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如何建立自己的时间和频率基准? [复制链接]

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离线BG2VO
 
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5764
只看楼主 正序阅读 0楼 发表于: 2005-06-21
本来写一个建立时间试验室的帖子,先把其中的问题和解答(q&a)贴出来分享,问题和疑问请多指教。


q1. 你为什么要开这样一个帖子?有什么用?
a1. 一个字:玩。两个字:爱好。五个字:吃饱了撑的



q2. 追求高精度的时间和频率到底有什么用途?
a2. 用途比较多,其实人们对精度的追求总是无止境的。可以:
1、做一个时钟,多少年也不差1秒。至于几万年不差一秒也许是我们用不到的,但做到50年不差一秒还是有实际意义的,那样你的表就永远不用调整了,这相当于6e-10。
2、频率计等仪器的精确校准
3、与类似高精度的时间频率基准做对比。比如有一个高级信号发生器,还有一个温补晶振,到底哪一个好?
4、测量晶体振荡器的各种不稳定因素,比如老化率、温度特性。



q3. 如果我有个8位的频率计,在测量10mhz信号时,要求最末一位也是准确的,那么对频率基准的稳定性有什么要求?
a3. 8位频率计是最常见的频率计,测量10mhz十显示10,000,000hz,因此,1秒的采样时间就足够,要求频率基准误差不超过0.5hz,即5e-8。如果允许最末1位跳动+/-1个字,那么实际上要求就是1e-7,即0.1ppm。假设用10秒闸门,那么分辨力提高了10倍,要求就更高了。

这个要求对于温度补偿晶体,就很难达到,因为不仅要校准后准确,而且要求这种准确度要保持很长时间。因此,需要恒温晶体振荡器(ocxo),比如日稳定3e-9的,一个月最差漂移为1e-7(但也有可能一年才漂移1e-7)。


q4. 一般用什么来衡量准确度或稳定性呢?
a4. 一般用三种方法:
1、ppm,ppm是parts per million的缩写,意思为百万分之一,即10的负6次方。
2、ppb,ppb是parts per billion的缩写,意思为十亿分之一,即10的负9次方。1ppm = 1000ppb。
3、科学表示法,即直接用10的负多少次方来表示,例如5.3乘10的负8次方可以写成5.3 x 10e-9,简写为5.3e-9

举个例子,一个晶体日稳定度是3 x 10 -8,记为3e-8,那也就是0.03ppm/日,同时也是30ppb/日。


q5. 我想做个时钟,要求每年不差1秒,需要什么样的基准?
a5. 一年有大约有31500000秒,因此一年差一秒就是0.3ppm,也是300ppb,也是3e-7。尽管这个指标好像不高,但稳定的基准是关键。很多稳定度不到10ppb的晶振,是每天的稳定度,最坏的情况下每年要乘上100多倍,1年以后频率就很可能漂移到1ppm了,那就是每年3秒了,因此必须寻找年稳定度不超过0.5ppm的晶体才可以。


q6. 目前可以做内部基准的东西都有那些?稳定度如何?
a6. 可以做内部基准的有以下几种:
1、温度补偿晶体振荡器,简称tcxo,年稳定度大约是几个ppm到零点几个ppm。温度稳定性也类似,用这样的晶体做电子表,年差几秒。
2、恒温晶体振荡器,简称ocxo,年稳定度大约是0.01ppm到0.5ppm。温度稳定性也类似,用这样的晶体做电子表,年差一般不到1秒。
3、铷钟或者铷模块,属于原子钟,年稳定是1ppb左右,相当于300年差1秒
4、铯钟,属于原子钟,年稳定是0.01ppb左右,相当于3万年差1秒
5、氢钟,属于原子钟,年稳定是0.00001ppb左右,相当于每年差几微秒
6、还有更高的。


