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2016年06月08日の記事は以下のとおりです。

周波数カウンタの精度確認

  • 2016/06/08 13:55
  • カテゴリー:make:

 先日,ついつい出来心でOCXOのジャンクを買ってしまいました。10MHzのもので,もともとGPSDOについていたものようです。

 トリマによる周波数微調整がない代わりに,電圧制御で周波数の調整が出来るものです。この手のタイプは初めて買いました。

 安い物なので,ダブルオーブンではないでしょうから,性能的には期待していませんでしたが,動作確認くらいはしようと周波数カウンタの電源を入れました。

 そう,この周波数カウンタは以前GPSを使って内部のTCXOを追い込んで,8MHzに大して0.1Hz以下にしたものです。そして同時に,手持ちの10MHzと9HzのOCXOもぴったりの数字にあわせ込んでいます。

 早速,この時あわせた10MHzと9MHzを測定してみます。電源投入後2時間ほどすると周波数も消費電流も安定してくるので,このあたりで数字を読みます。すると,

9MHz・・・9000.0014Hz(+1.4Hz)
10MHz・・・10000.0012Hz(+1.2Hz)

 となりました。また,今回手に入れたOCXOを測定してみると,

10000.0025Hz(+2.5Hz)

 となりました。

 うーん,すっきりしないなあ。この結果をどう見ればいいのか。考えてみることが訓練になるので,逃げずに考えてみましょう。

 まず,このズレが周波数カウンタのタイムベースと,被測定対象であるOCXOの,両方のズレに来ていることは否定できませんが,2つのOCXOの間のズレが0.2Hz程である事を考えると,タイムベース側のズレの方が大きいだろうと推測できます。

 で,仮に10MHzのOCXOが全くずれていないと考えて,誤差は10MHzに対して1.2Hzですから,0.12ppmです。TCXOの規格が2ppmですし,以前書いたようにこのTCXOは電源電圧の変動に弱いので,電源の安定度まで加味して0.12ppmというのはかなり頑張っている方だと思います。

 でもでも,これだけ頑張っているように見えても数字というのは残酷です。8桁の7セグメントLEDのうち,2桁が違った値を示していることのやるせなさたるや。

 これをきっちりするには,GPSDOを自分で作り,これをクロックソースとして周波数カウンタに供給するしかないでしょう。おや,ここにちょうどいいOCXOがあるじゃないか。

 以前書きましたが,GPS衛星に搭載しているクロックは10E-13くらいの精度が本当はありますけど,地上に届くまでに大気の揺らぎなどで10E-8くらいまで精度が落ちてしまいます。

 それでもまあ10E-8ですから大したものだと思いますし,10E-8といえば10MHzに対し0.01Hzであり,8桁くらいの周波数カウンタならこれでもう十分なわけですが,もっと上を目指そうと思えば,この誤差は蓄積せず長時間の平均を取れば取るほど小さくなっていきますので,1000秒の平均で10E-12,10000秒で10E-13まで理屈の上では追い込めることになります。3時間ほどで10E-13ですか。本当かなあ。

 まあ,0.2ppmくらいならもういいかなと言う気もしますし,GPSDOを作らずともOCXOベースでタイムベースを作ればいいかなとか,そもそも8桁では足りないのでこの際だから53131Aを買っちゃうか,などといろいろ考えているところです。

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