AMATEURTELE.COM
...if your desired language isn't available, the alternative language will be shown...
Nederlands
informatie pagina voor experimenteel radio-onderzoekers

 algemeen
  Item for sale
  Item adressen
  Item fail-gallery
  Item press information
  Item weblog/news

 apparatuur foto's
  Item HP 331A distortion analyser
  Item Philips PM2524 multimeter
  Item Rigol DS-1054Z
  Item Sayrosa 261 frequentieteller

 applicaties (pc)
  Item UI-View (APRS)

 banden
  Item 27Mc
  Item FRS
  Item LPD
  Item PMR

 componenten
  Item crystals
  Item resistor coding

 beurzen
  Item RF Technology Days 2016

 connectoren
  Item 12VDC connector
  Item coax connectors
  Item Condor 16
  Item TNC connector

 Racal Cougar
  Item 0. Racal Cougar
  Item 1. introduction
  Item 2. compnents
  Item 3. assemblies
  Item 4. technical
  Item 5. modifications
  Item 6. data protocol
  Item 7. service

 documentatie
  Item boeken
  Item handleiding FUP1DZ
  Item jargon
  Item Morse code
  Item NATO alphabet
  Item Q-codes
  Item radio notebook

 elektronenbuizen
  Item 6H2N-EB / ECC83 / 12AX7
  Item algemene informatie
  Item ATP4 elektronenbuis
  Item elektronenbuis codering
  Item elektronenbuizen
  Item gloeistroom/-spanning
  Item reactiveren/reformeren
  Item stabilisatiebuizen

 filters/combiners
  Item 23 cm duplex filter
  Item Aerial Facilities BPD-410/420-3N
  Item Celwave P522 UHF duplexer
  Item Hoxin DX-720 diplexer
  Item JWX triplexer bc/2m/70cm
  Item Kenwood LF-30A LPF
  Item Motorola UHF cavity combiner
  Item Radiosystem RS460 cavity BPF
  Item stub filter [EN]
  Item basics: diplexer or duplexer

 legerzenders
  Item AM-65/GRC
  Item LV-80 RF PA
  Item RT-70/GRC
  Item SEM antennetuner (AGAT)
  Item SEM25
  Item SEM25 gloeispanning
  Item SEM35

 mechanica
  Item krimplak
  Item schroefdraad
  Item verspanen

 meetapparatuur
  Item 10/20/30 dB att
  Item BG7TBL noise source
  Item Daiwa CN-101L
  Item Daiwa CN-801
  Item HP P382A attenuator
  Item x-tal tester (DIY project)
  Item Krohn-Hite 4100 signal generator
  Item Radiosystem AB dummy load
  Item Rigol DSA815-TG
  Item Rohde&Schwarz SMT 02
  Item Spinner BN 52-77-66
  Item Zetagi DL50 dummyload

 tijdstandaard/GPSDO/oscillator
  Item 10 MHz low pass filter
  Item Frequency Electronics FE-5680A
  Item HP 10811 OCVCXO
  Item RS920 10MHz oscillator
  Item RS920 OCXO timestandard
  Item timestandard (general)
  Item time standard; BG7TBL
  Item tijdstandaard; VE2ZAZ
  Item time standard; W5OJM
  Item Trimble 34310-T OCVCXO
  Item Yaesu FT-8x7 (TC)XO

 meetapparatuur (info)
  Item (poor mans) spectrum analyser
  Item dummyload
  Item frequentieteller
  Item functiegenerator
  Item meetverzwakker
  Item octopus component tester
  Item oscillator adjustment
  Item staandegolfmeter
  Item test- en meetapparatuur

 modificaties
  Item Counter 1 MHz input mod.
  Item Yaesu FT-897/FT-897D
  Item Yaesu MH-48 lock mod

 naslagwerk
  Item (coax) kabels coderen
  Item APRS
  Item AWG draadtabel
  Item coax kabels testen
  Item Yaesu FT-8x7 CAT port
  Item paneelbouw

