10 MHz - GPS - Frequenznormal

Bedingt durch die immer höher werdenden Genauigkeitsforderungen wurde auf der Basis von preiswerten Komponenten ein GPS-Frequenznormal entwickelt, das diese Forderungen erfüllt.

Sehr vielen Anwendern sind die im Surplus zu beschaffenden HP-Z3801 mit seinem doppelt geheizten Ofen-Oszillator bekannt. Dieses Gerät sollte immer durchlaufen, benötigt aber eine dauernde Leistungsaufnahme von ca. 30 – 40 W, bei 50 V Versorgungsspannung ! Deshalb wurde versucht, bei einer Neuentwicklung die Genauigkeitsdaten des HP-Z3801 zu erreichen und gleichzeitig die Leistungsaufnahme weit zu unterbieten.

Die Schwierigkeit dabei ist, einen sehr guten Oszillator (OCXO) zu finden, der in allen Wunsch-parametern den Entwicklungsforderungen entspricht und ebenfalls für einen annehmbaren Preis auf dem Markt verfügbar ist. Es wurden deshalb verschiedene Oszillatortypen getestet, die je nach Marktsituation eingesetzt werden können. Die Hersteller der von uns eingesetzten gebrauchten OCXO’s sind u.a. TeleQuarz, Isotemp und OFC (Baugleich mit ISOTEMP 134), um nur einige zu nennen. Das Layout wurde für diese o.g. Typen ausgelegt, wobei es sich um OCXO’s handelt, die sehr gut isoliert sind und nicht zusätzlich in Styropor eingebaut werden müssen.

Als GPS Empfänger wird ein 16 Kanal Empfänger der Firma U-Blox verwendet. An dessen 1 kHz Referenz wird über eine sehr langsame Regelschleife der 10 MHz OCXO angebunden. Über den GPS Empfänger wird die aktive externe Antenne mit einer Versorgungsspannung von 5 V versorgt. Vorsicht: Bei Kurzschluß im Antennenkabel kann es zur Zerstörung der GPS Baugruppe kommen.

Über Status-LED’s auf der Frontplatte ist zu sehen, ob

1.

der OCXO seine Betriebstemperatur erreicht hat

2.

das GPS-Modul korrekte Daten liefert

3.

die PLL eingerastet ist.

Unabhängig von diesen LED-Status Anzeigen ist ein Display mit 2 x 16 Zeilen vorhanden. Diese Anzeige kann mit dem „Info-Taster“ entsprechend umgeschaltet werden. Hier einige Beispiele:

Nach dem Einschalten:
Suche GPS- Satelliten

GPS-Daten in Ordnung
11 Satelliten sichtbar, 9 „tracked“

Länge und Breitengrad

Locator incl. Kleinstfeld berechnet aus Längen- und Breitengrad

Datum und Uhrzeit in UTC

Alle Daten die der NMEA-Datensatz des GPS-Moduls liefert, können an der RS-232 Schnittstelle (9600,N8,1) auf der Rückseite abgenommen werden. Hierfür findet man einige Programme im Internet.

Da es auf Kurzwelle ein Bakenprojekt mit 18 Baken in einem festen Zeitraster gibt, wurde die Möglichkeit geschaffen, sich zum aktuellen Zeitpunkt die jeweilige Bake mit der zugehörigen Frequenz anzeigen zu lassen. Hier zwei Beispiele:

Technische Daten:

10 MHz Ausgangsbuchsen:

4 BNC-Buchsen

Ausgangsspannung:

ca. 2 Vss an 50 Ohm (typ. +9 ... +10 dBm)

GPS-Antenne:

SMA-Buchse (incl. 5V-Versorgung für eine aktive Antenne)

Versorgungsspannung:

11,5 ... 13,5 V DC über Hohlstecker

Stromaufnahme Heizphase:

ca. 800mA

Stromaufnahme Betrieb:

ca. 400 ... 450mA (je nach verwendetem OCXO)

Heizphase:

ca. 5 min

Betriebsbereit:

nach ca. 10 min, je nach GPS Daten

Phasenrauschen OCXO:

@10 Hz - 105 dBc
@100 Hz - 125 dBc
@1 kHz - 140 dBc

Stabilität:

gemittelt je nach Messzeit > 1x10E-10 ... 1x10E-11

Gehäuseabmessungen:

175 x 175 x 55 mm (ohne überstehende Buchsen)

Bei Ausfall des GPS-Signals wird auf den „freilaufenden“ OCXO umgeschaltet. Die Einstellung der exakten Frequenz erfolgt mit einem Potentiometer im Gerät, das von der internen OCXO-Referenz versorgt wird. Im Auslieferzustand wird die Frequenz genau eingestellt. Durch Alterung des OCXO kann im Laufe der Zeit diese Frequenz vom Sollwert abweichen und kann selbst korrigiert werden.

Preis für das GPS-Frequenznormal als Komplettgerät:

€ 468,00

Aktive GPS-Antenne mit SMA-Stecker:

€ 28,00

Steckernetzteil 12V / 1A mit 12V-Stecker für GPS-Frequenznormal:

€ 12,00

Für Kunden die das GPS-Frequenznormal mit einem neuen OCXO wünschen, bitte Preis und Lieferzeit erfragen.

Falls Sie ein schriftliches Angebot benötigen, bitte fragen Sie an.