Hallo, ich habe einen HP 53131A Universal Counter (leider ohne Ofen-Option) und einen OCXO, den man Spannungsgesteuert etwas ziehen kann. Zudem habe ich in der Bastelkiste einen alten GPS-Empfänger gefunden, der im Inneren an einer Pfostenleiste auch 1PPS zur Verfügung stellt. Die naheliegende Überlegung ist nun, mit dem GPS Empfänger den OCXO auf die "wahren" 10MHz zu stellen. Die (vielleicht naive) Idee ist nun in den 53131A den OCXO Takt als Referenz einzuspeisen. An den Eingang des Counters würde ich das 1PPS Signal anschließen und die Periodendauer messen. Nun könnte man die Steuerspannung am OCXO solange variieren bis der Counter 1,000 000 000 Sekunden anzeigt. Das Ganze wird aber so ja nicht einfach funktionieren, weil der 1PPS Ausgang des Empfängers jittert. Meine Frage ist nun: Wie komme ich trotzdem an die wahren 10MHz? Bei allem was ich bisher so gelesen habe, sind 1PPS Jitter im Bereich von 100ns wohl normal. Wenn das dann wirklich zu 100ppb Fehler bei einem GPSDO führen würde, dann würde so etwas wahrscheinlich niemand machen. Ich könnte nun sehr lange Mitteln und diesen Mittelwert auf 1,00.. Sekunden bringen. Ich frage mich nur ob der Mittelwert des 1PPS Signals wirklich der wahren Sekunde entspricht oder ob die Periode nicht eigentlich eher immer ein wenig zu lang ist, weil es halt von Signallaufzeiten in der Elektronik abhängt (wobei die ja auch jedesmal da sind und es dann auch evtl. nur verschieben). Vielen Dank und viele Grüße Philipp
Phil schrieb: > Die naheliegende Überlegung ist nun, mit dem GPS Empfänger den OCXO auf > die "wahren" 10MHz zu stellen. http://www.dl4jal.eu/fnormal/fnormal.html > Die (vielleicht naive) Idee ist nun in den 53131A den OCXO Takt als > Referenz einzuspeisen. An den Eingang des Counters würde ich das 1PPS > Signal anschließen und die Periodendauer messen. Nun könnte man die > Steuerspannung am OCXO solange variieren bis der Counter 1,000 000 000 > Sekunden anzeigt. Jop. > Das Ganze wird aber so ja nicht einfach funktionieren, weil der 1PPS > Ausgang des Empfängers jittert. Meine Frage ist nun: Wie komme ich > trotzdem an die wahren 10MHz? Bei allem was ich bisher so gelesen habe, > sind 1PPS Jitter im Bereich von 100ns wohl normal. Wenn das dann > wirklich zu 100ppb Fehler bei einem GPSDO führen würde, dann würde so > etwas wahrscheinlich niemand machen. Der kurzzeitigen Abweichungen mittelt sich über lange Zeit raus. > Ich könnte nun sehr lange Mitteln und diesen Mittelwert auf 1,00.. > Sekunden bringen. Ich frage mich nur ob der Mittelwert des 1PPS Signals > wirklich der wahren Sekunde entspricht oder ob die Periode nicht > eigentlich eher immer ein wenig zu lang ist, weil es halt von > Signallaufzeiten in der Elektronik abhängt (wobei die ja auch jedesmal > da sind und es dann auch evtl. nur verschieben). Genau. Konstante Signallaufzeiten verzögern das Signal nur insgesamt ohne die Frequenz zu verändern. Ein "GPSDOCXO" funktioniert meistens nach dem gleichen Prinzip: - warte bis der OCXO auf Temperatur ist - warte bis das GPS einen Fix hat - regle die Frequenz des Oszillators relativ zu 1PPS über eine Periodendauer von >>1s
Alles klar, dann passten meine Überlegungen ja. Vielen Dank. Was mir aber noch Gedanken macht ist die erreichbare Genauigkeit. Wenn man annimmt, das der Jitter weiss verteilt ist, dann reduziert sich meine Unsicherheit mit der Wurzel der Mittelungen. Also 100 Mittelungen pro extra Digit. Bei meinem Counter müsste ich dann ja 12 Tage mitteln um auf 10 Stellen zu kommen (vorrausgesetzt der OCXO kann die 10 Stellen solange halten). Bei einem HP 53132A (12 Stellen) wäre es dann gar nicht mehr möglich (317 Jahre).
