如何建立自己的时间和频率基准？ [复制链接]

介绍一个好东西，接收5071a铯钟的10mhz信号，输出4路10mhz信号，输出信号的1s和100s稳定度都为3×10－13。

说实话，我一直没有太搞明白gps驯服钟的保持性能中频率变化和时间偏差的对应关系。我将一个trimbile thunderbolt gps板跟踪gps一周后拔掉天线，用hp53131（采用外部另一台长期锁定的gps 10mhz作为基准） 10s闸门测试10mhz输出端口，用一台timeacc时间测量仪测试1pps端口的偏差。准备24小时后看该gps板的1pps偏差和10mhz输出偏差的对应关系。
拔天线前的频率和1pps偏差如下：10.000,000,000,2mhz   46ns
拔天线后4h－－－－－－－－－： 9.999,999,998,5mhz   -168ns

过来学习一下。

测试时发现频率和1pps在来回变化，频率变化可以理解，是内部驯服算法工作的结果。上几张图，有个感性认识

第四次认真学习，作个记号

刚才注意到53131计数器频率显示为10.000,000,000,0正，但1pps偏差显示为＋627ns。看来1pps偏差跟10mhz偏差不是简单的线性关系，但两者有何规律呢？另一方便可以看出trimble的这款接收器内部的ocxo和驯服算法都很不错，近5个小时了最大偏差的频率显示为：9.999，999，998，3，现在则又回到10mhz正了，不知24h后如何？

现在，也就是天线拔掉8个多小时，频率显示为9.999,999,9982,但1pps偏差已经到了1.2us了，其实频率偏差并不大，但1pps偏差确很大了，我怀疑频率是不断调整的，但1pps偏差确是不断累积的。再进一步观测。
用超级终端记录了一组频率数据如下：
9.999,999,999,7 mhz
9.999,999,999,6 mhz
9.999,999,999,6 mhz
9.999,999,999,6 mhz
9.999,999,999,4 mhz
9.999,999,999,4 mhz
9.999,999,999,5 mhz
9.999,999,999,4 mhz
9.999,999,999,4 mhz
9.999,999,999,5 mhz
9.999,999,999,4 mhz
9.999,999,999,4 mhz
9.999,999,999,3 mhz
9.999,999,999,2 mhz
9.999,999,999,2 mhz
9.999,999,999,0 mhz
9.999,999,999,2 mhz
9.999,999,999,1 mhz
9.999,999,999,0 mhz
9.999,999,999,1 mhz
9.999,999,999,1 mhz
9.999,999,999,1 mhz
9.999,999,999,1 mhz

拔天线前的频率和1pps偏差如下：10.000,000,000,2mhz 46ns
拔天线后4h－－－－－－－－－： 9.999,999,998,5mhz -168ns
拔天线后10h----------------：9.999,999,999,2mhz +1.925us

拔天线前的频率和1pps偏差如下：10.000,000,000,2mhz 46ns
拔天线后4h－－－－－－－－－： 9.999,999,998,5mhz -168ns
拔天线后10h----------------：9.999,999,999,2mhz +1.925us
拔天线后23h----------------：9.999,999,998,2mhz +7.895us

偶卖！真够强大的。能做如此精密的比对真是太太太，太让人羡慕了！

看来thunderbolt的保持能力很好，如果光是一个恒温镇应该比上面这个结果差2个数量级。我猜使用驯服钟的时候0.1ppb的准确度是无需怀疑的，而0.01ppb还是有点儿悬。不知这样理解对不。

是呀，目前thunderbolt gps输出的10mz还是很精确，即变化不大。但1pps已经偏差很大了，近1个ms了。目前算来ocxo的频率准确度约1.8×10-10,即约0.18ppb。

看起来,大家用安杰仑和hp的频率计多点啊
我也想淘个,准备去东莞,深圳的太贵

agilent现在卖的计数器就是原hp的，主要有两款，53131a和53132a。
agilent 53131a现在全新的价格是1.8万，53132a约2.8万。二手的大部分是原hp生产的，见过卖hp53131a的价格是7000多，hp53132a的二手价格就不清楚了

听朋友说eip的频率计也不错，不算贵，可惜笨重一些，也太老了，大概不易搞到。

如果需要9-10位的分辨度，那前面提到过的racal-dana 1991/1992没准是最好的选择，结构简单价格也合适，反正比hp的便宜得多。

bd1es，您的铷钟是如何校准的？除预热24h外，其它还有注意什么？您校准的铷钟最大的可调范围是＋/-多少mhz?我发现一个铷钟的频率在10.000,000,002,6mhz是否可以调到调到10.000,000,000,0mhz＋/-5uhz?

我的校准方法挺土的：

一、      准备工作
1、      把铷钟和thunderbolt驯服钟都预热24小时以上。这时注意驯服钟的工作状况，如果经常丢星或者卫星信号太弱就多驯服一天。
2、      整个示波器，把铷钟和驯服钟的输出接到两个y通道上，触发可选任意通道，我喜欢触发驯服钟那个。注意最好是数字存储示波器，这样打开“留影子”功能后可以清楚看到待比对的铷钟波形多长时间漂一格。
3、      整个hp53132频率计，外基准接驯服钟，用来测量铷钟频率。53132有点儿计算能力，这样可以设-10 mhz偏移量，直接读频率的尾数。闸门选10秒比较合适。