q7. 我已经有了比较稳定的ocxo,如何校准呢?
a7. 是的,准确度和稳定度是两个概念。上面的问题是讨论稳定度的,而这里要涉及如何把频率调节准确。假设没有稳定度作为前提,调节再准确也是没有用的,因为很容易就变化了。校准的方法有多种:
1、采用专用gps时钟、频率基准,准确度高且价格不算贵,可以达到1e-10以上。例如hp58540a,直接输出标准的10mhz信号。
2、采用带有10khz输出的gps模块,频率准确度根据我自己最近的测量可以达到1e-9。如果您已经有这样的模块,直接找到10khz输出即可。用等精度的频率计测量对比就可以完成校准。但如果没有等精度的频率计,那么10秒闸门也只能度到10,000.0hz,只有6位,最多能校准到10ppm。这个时候可以用双通道示波器来同时观察10khz和另外需要校准的10mhz/5mhz波形,人为校准。
3、用彩色电视中央电视台的副载波信号。这个频率为4.43361875mhz的信号已经在中央电视台与中国计量科学院的铯钟保持同步,准确度为1e-12。参考:http://www.hellocq.net/forum/showthread.php?t=40755
4、接收“标准时间标准频率发播台”的10mhz信号。发射台在陕西,呼号为bpm,时间精度1e-3秒,频率精度1e-8。可以采用多级选频直放(注意隔离和泄漏以防反馈),直接得到10mhz的信号。参考:http://www.time.ac.cn/jianjie/1.htm
5、找人校准自己的ocxo。有以上校准能力的火腿可以帮忙。不过,校准后经过运输等,频率可能有少许变化。电调节的,需要事先装好电位器。这种校准的方法估计可以达到1e-8。
6、利用成品带有频率基准的东西,例如高精度频率计、合成信号发生器、高档电台等进行校准。


q8. 频率比较和传递需要用什么设备?
a8. 频率计就够了。普通的8位最高可以分辨到1e-8,好的9位的到1e-9。hp53131a实际上是12位的,每秒可以达到10位。用于频率频率比较和传递的频率计需要有如下特点:
1、分辨位数高,最好为9位以上。
2、时间分辨快,最好为亚纳秒的,例如hp53132a为0.15纳秒。
3、计数快,每秒最好10位以上。



其它参看:
1、一个老外自己的站点,爱好时间基准多年,设备多技术强: http://www.leapsecond.com/
2、恒温晶振和铷钟生产大家temex,
恒温晶振:http://www.temex.com/temex/product/crystal/ocxo/index.html
铷钟:http://www.temextime.com/index.php?m=mpp_isource_rubidium
(其中第一个lcr-900是售价小于900美金的产品,体积0.23升)


图1、比较典型频率漂移曲线,选自leapsecond.com
图2、频率计测量5mhz晶体,分辨2e-11
图3、两个独立10mhz基准的互补比较,分辨1e-11和1e-12
图4、sr625内部铷模块
图5、西安授时中心胡永辉与ba7kw
图6、bd1es的设备(超过5个了)
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离线xai2gb
发帖
508
只看该作者 2180楼 发表于: 2022-09-02
经常的来学习一下
吉林辽源神州电脑城五楼
钱洪茂
13604374813
离线我来也
发帖
259
只看该作者 2179楼 发表于: 2022-04-09
GPS 授时钟板子,二手x鱼大把,价格不高,可以拿来学习一下了。
离线李剑
发帖
837
只看该作者 2178楼 发表于: 2021-08-01
好贴不会沉。
诚实守信是我做人的原则
呼号: b g 4 i i v
离线bh3txw
发帖
98
只看该作者 2177楼 发表于: 2021-04-26
回 FU-100F 的帖子
FU-100F:看来大家都是走火入魔了.:) :)
铯钟俺们实验室有两台,一台工作,一台备用.那东西不是随便可以买到的.要有申请手续.原因我就不多说了.大概一台要100多万人刀.去年铯一台铯钟的铯管寿命到了.我们 .. (2005-06-29 23:26) 

你好,请问一下铯钟里的铅桶上标了啥?
离线易水寒
发帖
1939
只看该作者 2176楼 发表于: 2020-12-20
楼主牛人! 景仰,佩服!
××××××××××××××××××××

同道多多交流!