Phil schrieb: > Wenn man annimmt, das der Jitter weiss verteilt ist, ... dürfte man schon einen ersten Fehler machen. Ich würde eher von einem Gauss ausgehen. Mit 1PPS/10MHz muss man schon etwas länger mitteln. Für höhere Genauigkeiten würde man die 10MHz Referenztakt erhöhen.
Phil schrieb: > Ich frage mich nur ob der Mittelwert des 1PPS Signals > wirklich der wahren Sekunde entspricht oder ob die Periode nicht > eigentlich eher immer ein wenig zu lang ist, weil es halt von > Signallaufzeiten in der Elektronik abhängt (wobei die ja auch jedesmal > da sind und es dann auch evtl. nur verschieben). Zum Glück mußte der vorhergehende Puls die gleiche Verzögerung über sich ergehen lassen, so dass sich durch die Signallaufzeit an der Periodendauer nichts ändert.
Macht es nicht zu kompliziert. Ein ordentlicher OCXO hält seine Frequenz auch über viele Monate, wenn man nicht andauernd an ihm herumfummelt und seinen Justier-Eingang sinnvoll beschaltet hat, also nach Grobabgleich den größten Teil der Spannung per festwiderstände macht und dann das Poti nur noch für den Feinabgleich einrichtet. Damit reduziert sich das Ganze auf ein einmaliges ordentliches Einstellen und später dann so alle Jahre mal wieder ein Nachkalibrieren. Zu sowas gibt es auf KW einige Zeitzeichensender, die nicht nur die Zeit ansagen, sondern auch ne gute Referenz abgeben. Sieh mal da: "Die amerikanische Behörde National Institute of Standards and Technology (NIST) verbreitet mit dem Sender WWV von Fort Collins im US-Bundesstaat Colorado Zeitzeichen auf den Kurzwellen-Frequenzen 2,5, 5, 10, 15 und 20 MHz." (wo: "https://de.wikipedia.org/wiki/WWV_(Zeitzeichensender)";) Der Grob-Abgleich ist einfach: Sender mit KW-RX empfangen, erstmal am besten in SSB, eigenen OCXO einschalten und warmlaufen lassen, Interferenz abhören. Wenn das so einigermaßen stimmt, den Rest per Oszi auf Stillstand ("Schwebungsnull") abgleichen. Das geht wesentlich schneller als mit dem 1PPS vom GPS, denn man macht den Vergleich ja im NF-bereich bei 800 Hz oder so und kann dabei am Oszi beobachten, wie die Schwebung "atmet". W.S.
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Vielen Dank für eure Antworten! @W.S. Es ist mehr eine Spielerei mit den Gerätschaften die ohnehin da sind. Für den Abgleich habe ich an LabView gedacht. Hier könnte man eine Mittelung über x Stunden laufen lassen und dabei den OCXO mit einer, per LabView, steuerbaren Spannungsquelle steuern. Wenn die Software die richtige Spannung gefunden hat, dann klemmt man sein Multimeter zwischen Poti-Ausgang und die Labview Spannung, dreht auf 0V und jumpert dann aufs Poti zurück. Dann spart man sich DAC, µC usw. in der OCXO Kiste. Leider hat sich nur schon beim ersten Versuch herausgestellt, dass mein Morion MV 89 bereits so weit gealtert ist, dass er sich nicht mehr auf 10 MHz "bremsen" lässt. Selbst bei 0V am Steuereingang messe ich 5,5µs mehr als eine Sekunde. Er müsste also etwa 55Hz zu schnell sein. Kann man in so einem Fall eigentlich noch etwas retten oder muss man sich damit zufriedengeben? Ich habe die Periodendauer einfach mal plotten lassen und das Ganze eine Weile laufen lassen. Zunächst scheint die gemessene Zeit ständig hin und her zu springen (1PPS_kurz) darüber liegt dann noch eine Drift (1PPS_lang) die auch nach Stunden Betriebszeit noch nicht verschwunden ist. Die Achse Zeit übrigens die Periodendauer -1s. Also nur die Abweichung zu 1s. Viele Grüße Philipp
W.S. schrieb: > Die amerikanische Behörde National Institute of Standards and > Technology (NIST) verbreitet mit dem Sender WWV von Fort Collins im > US-Bundesstaat Colorado Zeitzeichen auf den Kurzwellen-Frequenzen 2,5, > 5, 10, 15 und 20 MHz. Das ist bloss reichlich weit weg, und das Signal wird ein paarmal an der Ionosphäre reflektiert, bevor es hier ankommt. Leider ändert sich dadurch auch andauernd die Weglänge bzw. die Phase, wodurch das Signal hierzulande für Präzisionsmessungen unbrauchbar wird. Es gibt aber einen anderen Sender, dessen Frequenz mindestens genau so exakt ist, der zwischen Darmstadt und Frankfurt steht, und der tagsüber mit der reinen Bodenwelle zu empfangen ist. Nennt sich DCF77... W.S. schrieb: > und kann dabei am Oszi beobachten, wie die > Schwebung "atmet". Wenn du das sehen kannst, brauchst du den WWV-Empfänger eigentlich gar nicht, sondern kannst einen Rundfunksender nehmen.