 projecten
  Item (remote) coax switch
  Item afregelen FT-8x7(D)
  Item APRS basispost
  Item APRS tracker
  Item coax switch 1-8
  Item condensator microfoon
  Item counter prescaler
  Item CTCSS module
  Item FT-2000 headset
  Item FT-2000 remote
  Item FUP1DZS meetzender
  Item Geloso G.1/1040-A
  Item Geroh AKAC019 liermast
  Item go-kit
  Item headset (Avcomm)
  Item hoofdtelefoon versterker PL500
  Item Icom IC-25E
  Item Kerona AR-301 rotor
  Item KLV 400 RF PA ombouw
  Item Lineair 400W (Frinear)
  Item MFJ-948 antennetuner
  Item parallelle poort controller
  Item Pixie CW TX
  Item programmeren FT-8x7
  Item Samlex SEC 1223 voeding
  Item TH-D7E tracker
  Item Tinytrak 4
  Item uTracer 3+
  Item voedingsconnector FT-897
  Item VSWR SA meetbrug
  Item Yaesu FT-857/897 meter
  Item zwaai Alinco DR-135E MkII

 publicaties
  Item elektromigratie in filters

 radioapparatuur
  Item Ameritron ATR-20 tuner
  Item Baofeng UV-5R
  Item Diamond X-30N rondstraler
  Item Icom IC-2e
  Item Icom IC-7300
  Item Kenwood TH-D7E
  Item Kenwood TS-830M
  Item MFJ-901b antennetuner
  Item MFJ-948 antennetuner
  Item MFJ-971 antenna tuner
  Item QYT KT-8900
  Item Triple-P TXU-1256 repeater
  Item Wouxun KG-UVD1P
  Item Wouxun speakermike
  Item Yaesu FT-101E
  Item Yaesu FT-1500M
  Item Yaesu FT-2000
  Item Yaesu FT-7800
  Item Yaesu FT-817
  Item Yaesu FT-857(D)
  Item Yaesu FT-897(D)
  Item Yaesu FT-8x7 serie
  Item Yaesu FT-991

 reparaties
  Item capacitors
  Item Geloso 3227 versterker
  Item Kenwood TS-830M
  Item Lorenz SEM25
  Item Yaesu FT-897D

 Rigol DSA815-TG
  Item meting: omroepband
  Item test: overspraak TG
  Item test: TG signaal

 schakelingen
  Item elektret microphone
  Item Time Domain Reflectometer

 surplus apparatuur
  Item Bosch Condor 16
  Item Motorola GM950 (70 MHz)
  Item Rohill R-2050

 telefonie surplus
  Item Ericsson F-955
  Item Ericsson F-955 modifcations 2017
  Item Ericsson RS203/RS2062
  Item Nokia NCM30
  Item Nokia NNF30
  Item Nokia RD72
  Item Radiosystem monitoring unit
  Item Radiosystem RS922
  Item Radiosystem RS923
  Item Radiosystem RS950
  Item Radiosystem RS951
  Item Radiosystems RS963
  Item Radiosystems RS9694
  Item RS925 service box

 theorie
  Item aarding
  Item antenna rotor
  Item antennetuner
  Item circulator/isolator
  Item snubber diode

 gereedschap
  Item Minipro TL866 programmer
  Item Velleman VTSSC50N soldering iron
  Item Yihua 852D+ soldeering station
  Item ZD-409 desoldering tweezer
  Item ZD-915 desoldering station

 werkplek
  Item soldering
  Item workshop tips

 EMC/EMI
  Item decoupling capacitors

 veiligheid
  Item Beryllium oxide
  Item EM veldsterkte
  Item radioactiviteit
  Item harardous radioation?

