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»Disziplinierte« Quarzoszillatoren

Zeit- und Taktsignale mit höchster Präzision

17. April 2018, 15:00 Uhr | Alfred Goldbacher

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

»Holdover-Funktion« überbrückt Signalausfälle

Um auch bei kurzfristigem Ausfall des Satellitenempfangs eine stabile Ausgangsfrequenz gewährleisten zu können, sind in den Oszillatormodulen wirksame schaltungstechnische Mechanismen eingebaut. Ausfälle treten beispielsweise ein, wenn ein Störsignal das Satellitensignal überdeckt.

Damit GPSDO/GNSSDO-Module auch unter solchen Bedingungen sicher funktionieren, sind sie mit der »Holdover-Funktion« ausgestattet. Diese sorgt dafür, dass Zeitimpulse und Ausgangsfrequenzen der Oszillatormodule für einen bestimmten Zeitraum, während dem der GPS/GNSS-Empfang nicht möglich ist, präzise eingehalten werden.

Ohne das Satellitensignal ist das Modul allein auf seinen internen OCXO- oder TCXO-Oszillator angewiesen. Dessen Frequenzstabilität kann auch bei fehlendem Satellitensignal mit hoher Genauigkeit eingehalten werden, weil die Holdover-Logik während des regulären Betriebs das typische Verhalten der Oszillatorfrequenz bezüglich Temperatur- und Alterungseinflüssen »erlernt« hat und so weiß, wie den auftretenden Abweichungen entgegenzusteuern ist. Die Steuerlogik dazu befindet sich auf den Modulen in Chips, die Eigenentwicklungen des japanischen Herstellers sind.

So wird das Zeitsignal des im Januar 2015 vorgestellten Multi-GNSSDO-Moduls GF-8705 mit einer Abweichung von maximal 1,5 µs eingehalten, wenn der Satellitenempfang für 24 Stunden ausgefallen ist. Das GNSSDO-Modul kann zudem mehrere GNSS-Signale gleichzeitig empfangen (z. B. GPS, GLONASS, QZSS oder SBAS).

GPS und GLONASS senden auf verschiedenen Frequenzbändern. Bei Ausfall eines der beiden Signale kann das Modul das jeweils andere zur Synchronisation des Oszillators nutzen. Das verringert die Wahrscheinlichkeit, dass der Oszillator im Holdover-Betrieb laufen muss.