如何建立自己的时间和频率基准？ [复制链接]

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说说我的理解，不一定对，需要验证。我的gps时间码输出总是超前差不多一秒的，然后在下一个pps脉冲到来时，调整钟面显示那个时间就刚刚好了。不知道是不是所有的gps都是这样的。可以与bpm比对一下。73

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超前输出时间信息报文的只有mot和rockwell两种吧，garmin的是吗？

这个论坛真不错！ 速度飞快且高手如云。

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超前输出时间信息报文的只有mot和rockwell两种吧，garmin的是吗？

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我理解，无论是超前还是滞后输出时间信息报文，都不能以报文时间为准，那只不过是告诉我们前一个/下一个定位时间到底是多少而已。真正定位的还需要1pps信号。

我很同意bd1es的看法，这gps的东西需求量比较小，而淘汰下来的又将增多，不会将来紧缺。最近紧缺一些也许是让我们这贴里的这几个人给忽悠的有关系。

其实，我们业余爱好者里面很少有人有10位以上的频率计，拥有9位等精度的频率计者也不多，大部分的频率计是8位的。而这个gps频率发生器的准确度是1e-11级别的，也就是相当于10位甚至11位，因此校准这样的频率计绰绰有余。另一方面，即便校准了采用一般晶体或者温补晶振作为基准的普通8位频率计，也很容易因为老化或其他条件而变化。因此，与这个gps配套使用的最好是具备恒温基准的高分辨力频率计。

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是的，我想应该还有货，但我没有跟他确认，我不认识他。我本想托世纪买的，但最后还是找同事了。
忘记说价钱了，我是400元一个买的。
说实在的，我知道这是后来又涨价了。但我以为这个东西应该更便宜些，可能近期买的人多了些，卖家以为有了市场，所以，仍有继续涨价的可能。可是我们搞缱拥娜酥勒舛骰嵊屑父鋈寺颍慰稣獬缮呛恰Ｋ裕绻矍虏焕矗医ㄒ榇蠹揖偷纫坏龋灰偶薄Ｔ酵笤接泻枚鳌?
其实，2000年前后在国内建造联网的flex传呼台已经都下线了吧？很多旧的cdma基站也正在淘汰吧？所以这玩意儿只能越来越多，性能越来越好，体积越来越小，功耗越来越低，价钱越来越便宜，购买途径越来越多，...呵呵，醒醒
反正不要着急，而且您真的有用吗？它也不能当正常的gps模块用，就是能做个时钟，测个频率什么的，哈哈。不泼凉水了，请大家买有所需，物尽其用。
[表情] [表情]

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好贴，               ！！！！

谈到频率计的位数及相关指标，我简单把常用高分辨力的罗列了一下。

位数：同时最多能显示的数字位数。对于高精度的测量，9位刚刚开始，11位算中等，13位才能算比较高级。

溢出位：把溢出位算进去的总等效位。有些频率计带有溢出功能，即把最高位溢出不显示而只显示后面的位，以便达到提高位数的目的。这里个别指标是估计值。

速度：即每秒能出多少位。有了高位数的但测量特别慢也失去了意义。平常计数式的8位频率计，测量10mhz信号、1秒闸门能得到10,000,000hz，这实际上才是7位（位数等于取常用对数后的值），要想得到8位，需要10秒闸门；要想得到9位，需要100秒闸门，依次类推，即便显示允许，11位需要10000秒的测量时间了。但无论如何，还是每秒7位。因此，要想快速得到高位数则必须高速度。

分辨：这就像一个电压表最小可以分辨出多大的电压的指标是类似的，越小越好，单位ps（皮秒）。1000ps=1ns。假设你用1ns的频率计要分辨出1e-12的误差，就需要1ns/1e-12=1000秒的时间。而假设你有另外一个频率计的分辨是100ps，那么测量时间就可以缩短10倍为100秒，或者可以在相同的1000秒下测量出1e-14的误差。

看这帖子如同听讲座一样，尽管不懂 但很感兴趣 。一天十来个小时就关注这个帖子了 。看来发烧是会感染的。送朵鲜花给各位老师。 再顶一下

本周没时间试验了，下周一定给您一个回复。下个礼拜我可以试试gps25和摩托的m12，估计可能跟您说的差不多。

73！

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超前输出时间信息报文的只有mot和rockwell两种吧，garmin的是吗？

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看来bd1es最近比较忙了。我再来点感受：有关频率噪音。

噪音：高精密的测量必须要求低噪音
例如要想精密测量一个圆柱体的直径，必须要求圆柱体要圆，而且表面要非常光滑。否则你转动到不同的位置，测量的结果就不一样。
同样对于高分辨的频率测量，必须要求高稳定度、低噪音，以便不同的时间测量，或者重复测量的时候得到一致的结果。

