Hallo, ich habe mit einem wirklich sehr gutem OCXO ein 10 MHz Frequenznormal gebaut. Das Problem dabei ist, dass ich jetzt natürlich anhand einer perfekten Referenz das Teil kalibrieren muss. Ich habe gelesen, dass GPS dazu die erste Wahl sei. Deshalb habe ich mir das hier gekauft: https://www.adafruit.com/product/746 Es funktioniert auch tadellos. Nur.... wie kann ich jetzt sicher sein, dass der PPS Pin auch wirklich so supergenau ist, wie GPS sein soll?
Wenn du keinen weiteren Vergleich hast, bleibt nur die Beobachtung über einen längeren Zeitraum.
Timmy schrieb: > Es funktioniert auch tadellos. Das GPS-Modul oder Dein Frequenznormal? Das pps-Signal ist langzeitkonstant, hat aber einen Jitter von einigen zig Nanosekunden, weshalb man je nach gewünschter Genauigkeit eine längere Zeit integrieren/mitteln muß. Welchen OCXO verwendest Du und welche Genauigkeit soll es denn werden?
Das klassische Henne-Ei Problem. Hast Du Zugang zu irgendwas "Genauem"? Vermutlich nicht. So geht es den meisten von uns. Die Cäsium-Uhr würde vermutlich nicht in die Bastelecke passen. Mal etwas sachlicher formuliert: Als Normalbürger hat man keine Möglichkeit eine Zeitreferenz selbst zu bauen, deren Genauigkeit in etwa den externen Referenzen wie GPS, DCF77 etc. gleichkommt. Der technische Aufwand ist unerreichbar hoch. Also bleibt Dir nur der Vergleich, des Pulses mit sich selbst (wie Pegel das schon angedeutet hat) über lange Zeiträume mit einer Orientierung Deines OCX an eben dem GPS-Signal. Wenn es da Schwankungen gibt, heisst das, dass der Puls eine gewisse Konstanz im Beobachtungszeitraum nicht unterschreitet. Der Umkehrschluss, dass der GPS-Sekundenpuls absolut genau ist, ist aber nicht zulässig. Dazu müsstest Du, wie gesagt, eine Referenz haben, die mindestens eben so genau ist. Kurz: Du kannst nur einen negativen Beweis erzielen, aber keinen positiven.
Ups. Der folgende Satz: Wenn es da Schwankungen gibt, heisst das, dass der Puls eine gewisse Konstanz im Beobachtungszeitraum nicht unterschreitet. muss noch ergänzt werden. Es kann aber auch heissen, dass der OCX diese Schwankungen hat oder beide Signale.
Es gibt GPS Empfänger mit zusätzlichen 10kHz Referenzausgang welcher ans GPS System angebunden ist. Dafür gibt es relativ einfache PLL Schaltungen mit denen man einen billigen 10MHz VCXO anbinden kann. Dann kannst Du mit einem 2 Kanal Oszi die beiden Oszillatoren mit genügend Auflösung vergleichen und den guten OCXO justieren. Damit erzielt man ziemlich gute Genauigkeiten. Mit Erfahrung kann man dann aus der Verschubrate die ungefähre Genauigkeit berechnen. http://leapsecond.com/time-nuts.htm Alternativ kannst Du den guten OCXO mit der PLL anbinden. Dann ist er nur mit aktivem GPS wirklich genau. Deshalb bevorzuge ich die erstere Möglichkeit. Edit: Einen Präzisions-OCXO sollte man mindestens 30 Tage vor der Kalibrierung "einlaufen" lassen und nicht mehr abschalten. Jeder Neustart hat in der Regel einen Hysterese Effekt zur Folge. Die meisten Quarzoszillatoren kehren niemals genau beim Wiedereinschalten wieder auf die alte Frequenz zurück.
