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Forum: HF, Funk und Felder Rubidium-Frequenznormal als GPSDO?


Autor: ●● pit ●. (Gast)
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Hallo,

ich habe einen guten 10MHz Rubidium Oszillator günstig erstanden 
(Efratom LPRO‐101, erst 5 Jahre alt).

Dieser hat – ähnlich einem OCXO – einen Eingang um einen Abgleich 
vorzunehmen. Macht es Sinn, daraus einen GPSDO zu machen? Oder würdet 
ihr den einfach as-is betreiben?

Rubidium hat nur mehr 10e−12 rel. Allan Deviation, vermutlich im 
praktischen Aufbau etwas schlechter, aber wird das mit GPS-Lock nochmals 
signifikant besser (i.e. Orders-Of-Magniture)?

Ich baue mir das Ding für mein Heimlabor, habe also keine spezifischen 
Genauigkeitsanforderungen, aber wenn ich schon was baue, dann doch 
ordentlich :)

Danke für eure Tipps,

 - pit

Autor: Sebastian W. (dl3yc)
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Hallo pit,

welche Größe interessiert dich denn? Grundsätzlich muss man 
Frequenz-Stabilität von -Genauigkeit unterscheiden. Die 
Kurzzeitstabilität deines Rb-Oszillators ist erstklassig und du kannst 
sie nicht per GPS verbessern. Für Frequenzgenauigkeit ist eine 
GPS-Anbindung zu empfehlen. Zur Entwicklung einer passenden PLL benötigt 
man aber entsprechende Messtechnik in Form eines Stabilitätsanalysators, 
andernfalls verschlechtert man sich nur die Kurzzeitstabilität unnötig.

Das alles hängt aber von deinen Anforderungen ab.

Für eine Einführung in die Welt der Horologie (Wissenschaft der Zeit- 
und Frequenzmesstechnik) hat Ulrich Bangert einen sehr guten Artikel 
geschrieben: http://www.ulrich-bangert.de/AMSAT-Journal.pdf

Viele Grüße,
Sebastian

Autor: ./. (Gast)
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> Die Kurzzeitstabilität deines Rb-Oszillators ist erstklassig

Die Kurzzeitstabilität deines Rb-Oszillators ist so gut wie
des dort verbauten OCXO.
Um mal die Welt wieder geradezuruecken.

Autor: Harald W. (wilhelms)
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./. schrieb:
>> Die Kurzzeitstabilität deines Rb-Oszillators ist erstklassig
>
> Die Kurzzeitstabilität deines Rb-Oszillators ist so gut wie
> des dort verbauten OCXO.
> Um mal die Welt wieder geradezuruecken.

Die Kurzzeitstabilität eines Rb-Normals ist m.W. sogar besser
als die eines  Cs-Normals. Nur dessen Langzeitstabilität ist
besser. Aber auch die Cs-Normale werden irgendwann demnächst
durch sog. Optische Uhren abgelöst.

Autor: Sebastian W. (dl3yc)
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./. schrieb:
> Sebastian W. schrieb:
>> Die Kurzzeitstabilität deines Rb-Oszillators ist erstklassig
>
> Die Kurzzeitstabilität deines Rb-Oszillators ist so gut wie
> des dort verbauten OCXO.
> Um mal die Welt wieder geradezuruecken.
Das ist schon richtig, aber etwas aus dem Zusammenhang gerissen.
Im Vergleich zu einem üblichen 1PPS-Ausgang ist die Kurzzeitstabilität 
des LPRO signifikant besser.

Als Beispiel hier ein Sigma-Tau-Diagramm des GPS-Signals:
http://www.navipedia.net/index.php/GPS_Time_and_Fr...

KE5FX ist wie immer eine gute Anlaufstelle, dort gibt es einen 
Sigma-Tau-Plot des LPRO-101:
http://www.ke5fx.com/rb.htm

Legt man die 2 Kurven übereinander, dann sieht man, dass GPS erst bei 
Betrachtungszeiträumen >>2000s besser wird. Diese Größenordnung wäre 
also eine passende Zeitkonstante für ein GPSDO.


Viele Grüße,
Sebastian

: Bearbeitet durch User
Autor: ●● pit ●. (Gast)
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Danke für euren super Input.

Die Frequenzgenauigkeit interessiert mich mehr als die 
Langzeitstabilität, ich werde den Oszillator für Kalibrierungszwecke 
nutzen.

Kann ich auch einen FLL anstatt PLL benutzen? Das wäre wohl mit dem 
Timer in einem Mikrocontroller, den ich direkt mit dem Rb-Normal Takte, 
relativ einfach zu realisieren denke ich.

Cheers

  - pit

Autor: Sebastian W. (dl3yc)
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●● pit ●. schrieb:
> Kann ich auch einen FLL anstatt PLL benutzen? Das wäre wohl mit dem
> Timer in einem Mikrocontroller, den ich direkt mit dem Rb-Normal Takte,
> relativ einfach zu realisieren denke ich.
Welche Frequenzauflösung erreichst du bei deiner Frequenzmessung per 
MCU?
Beachte, dass der Oszillator allein innerhalb von 5h nur 10µHz driftet.

●● pit ●. schrieb:
> [...] wenn ich schon was baue, dann doch
> ordentlich :)
Meine Empfehlung: Baue eine PLL mit ADF4002 o.Ä., wähle die 
Zeitkonstante/Schleifenfilterbandbreite entsprechend Bangerts Paper 
(siehe oben) und füge noch einen 10MHz-Verteiler an und du erhälst ein 
brauchbares Instrument für dein Heimlabor!
Auf Seite 28 gibt es ein Beispiel für einen Verteiler, wenn du mehrere 
deiner Laborgeräte anbinden willst:
http://www.df9ic.de/doc/2009/knottebo_2009/knotteb...
Henning (DF9IC) gibt sicher auch den Schaltplan auf Nachfrage raus.


Viele Grüße,
Sebastian

Autor: Christoph db1uq K. (christoph_kessler)
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Oh, die Webseite von Ulrich Bangert ist wieder online. Nach seinem Tod 
war der Text nur noch über archive.org zugänglich, schön.

Nach diesem Text sollte die Nachführzeitkonstante für GPS etwa 2 Stunden 
betragen (im betrachteten Fall).

Es gab auch einen Vortrag auf der Münchner Tagung zum Thema, mit dem 
Kapitel "Von Sägezähnen und Hängebrücken". GPS hat demnach die dumme 
Angewohnheit, gelegentlich über längere Zeiträume in der Frequenz leicht 
daneben zu liegen. Als Gegenmassnahme wurde eine kurze Erhitzung des 
Referenzquarzes empfohlen, wenn so ein Zustand erkannt wird.

http://www.leapsecond.com/pages/m12/sawtooth.htm
"suspension bridge effect"

: Bearbeitet durch User

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