那么频率噪音到底表现是什么呢？主要表现一种随机的变动和起伏，体现在用频率计测量的时候，频率读数的末位总在变动。例如，高分辨的测量5mhz ocxo的一组实际读数，频率计用53131a，基准用hp58540a，闸门时间10秒：
5000000.00178
5000000.00164
5000000.00149
5000000.00157
5000000.00165
5000000.00170
5000000.00159
5000000.00141
5000000.00139
5000000.00159
。。。。。
最后统计计算结果：阿仑方差为1.7e-11
（同样，对于1s采样时间，得到的阿仑方差为1.1e-10。对比，hp58540a的1s阿仑方差为<=5e-10）

可见，最末两位总在变动。不过由于测量结果是12位，那么在10位或者更少位的频率计上就看不到这个变动，因此低精度测量的时候就自然看不到也没有关系，但对于高精度的测量问题就出来了，你就很难只通过一两个读数来测量这个5mhz的晶振到底频率是多少了。

阿仑方差是表现噪音的一种方法，即时间域频率稳定度。除此之外，还可以用频率域频率稳定度的方法，即单边带相位噪音来表示，只不过业余条件下不好测量。例如hp58540a，偏离10hz之内相噪为-120dbc/hz，不知道如何测量，也更不好验证或使用。


那怎么在业余条件下知道这种变动的原因是基准不好，是频率计不好，还是被测量信号不好呢？这只能通过比较替代法进行了。一般来将，换用不同的信号源、不同的外部基准、不同的频率计，找出测量起伏最小的一组，就说明大家都好。而为了能够具备这样的换用条件，任何基准都需要是两套。这好比你有多把直尺，只能通过两两合在一起对比，找出一对尽量严丝合缝的，就认为是最直的一对了。

通过这样的方法，找到了我自己目前噪音最小的基准，就是未锁住gps的gps接收机，10s采样阿伦方差在1e-11以下。所谓未锁住gps，就是先预热好再把天线拔下来就可以了，因为有了gps操纵，短期稳定度并不好。

那么有人问，不同的基准的噪音到底有多大差别？结论是差别很大，10s采样的几个噪音情况（阿伦方差）如下：
2.5e-15，tvb的ahm-st氢脉译钟
1.5e-14，tvb的st-phm氢脉译钟（见 http://www.leapsecond.com/museum/manyadev.gif ）
8.0e-12，未锁住gps的gps接收机（实际上是内部ocxo）
1.7e-11，5mhz ndk ocxo
6.7e-10，ed453c国产5mhz ocxo晶振（e327a频率计用基准，老化指标3ppb/日）
3.2e-9，hp53131a内部基准（tcxo）

不比真是不知道，温补晶振看来就是不行，即便是hp53131a的内部基准，也与gps的差了千倍以上！难怪有些人说这个频率计不好，正像用灵敏度高的收音机在无信号的地方听到的全是噪音而抱怨一样。


还会有人问，频率计自己到底有没有测量的误差或不确定性？事实上是有的，不过相对不大，53131a的不确定误差相当于最末位变动正负1还不到。

那么频率噪音到底是哪里来的呢？为什么测量频率时会有起伏和随机呢？
《时间统一技术》pp70给出很多理由，比如散弹噪声、热噪声、闪变噪声等。我自己的估计，主要是半导体材料的噪音和热稳定性差所导致的，尤其这是tcxo不良表现的主要来源之一。另外，温度的变化也是频率变动的原因之一。任何材料的很多指标，温度系数很少有小于30ppm/c的，这样，0.001度的饿变化就会产生30ppb的变化，这对于频率来讲已经相当大了。更别说1e-11仅相当于0.0000003度即0.3微度，任何风吹草动都可能引起比这大得多的温度变化，因此没有恒温措施的tcxo尤其是普通晶振产生噪音就不足为奇了。

我刚看到的一个消息：symmetricom收购agilent的时间频率产品线：http://biz.yahoo.com/prnews/050624/sff034.html?.v=13
该产品线自然包括著名的5071a。

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我理解，无论是超前还是滞后输出时间信息报文，都不能以报文时间为准，那只不过是告诉我们前一个/下一个定位时间到底是多少而已。真正定位的还需要1pps信号。

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我用过的gps-10,报文和正确的秒差到2-3秒那样. 而且不确定. 单凭自身无法得到正确的时刻.