 overig
  Item SV500


tijdstandaard

inleiding permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=158&id=#687
Veel apparaten werken met een interne "klok". Dat wil zeggen een oscillator signaal als referentie om het apparaat op basis van tijd te laten werken. Denk hierbij aan een zender/ontvanger en meetapparaten zoals bijvoorbeeld een spectrum analyser en frequentieteller. In de praktijk is er vaak een oscillator aanwezig op basis van een kristal. Het kristal is niet in de vorm van een "glimmende steen" maar vaak in de vorm van een stukje kwarts. Wanneer een kwarts kristal onder gelijkspanning wordt gezet, gaat het trillen met als gevolg dat de stroom in het ritme van de trilling/oscillatie varieert. Deze kleine stroom wordt versterkt zodat er een bruikbaar oscillator signaal ontstaat van bijvoorbeeld 10MHz. Dit signaal kan gezien worden als de "hartslag" van het betreffende apparaat. Omdat meetapparatuur niet altijd een oscillator heeft dat nauwkeurig genoeg is, is er een ingang voor een extern oscillator signaal mogelijk. Door een nauwkeurig oscillator signaal aan te bieden aan het meetapparaat wordt een extra grote precisie bereikt. Eén gemeenschappelijke oscillator bron voor meerdere (meet)apparaten wordt doorgaans een tijdstandaard genoemd. Hieronder wordt beschreven wat er op het gebied van hoge nauwkeurigheid voor experimenteel radio-onderzoekers mogelijk is waarbij het toch betaalbaar blijft

trilling van een kristallen of atomen permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=158&id=#688
Er zijn type oscillatoren, namelijk oscillatoren op basis van een kristal en op basis van atomen. Atomen hebben een nauwkeurige eigenfrequentie van bijvoorbeeld 9.192.631.770Hz voor Cesium. Dit wordt toegepast in atoomklokken. Deze zijn nauwkeurig, groot, duur en nauwelijks portabel. Daarbij is een dergelijke nauwkeurigheid vaak niet nodig. Een goed "alternatief" is een oscillator op basis van een kristal. Dit is goedkoop, compact en onder bepaalde omstandigheden voldoende nauwkeurig. Vrijwel alle apparaten waarin een oscillator signaal gewenst is, werkt op een kristal.

kristallen en oscillatoren permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=158&id=#689
Een kristal (als elektrotechnisch component) is vaak in een metalen "blikje" verpakt en heeft twee pootjes. Om een bruikbaar oscillator signaal te verkrijgen is een schakeling nodig waarin het kristal is opgenomen. Dit circuit met een kristal wordt doorgaans een oscillator genoemd omdat het gewenste uitgangssignaal een trilling ofwel oscillatie is. Ook zijn er kant en klare oscillatoren te koop. Hier wordt doorgaans een 5VDC spanning op gezet en er komt een klokpuls uit de "bouwsteen".

nauwkeurigheid kristal oscillator permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=158&id=#690
Kristallen zijn elektromechanisch en daarmee gevoelig voor schokken en temperatuursveranderingen. Door de verandering van temperatuur, verandert de frequentie (helaas) ook. Wanneer een kristal warmer wordt, zet het kristal uit waardoor deze groter wordt met als gevolg dat de frequentie daalt. Wanneer een kristal wordt vast gepakt, kan door de handwarmte de frequentie van een 8MHz kristal al met 50Hz veranderen. (Klik hier voor de testresultaten van warmte op een kristal.) Deze verandering in frequentie heeft grote invloed op de nauwkeurigheid op de werking van het apparaat waar het kristal in zit. In getallen wordt de nauwkeurigheid van een kristaloscillator weergegeven als 1*10^-7. Wanneer het kristal in een zender afwijkt kan dit betekenen dat de zendfrequentie anders is dan de gewenste frequentie. Bij bijvoorbeeld een frequentieteller kan het effect van afwijking zijn dat er een verkeerde meting wordt weergegeven. Een paar tiende procent afwijking van een 10GHz signaal is toch een grote afwijking. Het is dus belangrijk dat het oscillator signaal stabiel en nauwkeurig is.