Phil schrieb: > Selbst bei 0V am Steuereingang messe ich 5,5µs > mehr als eine Sekunde. Mit welcher Zeitbasis?
lrep schrieb: > Phil schrieb: > Selbst bei 0V am Steuereingang messe ich 5,5µs > mehr als eine Sekunde. > > Mit welcher Zeitbasis? Was meinst Du mit Zeitbasis? Ich messe eine Periodendauer von 1,0000055..s und nicht 1s für das 1PPS Signal. Meine Refefenz ist also zu schnell.
Kann auch vom GPS sein. Wenn der fixed point filter nicht gesetzt ist Und die Approachong hpos vpos nicht gefiltert wird Ist so was auch als. Gps fehler moglich. Auch hat das pps ein jitter und sollte auch nur Gefiltert verwendet werden.
Das der Fehler doch aus dem GPS Empfänger kommen soll klingt sinnvoll. Laut Datenblatt hat selbst der schlechteste MV89 OCXO nur 3E-8 Drift/Jahr. Das Teil ist von 2003 und sollte also nicht mehr als 0,4ppm gedriftet sein. Ich sehe hier ja aber fast 6ppm. Der GPS Empfänger ist eine alte RS232 GPS-Maus, zu der ich folgendes gefunden habe: http://www.iu.hio.no/~georgm/sanntid/GM-305%20User%20Guide%20revC.pdf Einen Fix hat der Empfänger, aber ich werde mal diese 1PPS Valid Signal nachmessen. Im PDF steht: "Rising edge of the output pulse is accurate to +/-1usec with respect to the start of each GPS second." Mit 5ppm würde das Ding ja nicht mal wirklich als Uhr taugen. Da verliert man ja alle 2,6 Tage schon eine Sekunde.
Phil schrieb: > Leider hat sich nur schon beim ersten Versuch herausgestellt, dass mein > Morion MV 89 bereits so weit gealtert ist, dass er sich nicht mehr auf > 10 MHz "bremsen" lässt. Selbst bei 0V am Steuereingang messe ich 5,5µs > mehr als eine Sekunde. Er müsste also etwa 55Hz zu schnell sein. > Kann man in so einem Fall eigentlich noch etwas retten oder muss man > sich damit zufriedengeben? > Normalerweise legt der Hersteller den Ziehbereich bei einem OCXO so aus das er für die gesammte Lebensdauer locker ausreicht. Genaueres sagt dir das Datenblatt. For the HP 53131A, frequency and time interval resolutions are 10 digits in one second and 500 picoseconds. Also 500ps bei 10Mhz. Dazu kommt noch Jitter in der Triggerung und im PPS Signal.
Es ist ja super, dass man hier wirklich viel Hilfe bekommt, aber anscheinend wird nicht mal so ein kleiner Thread ganz gelesen bevor geantwortet wird
https://web.archive.org/web/20131228130355/http://www.ulrich-bangert.de/AMSAT-Journal.pdf leider zur Zeit nur im Webarchiv zu finden Sehr informativ, er lästert allerdings auch deutlich über etwas zu naive Herangehensweisen an GPS/DCF77-"disziplinierte" Oszillatoren.
> leider zur Zeit nur im Webarchiv zu finden Kann damit zu tun haben, dass der Autor 2014 leider verstorben ist. Zum Thema GPSDO usw. findet man hier http://time-nuts.febo.narkive.com viele Diskussionen, insbesondere Links auf Untersuchungen von industriellen und privaten Systemen. Generell ist beim GPSDO die kurzzeitige von der langzeitigen Stabilität zu unterscheiden. Kurzzeitig ist ein OCXO sehr stabil, GPS voller Jitter (wie oben beschrieben), langzeitig ist es dann eher umgekehrt.
Als Integrationszeit des 1 Sekunden Signales sollte man mindestens 1000 sekunden vorsehen. Ich wuerd mal ein FPGA einplanen. Falls man keine Lust auf diesen eher aufwendigen Aufbau hat, kann man's auch kaufen. zB bei digikey : CW688-ND fuer 395 $
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