Last update: 26-September-2003
 

GPS/TV-CRO
High Precision GPS/TV controlled Reference Oscillator

 Published in the HAM Radio Magazine CQ-DL 9/2001 and 10/2001, the periodical of the German Amateur Radio Club ( DARC).
                                   

English speaking ?  Please this way.

Verwendung und Eigenschaften:
  • Meßgerät ohne Oszillatornachregelung
    zur Bewertung der thermischen Eigenschaften, Kurzzeit und Langzeitstabilität, sowohl für die Einlaufphase als auch für das Betriebsverhalten von Oszillatoren bis 130 MHz.
  • Regelschleife mit Oszillatornachregelung
    zur Anbindung von Oszillatoren aller Art bis 130 MHz an ein hochgenaues Referenzsignal.

Benutzbare Referenzsignale:
  • GPS : 1PPS-Puls
  • TV    : FBAS
  • sowie sonstige Referenzen auf 1 Sekundenpuls Basis mit asym. Tastverhältnis. 

Messprinzip:
  • Phasenmessung zwischen 2 Pulsen in Messwerk mit 10 ns Auflösung.

Regelung:
  • Für hochgenaue Oszillatoren (HP10544, HP10811, Rubidium-Normale, etc),
    bis zu Amateur-LOs mit reduzierter Genauigkeit, aber größerem Abstimmbereich.
  • Stufenlos wählbare Regelprofile mit dynamischer Regelcharakteristik.

Hardware besteht aus:
  • Digitalteil mit Mikroprozessor (8051 Derivat), Meßwerk, optionaler LCD-Anzeige
    (2*16 Zeichen) und Bedienelementen (4 Tasten).
  • Weitgehend mit reprogrammierbaren FPGAs ausgerüstet.
  • Eingebauter Impulsabtrenner für FBAS TV Signal.
  • Anzeige des aktuellen Status optional auf 2-zeiliger LCD Anzeige.
  • 4 Tasten zur Systemprogrammierung, geführt über Software auf LCD.
  • Programmierung und Statusanzeige optional auch via PC.
  • Auswahl der Referenzquelle über Menü
    GPS: 1PPS oder anderer 1 Sekunden Takt.

    TV   : FBAS, I2C Interface zur direkten Tuneransteuerung mit Kanalwahl für terrestrische Sender oder Kabel.
  • Speicherung aller Einstellungen und dynamischer Werte in EEPROM.
  • Analogteil mit 20 Bit Präzisions-DAC und Präzisions-Spannungsreferenz mit extrem niedrigem Temperaturkoeffitienten.

 Meßwerk:
  • Synchronisierter Phasenzähler.
  • Intern synchronisierte Phasenmesserfrequenz durch PLL(Fehlerreduktion auf Werte besser 1*10exp-14)
  • Automatischer schneller Einphasmechanismus von Referenz zu Oszillator zur optimalen Ausnutzung des Dynamikbereiches.
  • Überwachung der Oszillatorfrequenz und des Referenzsignals(1PPS,FBAS etc.) auf Ausfall.
  • Erkennung unbrauchbarer Referenzsignale mit Unterdrückung der Nachregelung und dauernden automatischen Neusynchronisierungssversuche.
  • Aufsetzen auf letzten Regelwerte bei Neustart z.B. nach Ausfall.
  • Gangreserve bei Ausfall des Referenzsignals.

Prozessor Software:
  • Prozessor SW im System reprogrammierbar (für SW update).
  • Automatische Aufnahme der Regelcharaketeristik des Oszillators.
  • Automatische Erkennung inverser Regelkennlinien.
  • Anzeige des Status der momentanen Regelcharakteristik.
  • Optische Kontrolle der automatisch ermittelten Setup Werte.
  • System Softstart durch Nutzer.
  • System Kaltstart.
  • System Default Setup.
  • Einstellbare Warm-up Zeit nach Einschalten oder Neustart.
  • Weitgehend frei wählbare Regel-Parameter zur optimalen Anpassung an jeweiligen OCXO.
  • Statistik über Signalqualität mit zwei-klassigem Störungszähler.
  • Diagnosefunktion für Regelschleife (100s Loop).
  • Softwaregestützte Justage des Oszillators.
  • Diagnose/Testfunktion für Anlogteil.
  • On-line Berechnung der Genauigkeit mittels Regression.
  • Algorithmus zur Erkennung kurzfristiger Frequenzänderungen.
  • V24-Schnittstelle zum PC oder Datalogger. Jede Sekunde werden alle wichtigen Daten des Messwerkes über die V24 Schnittstelle gesendet.

Data-Logger-Board:
  • Optionales Datalogger Board zur Datenaufzeichnung über mind. 36 Stunden mit PR Schnittstelle für Fernabfragen.

PC-Software-Tools:
  • On-line Auswertung mit diversen Genauigkeitsanalysen.
  • Off-line Auswertung mit diversen Genauigkeitsanalysen.
    Up/Download Tool zur Erfassung und Einstellung aller relevanten Daten des Meßwerkes und Darstellung der aktuellen Werte. Graphishe Darstellung der Oszillatorkennlinie (Table, Graph). Ausdrucken aller Einstellungen zu Dokumentationszwecken.
  • Download/Setup Program für Datalogger Board.
  • GPS-Satellite-Diagnostic-Tool zu statistischen Auswertung der Verfügbarkeit von Satelliten.

    * = noch nicht verfügbar, geplant.
 


 Ausführliche Dokumentation zum CRO- Projekt:

 

 


Zusätzliche Hard-Ware für das Projekt:


Einige Messergebnisse als Beispiel.


Interesse am Nachbau?
Platinen- und Bauteile-Interessenten wenden sich bitte an das CRO-Team.


CD-Order:

 

Eine CD mit allen Dateien und Tools kann gegen Einsendung einer leeren CD mit einem ausreichend frankierten und adressierten Rückumschlag geordert werden bei:

 

Klaus Osterschek
DB4MP
Marienberger Str. 29A
D-83135 Schechen


 Für die sehr hilfreiche Unterstützung danken wir :
   (in alphabetischer Reihenfolge)

Andreas Gawron, DF7YC Alexander Görich 
Lutz Hannig, DL9GI Andreas Mangler, DD4IV
Dr. Helmut Rapp, DL1HEL  

 

und vielen vielen anderen.

 

 


Das CRO-Team:           Here we are !      


 

Top

Back to home