type kristal oscillatoren permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=158&id=#691
Omdat kristallen van nature gevoelig zijn voor temperatuur, zijn er kristal ovens toegepast. In deze oven wordt het betreffende kristal op een stabiele temperatuur van ongeveer 45...85 graden Celcius gehouden. Een kristal oscillator wordt vaak afgekort als "XO". Een kristal oscillator in een oven wordt een "OCXO" genoemd als Oven Controlled Xtal Oscillator. De nauwkeurigheid is bij benadering 100 maal beter dan een oscillator dat niet in een oven geplaatst is. De nauwkeurigheid is daarmee ongeveer 1*10^-9. Een ander voorbeeld is een VCXO ofwel een Voltage Controlled Xtal Oscillator waarbij de frequentie met een spanning te beïnvloeden/compenseren is. Een TCXO is een Temperatur Compensated Xtal Oscillator waarbij de frequentieverandering door temperatuur elektrisch gecompenseerd wordt. En zo zijn er nog tal van mogelijkheden. Het toegepaste type is afhankelijk van de gewenste nauwkeurigheid, beschikbare ruimte, beschikbare hoeveelheid energie en beschikbare budget...

Hieronder staan een aantal kristal oscillatoren als voorbeeld afgebeeld. Links onder zijn kristallen te zien (X), rechts onder een aantal kristal oscillatoren (XO) en links boven is een kristaloven (OCXO) zichtbaar op een test printje voor een experiment.

image is loading...

atoomklok (Cesium en Ytterbium) permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=158&id=#692
Het hoogste haalbare op gebied van nauwkeurigheid van oscillatoren is een atoomklok. De werking berust op de eigenfrequentie van atomen van bijvoorbeeld Cesium of Ytterbium. De gehaalde nauwkeurigheid is 6*10^-18. Ofwel één seconde afwijking per 5 miljard jaar! Uiteindelijk is de tijd gebaseerd op de draaiing van de aarde. Een atoomklok is echter nauwkeuriger dan de draaiing van de aarde. Om dit te compenseren wordt de draaiing van de aarde gecontroleerd en indien gewenst wordt er een "leap second" toegepast. Dan wordt er een seconde extra toegevoegd aan een bepaalde minuut. Zo kan het zijn dat een klok 23:59:60 aangeeft. Dit geldt uiteraard alleen voor klokken die gekoppeld zijn aan de atoomtijd en niet voor analoge klokken... In theorie kunnen er seconden toegevoegd worden of seconden van de tijd afgehaald worden. In de praktijk blijkt dat ongeveer eens in de één of twee jaar een seconde "toegevoegd wordt aan de tijd". Dit is sinds te telling 26 keer voorgekomen (tijdens het schijven van dit verhaal in 2015). Omdat de aarde steeds iets langzamer draait is het nog niet voorgekomen dat er een seconde van de tijd "afgehaald" wordt. In dat geval zou er van 23:59:58 naar 00:00:00 gesprongen worden waarbij 23:59:59 overgeslagen wordt. Atoomklokken met de bijbehorende fenomenen is een studie op zich. Daarom wordt hier verder geen aandacht aan besteed. Aannemelijk mag zijn dat atoomklokken niet allen nauwkeurig zijn, maar ook groot en duur. En daarmee niet relevant noch betaalbaar voor een experimenteel radio-onderzoeker.

atoomklok (Waterstof en Rubidium) permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=158&id=#693
Als "alternatief" voor een Cesium atoomklok zijn er Waterstof en Rubidium "klokken". Een Waterstof klok is ook relatief groot en duur. De nauwkeurigheid ongeveer één nanoseconde per etmaal. Ofwel één seconde afwijking per 2,7 Miljoen jaar. Rubidium klokken zijn echter relatief goed betaalbaar en compact. De nauwkeurigheid is ongeveer één nanoseconde per dag. Ofwel 1*10^-11. Waterstof en Rubidium klokken zijn toegepast in GPS satellieten waarbij de Rubidium klok als backup werkt. Volgens ESA hebben Galileo satellieten zowel Waterstof als Rubidium klokken in tweevoud (als backup) aan boord.