BG6QCE
protel@sina.com
离线BA5EA
发帖
5360
只看该作者 2175楼 发表于: 2020-12-20
时间跨度很大
电话:中国移不动13819320269
地址:世界知名的中国著名互联网大会城市-<乌镇>边上的桐乡乡窝头
离线BD7JAC
发帖
38408
只看该作者 2174楼 发表于: 2020-06-26
2VO都好久没来论坛了
[ 此帖被BD7JAC在2020-06-26 22:05重新编辑 ]
读万卷书心中不留一字,行千里路忘尽途中影子!
EX:BG7JAC、XX9TJC 
OL51EG   TEL:棕橙紫黑红灰紫蓝蓝红灰  
Email:bd7jac艾特chinaham.org
离线bg4kc
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2015
只看该作者 2173楼 发表于: 2020-06-23
大家都还在,哈哈。
这家伙很头痛,所有信息都忘了http://www.qsl.net/bg4kc
离线yuhang
发帖
1803
只看该作者 2172楼 发表于: 2020-04-27
回顾一下老帖,挖坟
QQ 183442922
Mobile phone 一八八零一二八⑦②⑨⑥
E-MAIL yuhang1984@yeah.net
My-Web:http://hfdy.taobao.com
离线BG8GBC
发帖
19
只看该作者 2171楼 发表于: 2018-12-19
我从一个20几岁的小伙子,看贴到现在一个四十岁的油腻大叔了,这帖子居然还排前面。
离线bh1phl
发帖
1463
只看该作者 2170楼 发表于: 2018-07-05
转眼间这个贴子已经十三年了。
神聊四大怪:
1. 呼号指配了就不能换,人死了三百年也不能重新指配,不过自己考了B考了C就得给换BD、BA,否则看不出辈分来
2. 7050是祖宗成法不能变,驻波大于1.1世界就会毁灭,绝对不能往7100以上挪
3. 业余无线电就是萧条了,FT8那叫虚假繁荣
4. 没执照用自编呼号最有理,别人不回卡片就是道德败坏,就是不会换位思考
离线ahhui
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7429
只看该作者 2169楼 发表于: 2018-07-05
回 吴吉 的帖子
吴吉:
这个用的是啥软件

Lady Heather,作者KE5FX。
DE BA6IT AB9UX
离线ahhui
发帖
7429
只看该作者 2168楼 发表于: 2018-07-05
回 bg4kc 的帖子
bg4kc:
SR620多少钱?

不打算出了,因为原来买的太贵,低了太亏高了出不去,还是留着自己用吧。
DE BA6IT AB9UX
离线吴吉
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126
只看该作者 2167楼 发表于: 2018-06-28
回 bg7gc 的帖子
bg7gc:接收区设置“十六进制”不选,再试。
 (2018-06-28 22:12) 

数据可读了,这个uart口收到的数据,接错了
BG6QBE/(BH6MRT已注销)
FT-891、G90S,TG-UV2、森海克斯8800,K6
离线bg7gc
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646
只看该作者 2166楼 发表于: 2018-06-28
回 吴吉 的帖子
吴吉:
淘到一块板子,ocxo型号为是stp2945,锁定好10MHz输出正常,使用串口助手接收到的串口数据为无法解读,39个字符为一组,截取了不同时间的数据进行对比发现只有中间的几位数据有变化,绿色字体和红色字体数据为昨天不同时间段截取的,黑色字体数据为今天的,谁知道这些数据怎么解读呢

接收区设置“十六进制”不选,再试。
[ 此帖被bg7gc在2018-06-28 22:14重新编辑 ]
高勇   呼号:BH4DBQ(B类)准备回归BG7GC    湖南省常德市汉寿县       QTH:上海市浦东机场  QQ:442804216
离线吴吉
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126
只看该作者 2165楼 发表于: 2018-06-28
回 ahhui 的帖子
ahhui:昨天,2015年7月1日全球第26次闰秒。我用小天宝记录了下来。
[图片]
....... (2015-07-02 12:48) 

这个用的是啥软件
BG6QBE/(BH6MRT已注销)
FT-891、G90S,TG-UV2、森海克斯8800,K6
离线吴吉
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126
只看该作者 2164楼 发表于: 2018-06-26
淘到一块板子,ocxo型号为是stp2945,锁定好10MHz输出正常,使用串口助手接收到的串口数据为无法解读,39个字符为一组,截取了不同时间的数据进行对比发现只有中间的几位数据有变化,绿色字体和红色字体数据为昨天不同时间段截取的,黑色字体数据为今天的,谁知道这些数据怎么解读呢
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FT-891、G90S,TG-UV2、森海克斯8800,K6
离线bg4kc
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2015
只看该作者 2163楼 发表于: 2018-06-23
回  2157楼(ahhui)的帖子
第2157楼ahhui于2017-02-15 15:40发表的:
最近退烧了,自己用的SR620和小天宝等物品想出手,有感兴趣的朋友私聊。
SR620多少钱?

内容来自Android手机客户端

离线bd7cv
发帖
3930
只看该作者 2162楼 发表于: 2018-06-20
手机里面时钟信号跟基站同步,基站跟卫星同步,手机就是难取
bd7cv
421300
湖南省衡山县人民中路289号2栋101(老农委家属楼)
刘旭日  18975400110    欢迎到南岳衡山观光旅游  南岳中继:438.660-5-88.5   145.375-0.6-88.5 衡山中继:439.660-5-88.5  147.875-3.8-88.5四个中继是联起的同收发 带aprs定位