BG7TBL GPSDO mit OCXO aus China

Vor einiger Zeit habe ich mir ein GPSDO (GPS Disciplined Oscillator) aus China bestellt. Es ist im Prinzip ein OCXO, welches regelmässig von der GPS Zeit diszipiniert wird, also genau eingestellt. In den GPS Satelliten befinden sich Cäsium-Frequenznormale, deren Langzeitgenauigkeit an die meisten GPS Empfänger weitergegeben wird. Diese können das Signal ausführen, entweder als 1PPS (1 Puls Per Second) oder z.B. 10kHz, auch gerne 1MHz oder direkt 10MHz, welches weiter verwendet werden kann.

Dieses genau Signal wird bei dem, von mir gekauften, GPSDO über einen Zeitraum von 2000 Sekunden immer wieder mit dem eigenen OCXO-Signal phasengenau verglichen und gegebenfalls der OCXO langsam korrigiert, damit keine grossen Sprünge entstehen. Ein OCXO ist ein beheizter Quarzoszillator, der durch die stabile Temperatur auch eine stabile Resonanzfrequenz hat.

Das aus dem GPSDO ausgeführte, genormte 10MHz Signal kann dann später als eine Referenz bei Signal- und Funktionsgeneratoren, Spektrumanalysatoren und Frequenzzählern/Countern verwendet werden. Diese haben dafür einen speziellen 10MHz Eingang meist in Form einer BNC-Buchse.

Als ich allerdings das gleiche Signal mit einem Frequenzzähler messen wollte, habe ich erstmal erwartet, dass der Zähler die ganze Zeit immer nur genau 10MHz anzeigt. Dies war aber nicht der Fall. Die Anzeige “schwamm” hin und her, teilweise um einiger mHz. Die kurzzeitstabilität war nicht unbedingt in dem Bereich, den ich erwartet hätte. Auch war der OCXO, obwohl relativ stabil, doch noch für Temperaturänderungen anfällig, es reichte sich an den Tisch zu setzen, auf dem er lag, und schon war man 0.2-0.3mHz daneben, einfach durch die abgestrahlte Körperwärme.

Irgendwann, einige Monate danach, habe ich einen Rubidium-Oszillator besorgt mit der Annahme den am GPS auch disziplinieren zu können. Lange Geschichte, aber es ging nicht so einfach. Am Ende habe ich es dann über einen kleinen PC (später mit Arduino geplant) realisiert. Als ich das Signal dann als Referenz eingespeisst habe, und gleichzeitig gemessen, da blieb die Anzeige fast immer bei ganz genau 10MHz stehen (abgesehen von wenigen Quantisierungsfehlern).

Somit habe ich jetzt alles nacheinander geschaltet, der GPSDO liefert 1PPS (1Hz) an den RBO, dieser wird dann mit externer Berechnung an das Signal dauerhaft synchronisiert. Somit steht mit eine stabile und gleichzeitig genaue 10MHz Referenzquelle zur Verfügung.

Symmetricom Rubidium Standard

This precious thing allows me to connect my GPSDO and have very stable 10MHz output, so all test equipment can use it as reference. The GPSDO itself provides very stable frequency, but has “only” an OCXO inside. So, long-time stability comes from GPS, but now short-time stablility also comes from the rubidium standard and not from the OCXO anymore. So more long- and short-time stability!

Actually this is a DOCSIS Timing Interface device. But, you can use it as 10MHz Rubidium Standard, because an X72 from Symmetricom is built in. There is also 10MHz reference input, which can be connected to GPSDO. So, the internal rubidium standard will be adjusted to the external 10MHz from GPSDO thus resulting in stable and clean 10MHz out of the rubidium oscillator.

And… having an atomic clock at home is really cool ;)