tijdstandaard permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=158&id=#694
Hierboven staat aangegeven dat nauwkeurigheid van oscillatoren van belang is voor apparaten om nauwkeurig te kunnen werken. Ook zijn er een aantal klokken/oscillatoren benoemd die in diverse gradaties nauwkeurig zijn. Met deze kennis is het mogelijk om voor experimenteel radio-onderzoekers een betaalbaar en nauwkeurige oscillator te bouwen zodat alle (meet)apparaten in de shack/lab zeer nauwkeurig zijn. Een Rubidium oscillator is het hoogst haalbare betaalbare voor een experimenteel radio-onderzoeker omdat een atoomklok te duur en te groot is. Toch blijft een Rubidium tijdstandaard nog érg veel geld. Een zéér goed alternatief voor een Rubidium oscillator staat in de alinea hieronder.

GPS gecorrigeerde OCVCXO als tijdstandaard (GPSDO; GPS disciplined oscillator) permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=158&id=#695
De beste methode voor een (op korte termijn) lokale stabiele oscillator is een OCVCXO ofwel een spanning gecompenseerde kristaloscillator dat in een oven op stabiele temperatuur wordt gehouden. Denk hierbij aan een HP 10811 als treffend voorbeeld. Een 10MHz OCVCXO geeft een oscillator signaal dat prima gebruikt kan worden om diverse apparaten zoals een spectrum analyser en frequentieteller nauwkeurig te laten werken. De stabiliteit van deze oscillator is ongeveer 1*10^-9. Het is een bekend fenomeen dat de frequentie, door veroudering, iets verloopt in de tijd. Periodieke calibratie is daarmee nodig om de oscillator op de juiste frequentie te laten werken. Echter is het mogelijk om deze OCVCXO te koppelen aan een Waterstof atoomklok (in de ruimte) dat 10.000 keer (!) nauwkeuriger is. Ofwel 1*10^-13. Het fijne is, dit nauwkeurige signaal is nog "gratis" ook! Brooks Shera; W5OJM heeft dit genoemde systeem bedacht, getest en beschikbaar gesteld voor andere zendamateurs. De beknopte werking staat hieronder:

image is loading...


Het hart van de tijdstandaard is de OCVCXO van 10MHz. Deze oscillator is goed voor een korte termijn nauwkeurigheid. Het 10 MHz uitgangssignaal wordt doorgaans door twee en door tien gedeeld zodat er niet alleen een 10 MHz, maar ook een 5MHz en 1MHz oscillator signaal beschikbaar is als referentie oscillatie van aan te sluiten meetapparaten. Dit signaal wordt doorgaans versterkt zodat het signaal sterk genoeg is om meerdere apparaten van een oscillator signaal te voorzien. Zoals opgemerkt veroudert een kristal waardoor de frequentie iets verloopt. Dit kan met een stelschroef periodiek worden aangepast. Dit kan echter ook elektronisch door midden van een gelijkspanning signaal. (In het geval van een HP 10811 een -5...+5 VDC spanning.) Brooks Shera heeft bedacht dat het handig is om het nauwkeurige (1*10^-13) één puls per seconde signaal van een GPS ontvanger (en dus Waterstof atoomklok) te gebruiken voor de lange termijn stabiliteit van de oscillator. Er is een schakeling gemaakt dat van een GPS ontvanger de 1PPS puls ontvangt én het 10MHz signaal van de OCVCXO. Als (op lange termijn) het 10 MHz signaal overeen komt met het 1PPS signaal, betekent dat de 10 MHz oscillator gelijk loopt met de Waterstof atoomklok in de ruimte. Als er echter gemiddeld meer dan 10.000.000 trillingen in de ene seconde puls passen, loopt de 10 MHz oscillator te snel en wanneer er minder dan 10.000.000 trillingen in de ene seconde passen loopt de 10 MHz oscillator te langzaam. De chip in de schakeling vergelijkt de signalen en stuurt de OCVCXO met een gelijkspanning aan zodat de OCVCXO sneller of langzamer gaat lopen totdat deze weer gelijk loopt met de één seconde puls. De regeling is redelijk traag en dat heeft een goede reden. De oscillator heeft een prima korte termijn stabiliteit, dus een snelle regeling is niet nodig. Feitelijk is de regeling alleen om de veroudering van de oscillator te compenseren. Aannemelijk is dus dat bij het koud opstarten van de oscillator het 48 uur kan duren voordat de maximale precisie is bereikt. Verstandig is het dan ook om de frequentiestandaard permanent aan te laten om de hoogste nauwkeurigheid te behalen.

