Hochgenaues Rubidium Frequenznormal
Seit einiger Zeit werden von einem chinesischen Händler Frequenznormale mit der Bezeichnung "EFRATOM LPRO-101 Rubidium 10MHZ Frequency Standard" angeboten. Diese Frequenznormale stammen aus US Produktion und sind Gebrauchtgeräte. Diese Geräte werden in Mobilfunk Basisstationen als Frequenzreferenz eingesetzt und werden daher in großen Stückzahlen produziert. Der LPRO-101 wurde inzwischen vom XPRO abgelöst und steht damit am Gebrauchmarkt zur Verfügung.
Da der Preis von ca. 70 Eur für so ein Gerät spottbillig ist haben wir uns zwei dieser Geräte schicken lassen in der Hoffnung damit die Referenzfrequenz unseres SDR Transceivers aufs Hertz genau abgleichen zu können.
Diese Hoffnung hat sich nicht nur erfüllt, sie wurde bei weiten übertroffen. Die Genauigkeit dieser Rubidium Generatoren ist wirklich verblüffend.
Die beste Genauigkeit meiner Messgeräte liegt bei ca. 10-8, d.h. dass ich die Frequenz von 10MHz auf 0,1 Hz genau messen kann. Nach dem Anschluss des LPRO-101 stand die Anzeige des Zählers auf 10,000.000,0 Hz.
Der Zähler kann zwar noch eine Stelle mehr anzeigen, jedoch stimmt diese dann nicht mehr genau. Daher war es interessant, ob beide LPRO-101 den gleichen Offset in meinem Zähler erzeugen würden, das würde beweisen, dass die Generatoren noch genauer sind. Und tatsächlich war der Offset bei beiden Geräten 0,07 Hz. Die LPRO-101 sind also auf mindestens 10-9 genau, die Frequenz von 10 MHz weicht also um maximal 0,01 Hz ab. Und das für ca. 70 Eur, das geht in Ordnung.
Stromversorgung:
Der Generator benötigt 24 Volt. In der Aufheizphase zieht er knapp 1,5A was nach wenigen Minuten auf einen Dauerstrom von 350mA absinkt. Man benötigt also ein Netzteil 24V / 2A zur Versorgung des 10 MHz Frequenznormals.
Ausgangsspannung:
Mein LPRO-101 bringt am Ausgang einen Sinus mit ca. 1Volt ab.
Wenn man einen TTL Eingang damit ansteuern möchte kann man die folgende Schaltung benutzen um den Pegel anzuheben:
evt. muss man das Widerstandsverhältnis noch anpassen um die Schaltschwelle des ICs zu erreichen.
Mit Hilfe dieser kleinen Schaltung habe ich das Rubidium Frequenznormal am U02-Display angeschlossen und verwende es als Referenzfrequenz für den Frequenzzähler.
Anschluss eines Frequenznormals am U02-SDR:
Ein hochgenaues Frequenznormal muss einen Ausgang von 10 MHz haben bei einer Genauigkeit von 10-8 oder besser. Obiges Rubidiumnormal schafft leicht 10-9 bis 10-10. Ebenfalls möglich sind GPS-synchronisierte Generatoren (GPS disciplined TCXOs) mit welchen man 10-12 erreichen kann.
Das sind schon beeindruckende Werte, anders ausgedrückt bedeutet bei 10 MHz:
10-8 ..... 10,000.000.1 (0,1 Hz Abweichung)
10-9 ..... 10,000.000.01 (0,01 Hz Abweichung)
10-10 ... 10,000.000.001 (0,001 Hz Abweichung)
10-12 ... 10,000.000.00001 (0,00001 Hz Abweichung)
Gebrauchte GPS Normale sind ca. doppelt bis 3-fach so teuer wie Rubidiumnormale, haben aber den Vorteil einer fast unbegrenzten Lebensdauer. Bei gebrauchten Rubidiumnormalen kann man vielleicht mit ca. 2000-4000 Betriebsstunden rechnen, für normale Afu Anwendungen völlig ausreichend.
Um so ein Frequenznormal am U02 SDR anschließen zu können braucht folgendes:
Pegelkonverter: Das 10 MHz Ausgangssignal muss in ein Rechtecksignal mit 3,3V Pegel umgewandelt werden, zB mit obiger einfachen Schaltung (als Vcc kann man die 3,3V Spannung aus der Displayplatine entnehmen).
Das 10 MHz Signal wird dann in die Stiftleiste JP1 eingespeist.
Display-Softwareversion ab V2.1
Die Software erkennt automatisch ob eine externe Referenz angeschlossen ist und schaltet dann entweder auf diese externe Referenz oder auf den internen Quarzoszillator.
