A pontosság kedvéért

2019. augusztus 03. szombat
Mozaik | Szerk: HA8LHT

Egyre több alkalmazás igényli a nagy pontosságú órajeleket. Tervezéskor és különböző eszközök kiválasztásakor is egyre többször vetődik fel a kérdés, hogy mennyiben határozza meg az alapvető tulajdonságokat a felépítése, az alkalmazott oszcillátor típusa, illetve milyen konstrukciótól nagyjából mit várhatunk.

Rádióamatőr felhasználásban gondoljunk csak az MMDVM hotspotra, ahol a TCXO-t cseréltük ki, vagy a fellendülőben lévő műholdas üzemre, ahol a PLL kvarcának cseréjével vagy külső órajellel tehetjük stabilabbá a konvertereinket. A piacot egyre több fémbodozka árasztja el a legkülönbözőbb elnevezéssel. A TCXO-ról már volt szó, de most kicsit tekintsünk távolabbra. Először is foglaljuk össze, milyen holmitól nagyságrendileg nagyjából mit várhatunk. Az alábbi táblázat inkább szemléletesen mutatja be a különbséget könnyen elérhető elemekkel.

oscilaltor-stabilityA rezgőkvarchoz sok magyarázatot nem kell fűzni. Egy általános, 0-70 fok közé specifikált kristály frekvenciája függ a hőmérsékletétől, annak függvényében ugyanis változik a mérete. Ennek mértéke a frekvencia épp néhány ezrelékére van hatással.

A TCXO nem más, mint hőkompenzált oszcillátor, mely a frekvenciáját a kristály – pontosabban annak közvetlen környezete – hőmérsékletét követve korrigálja. Az OCXO, más néven kristálykályha már egy kicsit érdekesebb. Egy állandó hőmérsékleten tartja a rezgőkvarcot, ezzel biztosítja, hogy annak frekvenciája ne mászkáljon el a hőingadozás miatt. Ez a környezet általában 70-80 fok körüli. Természetesen itt is van könnyen elérhető és ipari típus is, stabilitása

 

Ahol képbe jön a ppb

A pontosságról már volt szó, ahol tisztáztuk: a ppm gyakorlatilag arra utal, mekkora eltérést tapasztalhatunk üzem közben az adott kvarc vagy modul frekvenciájában. A betűszó a parts per million jelentésből állt össze, ami gyakorlatilag ezred ezrelék, azaz milliomod értéket jelent. 1 ppm tehát 0,0001%.

Van azonban, ahol ez a pontosság is elnagyolt, és nem bajlódunk akár nyolc tizedes kibogarászásával, inkább bevezetünk egy újabb szorzót. A ppb, azaz parts per billion a rubidiumoszcillátorok mérőszáma. Az atom alapú berendezéseket dobozban kapjuk, a milliárdos szorzó pedig a ppm-ek világánál ezerszer, azaz 10-3-szor nagyobb stabilitást jelent. Egy ilyen berendezésnél nem azt mondjuk hogy 0,000008 ppm, hanem lerendezzük egy 0,008 ppb-vel, mi egy 10 MHz-es rubidium modulnál például teljesen átlagos érték. Megjegyezném, az újabb ezres csoport, a trillion (ppt) is használatos, de valamiért nem ennyire elterjedt. Egy ilyen pontosságú atomórát egyébként 40-45 ezer forinttól tehetünk az asztalra.

Az oszcillátor működésének, a referenciajelének alapja, hogy nagyjából 6,834 GHz-es frekvenciával gerjesztve a rubídiumatomot annak megváltozik a fényelnyerő képessége, amit mérve korrigálunk egy kvarcoszcillátort.

rubidiumoszcillator

Egyre gyakoribb, hogy az egyes gyártók a megszokott értékeket is ezzel jelölik, így például a 0,5 ppm helyett 500 ppb-vel találkozhatunk.

Mindez a számolási rendszer nem keverendő össze a pps-sel, melyet több referenciaoszcillátor, vagy például GPS-ek kimenetén találunk. Ez egy másodpercenkénti impulzust jelent, rendkívül meredek fel- és lefutással, nagy pontossággal. Egy átlagos pps kimenettel rendelkező GPS modul másodpercenként 10 millió periódust tart, a segítségével előállított referenciajel pontossága néhány ppm.

 


  • Megjött a kis kínaiMegjött a kis kínai
    Kína ontja magából az egyszerű, olcsó és kicsi rádiókat, de a Baojie BJ-218 …