(Inmiddels overleden) Brooks Shera; W5OJM heeft de schakeling uitgebreid toegelicht in QST Magazine van juli 1998. Zijn systeem is gebaseerd op het faseverschil tussen het 1 pps en 10 MHz signaal. (Met PLL principe.) Bertrand Zauhar; VE2ZAZ heeft tien jaar later een vereenvoudigde versie gepresenteerd in QEX Magazine. Het resultaat is nagenoeg gelijk, maar de benadering is anders. In de versie van Bertrand worden de oscillaties over 16 seconden gemeten en op basis van de telling wordt de OCVCXO bijgeregeld. Het resultaat is dat de schakeling eenvoudiger is, er minder chips nodig zijn en qua ontwerp tien jaar vooruit is. Dit laatste ontwerp is dus geen Phase Locked Loop (PLL) maar een Frequency Loced Loop (FLL).

De 10, 5 en 1 MHz signalen kunnen vervolgens gebruikt worden om de meetapparatuur te voeden zodat deze maximaal haalbare precisie behalen voor een relatief laag bedrag.

tijdstandaard volgens VE2ZAZ permalink: http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=158&id=#696
Van een bevriende experimetneel radio-onderzoeker heb ik een tijdstandaard overkunnen nemen. Deze is uitgerust met de schakeling van Brooks Shera. Deze opstelling heeft jarenlang dienst gedaan als tijdstandaard voor het betreffende lab. Echter toen de GPS ontvanger kapot ging, is de GPS ontvanger niet vervangen maar een Rubidium tijdstandaard aangeschafd. Hierdoor is de genoemde tijdstandaard met GPS ontvanger buiten gebruik geraakt en na een periode van opslag bij mij terecht gekomen. De print van VE2ZAZ met moeilijk(er) te vinden chips zat erbij omdat de upgrade naar het nieuwere ontwerp van VE2ZAZ gepland was, maar niet meer uitgevoerd. Bij het inspecteren van de tijdstandaard zoals deze op de werkbank is beland, zijn de plannen uitgebereid. De wens is ontstaan om op een 4x20 karakter display niet alleen de status van de tijdstandaard te zien, maar ook de tijd, datum en andere relevante (GPS) informatie. Aangezien het ontwerp flink op de schop moet, is ook besloten om de nieuwere beturing van Bertrand; VE2ZAZ toe te passen. De benodigde componenten zijn gehaald en als "yoga voor de ziel" is de print op een avond als ontspanning in elkaar gezet. Het resultaat is hieronder te zien.

image is loading...


De ontwikkeling van de voorgenomen tijdstandaard gaan op de achtergrond verder. Tot nu toe is er nog geen relevant nieuws over te melden.

open de afdrukbare pagina door hier te klikken

contact the administrator
If there are questions, notifications or other kind of information, please let me know by sending a messege to me by using the contact form below. If a responce on your message is desired, please make a note of it in the message. is. In this case, be sure your e-mail address is filled in on the form below.
Note; This message will be sent to the administrator and will not be shown om the website.
name (and callsign):
message:
e-mail address:
Type 1160 in the form field as a check:

AmateurTele.com - © 1984...2017 - Build: 20161003