jitter nicht soooh schlimm stören.

Jörg Wunsch schrieb:
> ... zumal man die Variabilität der Ionosphäre nicht unterschätzen sollte.

Dagegen hilft SBAS schon deutlich. Wenn der GPS Empfänger mit EGNOS o.ä. 
die Position auf 3m genau hingerechnet bekommt, sollte sich die interne 
Zeitbestimmung auch in dem Genauigkeitsrahmen (i.e. 3m/c=10ns) bewegen.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Wolfgang schrieb:
>> ... zumal man die Variabilität der Ionosphäre nicht unterschätzen
>> sollte.
>
> Dagegen hilft SBAS schon deutlich. Wenn der GPS Empfänger

Wir reden über zwei unterschiedliche Dinge.  Du über einen
GPS-Empfänger, ich über den Empfang des Zeitsignals von WWV bzw. WWVH
auf Kurzwelle, was natürlich nur über Ionosphärenreflektion möglich
ist in Europa.

von N. K. (bennjo)


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Hallo Allereits,

vielen Dank euch allen - vor allem aber "Pumuckl" für die Dokumente. Die 
haben mir tatsächlich einen interssanten Einblick in das Thema gegeben.


Ich tendiere nun dazu dieses Labor-Rubidium-Normal zu beschaffen: 
http://www.gigatest.net/datum/PRFSDS.pdf
Das gibt es gebraucht inklusive Kalibrierung einigermaßen günstig für um 
die 500€ und ist nach 6min bei 10e-9, zwei Größenordnungen über meiner 
10e-7 Anforderung.

GPS fällt für mich wegen Antenne und Kosten von fertigen Laborlösungen 
eher weg. Das hier habe ich als günstigstes gefunden: 
http://www.sglabs.it/en/product.php?s=hp-agilent-z3805a-58503a&id=1385

Gruß,
Nikias

von Peter (Gast)


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Hallo

Sieh Dir mal folgende Seite an.

http://www.jrmiller.demon.co.uk/projects/ministd/frqstd.htm

Der James Miller ( G3RUH ) hat genau das, was Du brauchst.
Setz Dich mal mit ihm in Verbindung und frage einfach mal an.

Ich habe damals mein GPS Normal selber gebaut und sogar einen VCO 
günstig von ihm bekommen.

Mich hat das ganze umgerechnet 150 Euro gekostet.

Ich stabilisiere meinen Mutteroszillator ( Schomadl Dekade ) für die 
Funkanlage damit. Funktioniert seit Jahren einwandfrei.

Gruß

Peter ( DF2CN )

von N. K. (bennjo)


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Hallo Peter,

danke für den Tip, sieht in der Tat interessant aus. Habe jetzt aber 
schon ein gebrauchten, aber kalibrierten Rubidium Laborstandard gekauft.

Gruß,
Nikias

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