¿Cómo puedo comparar objetivamente el rendimiento de TCXO?

Voy a hacer algunas suposiciones aquí acerca de que los relojes en su equipo de medición son mucho mejores que ambos tcxos, de lo contrario, será difícil saber cuál de ellos está causando desviaciones. Solo para una ilustración simple, digamos que tiene dos osciladores desconocidos que deberían ser de 10 MHz, pero uno está realmente fuera de mi alcance. Utiliza uno como referencia de contadores de frecuencia y mide el otro. En un caso el contador dice 9.9MHz, en el otro 10.1MHz. No se ganó mucho aquí. Tenga siempre presente este y otros problemas similares.

Para una mirada más profunda, busque en Google algunas pautas sobre las mediciones del oscilador, las notas de aplicaciones AN10007 y AN10033 de sitime parecen contener algunos consejos útiles para las configuraciones de medición. También podría ser útil informarse sobre la varianza de allan.

Siempre debe tener en cuenta cuáles son los requisitos para su producto. Medir una desviación de 2,1 ppm y la otra de 1,8 ppm no significa mucho si su aplicación está bien con menos de 10 ppm.

Para las pruebas de estabilidad a largo plazo, necesita algo con lo que comparar. O tienes un ocxo de gama alta en uno de tus contadores de frecuencia, o eliges tu mejor tcxo y lo disciplinas por gps. Ambos deben tener muy buenas estabilidades a mediano plazo, por lo que luego puede ejecutar su contador de frecuencia con esos como referencias, elegir un tiempo de puerta lo suficientemente alto y recopilar los datos de su contador de frecuencia durante el tiempo suficiente para estar seguro de que será significativo. para su aplicación, luego compare los de la parte nueva y la vieja.

Para la estabilidad a corto plazo (que se convierte en fluctuación), debe decidir qué tipo de inestabilidad le interesa, y hay muchas formas de medir la fluctuación y similares, que dependen de las capacidades de su equipo.

Puede configurar un analizador de espectro para un tiempo de barrido bastante largo alrededor de la frecuencia que le interesa y comparar los resultados de los tcxos. El ruido de fase será visible aquí como bandas laterales (si su analizador LO es lo suficientemente bueno). Si su osciloscopio es lo suficientemente bueno, puede usar sus habilidades para medir una cierta cantidad de ciclos de reloj y construir un histograma a partir de eso y comparar ambos (algunos osciloscopios tienen incluso una función para histogramas). A veces, el simple hecho de usar la persistencia infinita de un osciloscopio puede indicarle algo sobre el jitter.

Además, podría tener sentido comparar las formas de onda de salida y si son utilizables o si están en el límite de lo que su circuito puede manejar. Muchos de los baratos en el mercado tienen ondas sinusoidales recortadas bastante raras.

Entonces, dado que la única responsabilidad de un oscilador es generar una determinada forma de onda (generalmente sinusoidal) con una frecuencia precisa, no hay mucho más que medir aquí: la desviación de esa forma de onda prevista, así como la desviación de la frecuencia.

Por supuesto, como usted lo mencionó, si los requisitos de su producto son tales que tiene que funcionar dentro de ciertas temperaturas, use la cámara de temperatura, pero solo después de que esté seguro de su configuración de medición en el banco y sus habilidades para leer el datos adquiridos.

La métrica definitiva para la calidad inherente del oscilador (dejando de lado cosas como la inmunidad a las influencias ambientales y similares) es el diagrama sigma-tau. Muestra la desviación de Allan (u otras métricas de desviación, consulte NIST Ch.5) contra el período de observación. Si su Tektronix es lo suficientemente decente, es posible que pueda medir dicho diagrama directamente. Los osciloscopios baratos tenderán a medir su propio cristal en lugar del dispositivo bajo prueba.

Se puede usar una prueba en el circuito en un receptor para recopilar parte de esta información, si el receptor le da acceso a ciertos observables sin procesar (que los receptores de grado de consumo generalmente no brindan). Estás comparando efectivamente con un oscilador de muy alta calidad en la nave espacial.

Múltiples fuentes de error afectan el canal entre la nave espacial y su receptor, como centelleo, trayectoria múltiple, retraso ionosférico, por lo que no todas las desviaciones observadas pueden atribuirse a la imperfección de sus osciladores. Sin embargo, es posible obtener algo de información, ya que la ionosfera no cambia tan rápidamente y puede mitigar los trayectos múltiples midiendo en una buena ubicación y utilizando solo SV de gran altura (la azotea o la ventana no son una buena idea).

Los principales observables a los que se debe optar son la fase y la frecuencia de la portadora. Si puede obtener estas lecturas a una velocidad alta, digamos 1000/s, verá las desviaciones a corto plazo en la fase y a largo plazo en la frecuencia (ya que el receptor corregirá la fase alterando la frecuencia).

Esta es una captura de pantalla de una lectura de estos observables de mi receptor de bricolaje, busque las líneas azules carr_phase y carr_inc. (este receptor usa un Rakon TCXO barato, la captura de pantalla se tomó mientras se desarrollaba el filtro de seguimiento y, sí, sé que el filtro no es el mejor)

Si tienes la oportunidad de repetir esta medida con diferentes osciladores, te puedo asegurar que se verán diferentes. El que da menos energía de ruido en la fase portadora es mejor.

Las influencias ambientales como el movimiento o las variaciones de temperatura se pueden ver en un diagrama de este tipo (no tengo una captura de pantalla de ejemplo preparada), pero los fabricantes suelen hacer un buen trabajo para compensarlas.