二、      漫长的调整和观察
1、      起初铷钟与驯服钟相比会存在较大的频差，微调铷钟的多圈电位器，使它与驯服钟大致一致。
2、      每隔10分钟半小时的就看看比对结果，特别是示波器的屏幕。如果铷钟倾向于漂向某个固定的方向，就再次微调铷钟，使它与驯服钟接近。
3、      反复第二步若干次后铷钟与驯服钟就比较接近了，这时加大观察的时间间隔，比如是1-2小时，并多次微调铷钟，使它始终保持在驯服钟的左右漂，而不是单方向的。
4、      这是没完没了的最后一步：反复体验上述比对，观察漂移情况，必要的话睡觉去，然后第二天再看看，然后再睡，然后，累惨了…

比对是基于一些假设
1、      驯服钟频率的rms始终与gps“同步”，而gps的基准是很准很强大的。
2、      铷钟相比驯服钟，其自身的稳定程度比驯服钟好，不太漂。所以通过多次“求平均”的人工驯服方法，它的rms也就与驯服钟相差无几了。
3、      这都不能深究，比如铷钟频率漂移的方差是多少，驯服钟的漂移特性是否是高斯的等。反正这属于经验型的，经不起严格推敲。
4、      通过长期实践，这种方法能保证铷钟接近准确，而且大着胆子地说，基本可以保证校准的精度高于铷钟自身的稳定度，也就是5e-11。

最后可以再用校准后的铷钟做相互比对，如果它们之间的差异在2e-11之内就算成功了，否则证明校准不可靠，重复上述过程，直到搞得两眼发绿为止，。开个玩笑。

铷钟的调整范围大致在几个mhz左右，如果偏移太多就有可能调不回来，我记得碰到过一支钟，始终偏低500-600微赫兹，电位器顺时针旋到头也不灵。还好指标贴边，差得不是太多。

还有好像是电位器转一圈频率改变200微赫兹，记不清了，大致是这个范围。

再补充一点，调到+/-5uhz我是做不到的。尽管仪器的分辨度贴边了，但是不论是铷钟还是驯服钟，它们的自身稳定度都是上百uhz的，短时稳定度也不过是几十微赫兹，所以+/-5uhz几乎是不能分辨的。

个人感觉如果有更好的试验环境，用电脑去连续跟踪计算那些频差的话，rms准确度也许能短期达到，但估计稳不住， 。也许吹口气翻个身就跑了， :( ，瞎猜的。

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再补充一点，调到+/-5uhz我是做不到的。尽管仪器的分辨度贴边了，但是不论是铷钟还是驯服钟，它们的自身稳定度都是上百uhz的，短时稳定度也不过是几十微赫兹，所以+/-5uhz几乎是不能分辨的。
个人感觉如果有更好的试验环境，用电脑去连续跟踪计算那些频差的话，rms准确度也许能短期达到，但估计稳不住， [表情] 。也许吹口气翻个身就跑了， :( ，瞎猜的。

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我写错了，是＋/-500uhz,谢谢bd1es老师指教。

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我的校准方法挺土的：
一、      准备工作
1、      把铷钟和thunderbolt驯服钟都预热24小时以上。这时注意驯服钟的工作状况，如果经常丢星或者卫星信号太弱就多驯服一天。
2、      整个示波器，把铷钟和驯服钟的输出接到两个y通道上，触发可选任意通道，我喜欢触发驯服钟那个。注意最好是数字存储示波器，这样打开“留影子”功能后可以清楚看到待比对的铷钟波形多长时间漂一格。
3、      整个hp53132频率计，外基准接驯服钟，用来测量铷钟频率。53132有点儿计算能力，这样可以设-10 mhz偏移量，直接读频率的尾数。闸门选10秒比较合适。
二、      漫长的调整和观察
1、      起初铷钟与驯服钟相比会存在较大的频差，微调铷钟的多圈电位器，使它与驯服钟大致一致。
2、      每隔10分钟半小时的就看看比对结果，特别是示波器的屏幕。如果铷钟倾向于漂向某个固定的方向，就再次微调铷钟，使它与驯服钟接近。
3、      反复第二步若干次后铷钟与驯服钟就比较接近了，这时加大观察的时间间隔，比如是1-2小时，并多次微调铷钟，使它始终保持在驯服钟的左右漂，而不是单方向的。
4、      这是没完没了的最后一步：反复体验上述比对，观察漂移情况，必要的话睡觉去，然后第二天再看看，然后再睡，然后，累惨了…
比对是基于一些假设
1、      驯服钟频率的rms始终与gps“同步”，而gps的基准是很准很强大的。
2、      铷钟相比驯服钟，其自身的稳定程度比驯服钟好，不太漂。所以通过多次“求平均”的人工驯服方法，它的rms也就与驯服钟相差无几了。
3、      这都不能深究，比如铷钟频率漂移的方差是多少，驯服钟的漂移特性是否是高斯的等。反正这属于经验型的，经不起严格推敲。
4、      通过长期实践，这种方法能保证铷钟接近准确，而且大着胆子地说，基本可以保证校准的精度高于铷钟自身的稳定度，也就是5e-11。
最后可以再用校准后的铷钟做相互比对，如果它们之间的差异在2e-11之内就算成功了，否则证明校准不可靠，重复上述过程，直到搞得两眼发绿为止，。开个玩笑。
铷钟的调整范围大致在几个mhz左右，如果偏移太多就有可能调不回来，我记得碰到过一支钟，始终偏低500-600微赫兹，电位器顺时针旋到头也不灵。还好指标贴边，差得不是太多。
还有好像是电位器转一圈频率改变200微赫兹，记不清了，大致是这个范围。

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我打印下来了，晚上好好研究研究，谢谢！

老兄别客气，我觉得您的环境巨专业，多提意见吧，:)。