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Timmy schrieb: > Nur.... wie kann ich jetzt sicher sein, > dass der PPS Pin auch wirklich so supergenau ist, wie GPS sein soll? Dein GPS sagt dir die Position auf wenige Meter genau. Entsprechend genau bestimmt es die Zeit, da die, genauso wie die Positionsinformation, aus der Rechnung rauspurzelt. Als Unsicherheit für das Signal am PPS Pin kommt das Timing im Empfänger, i.e. langfristig muss das Signal am PPS Pin die richtige Frequenz mit der Genauigkeit der Uhren auf den Satelliten und dem Bodensegment haben, kurzfristig kann er jittern, was du mit deinem OCXO aber sehen solltest, wenn du die Phasenlage zum PPS misst.
Wenn du dir ordentlich Mühe für deinen sehr guten OCXO gegeben hast, solltest du bei der Verifizierung auch keine "dünnen Bretter bohren". GPS-PPS ist nicht verkehrt: Gute Langzeitgenauigkeit, die sich bei guten Empfangsbedingungen mit guter Satellitenanordnung schon in wenigen Stunden Richtung 10^-8 bis 10^-9 und besser bewegt. Dagegen DCF: Noch bessere Langzeitgenauigkeit! Die kann man bei Auswertung des Sekundenpulses aber erst in Tagen bis Wochen nutzen! Jeder Sekundenpuls kann gern mal +/-25 ms verschoben sein, erst nach 25.000 s (7 Stunden) hat sich das auf 1 µs (10^-6) relativiert. - Alterungserscheinungen beim OCXO kannst du damit erst in Wochen bis Monaten erkennen! Bau dir also eine Vergleichsschaltung OCXO/GPS-PPS und registriere die Abweichungen über einige Stunden bis Tage. Das sollte dir einen Eindruck von der Genauigkeit und Stabilität deines OCXO liefern. Drunter gehts kaum, wenn es unter 100 EU bleiben soll.
Bevor man sich in den Stories verliert ... Du musst nach dem Warmlaufen des Quarzes, mindestens eine viertel Stunde lang integrieren. Es gibt sonst auch PLL chips, die den OCXO dem GPS nachziehen koennen. Falls der OCXO einen Verstelleingang hat. Hat er aber wahrscheinlich. Da gibt man den 1 PPS als Referenz rein und den OCXO an den VCO Eingang. Und setzt die Zeitkonstante auf 15 Minuten. Nach einem Tag oder so ist er dann synchronisiert. Wenn man nur an der Abweichung interessiert ist, laesst man den Feedback offen. Resp macht den Feedback und zeichnet das Steuersignal auf.
Der 1PPS Puls ist uebrigens nicht ultragenau. Sondern nur im Mittel. Der Puls kann einige zehn Nanosekunden abweichen/jittern. Siehe auch bei http://leapsecond.com/ https://radio.g4hsk.co.uk/projects/10mhz-gps-disciplined-oscillator-and-ntp-server/
Timmy schrieb: > Es funktioniert auch tadellos. Nur.... wie kann ich jetzt sicher sein, > dass der PPS Pin auch wirklich so supergenau ist, wie GPS sein soll? Hallo Timmy, lies mal hier: http://ulrich-bangert.de/AMSAT-Journal.pdf In Kurzform: Ein guter OCXO ist kurzzeitstabil und hat hoffentlich geringes Phasenrauschen; der GPS puls is Langzeitstabil und absolutgenau. Geht es dir darum den OCXO einmalig auf die genaue Sollfrequenz einzustellen, oder willst Du ihn dauerhaft koppeln? Falls Letzteres, solltes du die Zeitkonstante der Regelung ungefähr auf den Schnittpunkt der beiden Allandeviatsionskurven legen, falls nur einmalig abgleichen solltest du mindestens so lange integrieren, besser länger.
Man kann auch mehrere GPS-Pulse miteinander vergleichen. Die Genauigkeit liegt irgendwo bei der zehnten Stelle. Der Artikel von Ulrich Bangert ist ein sehr guter Einstieg, und auf leapsecond werden irgendwo GPS-Empfänger verglichen. Es gibt bessere, die für den Zweck optimiert sind. Weitere Suchbegriffe für die Ungenauigkeiten bei GPS sind "sawtooth-correction" und Hängebrücke="suspension bridge". http://www.leapsecond.com/pages/m12/sawtooth.htm
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