哪里能搞到这些频率机啊.很想弄一台

重新整理一下频率计的指标。这些频率计都是等精度的、高分辨力的，因此原来价格都比较贵，二手的只能慢慢寻了。我的racal-dana 1991是大约2年前在本论坛以1000元买到的，bd1es的racal-dana 1992比我的好价格类似。我的agilent 53131a是最近发贴求的，价格是5xxxx。fluke pm6685r是铷钟频率计，上个月我在北京思源看到了，要价3万5。sr620也是价格不菲，与铷钟一起要2万元左右。

racal-dana：末位显示与分辨均为1纳秒，这已经是不错的了，因此被称为纳秒通用频率计。
hp5335a，老一代标准频率计，分辨也为1ns，但位数达到12位。
hp/agilent 53131a，现代标准频率计，末位显示分辨尽管提高到0.1ns，但分辨实际上为0.5ns，位数为12位，可以溢出两位成为14位。
hp/agilent 53132a，同上但分辨更高些，测量速度更快些。
hp5370b，老一代高分辨频率计，分辨力达到20ps，好像目前还没有其它频率计能超过它的。《时间统一技术》里面第50页，说国外引进设备使得系统测量分辨率达到20ps，很可能说的就是这个。
是80年代初的产品但我有个1998年的hp样本目录仍然有它。有人有1997年的价格为2.5万美元。
斯坦幅研究系统的rs620是比较新的高分辨力频率计，分辨为25ps，而平均后显示分辨更可达1ps。

今天我做了一个测量，把gps的1pps信号先给频率计的a通道，然后用三通通过长度119cm的电缆送给b通道，测量time interval a-->b。这样，信号先到达通道a，然后传播大约5纳秒后到达通道b（光传播120cm需要4ns）。这个延时时间被频率计测出。按理说读数应该一致。但对于racal-dana频率计，读数变动范围比较大，最大为7ns，最小为1ns。因此计算后得知误差最大为3ns。同样的配置送给53131a，得到的读数只为4.6ns、5.1ns、5.6ns、6.1ns，因此得到其分辨500ps（为racal-dana的一半），误差750ps（为racal-dana的1/4），与指标相符。有人同样测量了hp5370b（事实上我是看到这个文章后模仿的，文章在此： http://www.febo.com/time-freq/hardware/5370b/index.html ），分辨和误差分别是20ps和80ps。

有关铷钟或者原子种

1、不要以为如何神秘。其实原理并不复杂，现在实现起来也比较容易了。
2、不要以为体积很大。其实体积可以做的很小，与国产的某些恒温晶振类似。
3、不要以为价格很高。其实二手的价格可以让某些爱好者承受了。新品最低的也有不到8000元人民币。
4、不要以为如何稀缺。其实我们国家以前进了不少，现在很多正在淘汰。
5、不要以为频率很准。其实小型的、便宜的原子钟性能是有妥协的，年老化为0.5ppb左右，绝非那种“很准很准”的。这个指标比起gps基准差很多呢。

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另据可靠消息，国家授时中心近年来全面换装hp5071，原来大量使用的5061有待淘汰。哪位有这类的门路搞几台来该多好啊。

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察看了一下hp5071的寿命（主要是内部铯基准的寿命），标准配置为10年，高性能配置为5年。
我另外下载了5061的手册，其基准时间更短，只保证3年工作时间（标准管。高性能管只保证1年）。因此，我怀疑淘汰下来的5061很难使用了。

老化以后是很麻烦，要花一大笔钱换铯束管。
如果能有一台便宜的设备，既有铯钟的短稳特性，又能集成gps以获得长期稳定度，就完美了。

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老化以后是很麻烦，要花一大笔钱换铯束管。
如果能有一台便宜的设备，既有铯钟的短稳特性，又能集成gps以获得长期稳定度，就完美了。

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射电天文vlbi（甚长基线干涉测量）所应用的频率时间基准，商品铯种的中期（周~月）稳定度是不能满足要求的，必须使用用氢脉泽。

请2vo说说10位频率计的关键技术，能否在业余条件下自制实现它的部分功能啊。

每秒10位或以上的频率计，关键在于内插细分。以下是一种方法：

假设用计数法，设被测频率为10mhz，那么1秒的闸门也就是n=10,000,000，这个是属于7位（取对数为准）。在闸门打开瞬间、第一个计数脉冲到来之前，用一个恒定电流对电容充电。这样，等计数结束后，再用1/1000的电流对这个电容放电，那么放电期间同时对这个10mhz信号计数设为n1。同样，最后一个计数到闸门关闭之前也有另外一个计数n2，最后的频率就是：
n + (n1-n2)/1000
被细分了1000倍，达到每秒10位了。
自己要做，应采用高速电路（至少是74ac系列的，最好用ecl）。因为10位的最后一位等价于0.1ns呢。另外，需要一些同步与补偿，这一般需要用芯片来实现。

各位大佬在这讨论，我等只有听的份．
顶．