RFX-Gruppe

GPS-synchronisierter OCXO konkurriert mit Atomuhren

20. Februar 2023, 8:10 Uhr | Heinz Arnold

Der neue GPS16-synchronisierte OCXO »PT626-GPS16« von RFX bietet mit einem 16-Bit-DAC und einem neuen GPS-Empfänger Vorteile für den Einsatz in Rubidium- und Cäsium-Frequenznormalen.

Genaue Zeitsignale sind in der digital vernetzten Welt von größter Bedeutung, weil sie es Systemen ermöglichen, Datenübertragungen präzise zu synchronisieren, zu authentifizieren und zu verifizieren. Ebenso wichtig ist die Gerätezertifizierung, wenn Standards zur Kalibrierung nach internationalen Normen verwendet werden und zuverlässige Frequenznormale bei dieser Arbeit unverzichtbar sind.

Das neue »PT626-GPS16« der RFX Groupe kann eine Vielzahl von Antennen aufnehmen, um Timing- und Positionsdaten von Satelliten zu erfassen, die über eingebaute Cäsium-Taktgeber verfügen. Er ist daher so genau wie Timing-Standards der Klasse 1, wenn sie synchronisiert werden. Dies ist zum Teil auf die hochgenauen internen quarzgesteuerten Oszillatoren zurückzuführen, die eine präzise Holdover-Stabilität mit geringem Phasenrauschen bieten.

Eine gute Cäsium-Quelle ist groß und in der Regel für den Rack-Einbau vorgesehen, während eine gute Rubidium-Quelle zwar kleiner, aber immer noch ein verhältnismäßig großes Gerät ist. Im Gegensatz dazu zeichnet sich der »PT626-GPS16« durch eine sehr kleine Grundfläche aus und lässt sich leicht als Komponente in ein Systemdesign integrieren.

Die in Cäsium- und Rubidium-Normalen eingebauten physikalischen Bauelemente sind ausschlaggebend für deren hervorragende Frequenzstabilität, aber auch der Hauptgrund für ihre relativ großen Abmessungen. Im Gegensatz dazu ist das wesentliche Element zur Frequenzsteuerung im »PT626-GPS16« ein sehr kleiner, hochgenauer SC-Cut-Quarzkristall, was bedeutet, dass die Gesamtgröße des Gehäuses wesentlich kompakter ist als bei Cäsium- oder Rubidium-Normalen.

Oberflächlich betrachtet übertrifft ein Cäsium-Frequenznormal ein Rubidium-Frequenznormal, das wiederum besser abschneidet als der GPS-stabilisierte OCXO. Doch bei genauerer Betrachtung des Leistungsvergleichs verstärken sich die Argumente dafür, stattdessen einen GPS-stabilisierten OCXO zu verwenden. Der »PT626-GPS16« liefert ein niedriges Phasenrauschen von -168 dBc/Hz bei 100 kHz, was deutlich besser ist als das von Cäsium- und Rubidium-Normalen. Darüber hinaus liegt die Allan-Varianz bei einer Sekunde in der Größenordnung von 10-13 und bei mehreren tausend Sekunden bei 10-12. Im Vergleich dazu liegt die Allan-Varianz einer Rubidium-Quelle bei einer Sekunde vermutlich näher bei 10-11. Durch die GPS-Stabilisierung des »PT626-GPS16« nähert sich der OCXO der langfristigen Allan-Varianz einer Cäsium-Einheit an, die bei 10-14 liegt, so dass der Benutzer das Beste aus allen Bereichen erhält.

Je nach Anwendung bietet der »PT626-GPS16« im Vergleich zu Cäsium- und Rubidium-Normalen folgende Vorteile: wesentlich kompaktere Abmessungen, eine geringere Leistungsaufnahme, ein deutlich besseres Phasenrauschen, kürzere Vorlaufzeiten sowie deutlich niedrigere Kosten, insbesondere bei großen Stückzahlen.