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2010年1月16日 (土曜日)

OCXO vs ルビジウム ガチンコ勝負 その2

ガチンコ勝負させるのは結構大変。
ルビジウム発振器とOCXOの違いを確かめるためにお正月休みを挟んで色々とやってみました。
主に電源関係の強化で、電源に22000μFの大きな電解コン入れたり、ロジック回路用にフィルター入れたり、3端子レギュレーターを低雑音のリニアレギュレーターに変更して、OCXOとルビジウム発振器の比較を続けてきました。そこで浮かんできたのは「OCXO用の電源」でした。
Rb_ocxo_conpe
ルビジウム発振器は、発振器と呼んでいますがルビジウムの発振周波数(6.8GHz)を10MHzなどに変換して出力する回路も含んでいるため、正確には「ルビジウム発振ユニット」です。
内部にはデジタル・アナログ回路が混在、それぞれの電源は発振器内部のレギュレーター(DCDCコンバーターなど)で各回路へ供給しています。

OCXOの内部は実際に発振する水晶発振子と温度制御などの小規模のアナログ回路で、ルビジウム発振器のようにデジタル回路やレギュレーターは内蔵していません。
内部にレギュレーターを内蔵しているルビジウム発振器と比べると、OCXOは電源の質が発振周波数や位相雑音特性にダイレクトに影響します。

発振器に求められる条件とは?

1.周波数精度
2.十分な出力レベル
3.良好な位相雑音特性

だと思います。1と2を満足しないと発振器として使い物になりませんのが、3は計測自体が難しいこともあって、殆ど話題にあがりません。
極端に言えば1と2だけに着目して3を無視しているケースが多いのではないでしょうか?
ところが発振器の出力は色々な回路を経て、結局その回路が扱う信号、つまり送信音や受信音に1や2と同じように3も影響しています。

OCXOは電源の影響を受けやすく、実力を発揮させるにはクリーンな電源が必要なので、ブレッドボードの電源にフィルターを入れ、レギュレーターも低雑音なものへ変更しました。
Rb_ocxo_bboard
それと新しく購入したガチンコ勝負のバトルフィールドであるSRC2496は、ルビに48KHzを直接出力させると出力レベルが下がってSRC2496をドライブできないことが判明。
そこで以前製作した192KHz→48KHz分周回路を使うことにしました。なお、ルビの48KHz出力をOCXOと同じ回路(100分周回路はバイパス)で出力させて、1/4分周回路との差は無いことを確認済みです。

ブレットボード上のOCXO出力周波数の100分周回路と、ルビの192KHz出力の4分周回路の出力波形比較はこんな感じ。
Rb_ocxo_48k_clock
波形の色      Rb 赤  OCXO 黄

OCXOの波形は以前と比較してかなり綺麗になりました。結構大変だったけど、主原因がわかれば対策も難しくありませんでした。
オシロで両方の波形をみて、これならば波形による差は考える必要はないかな・・・・・と。
やっとルビジウム発振器とOCXOを比較できる同じ環境ができました。

比較はベリンガーのSRC2496へOCXOとルビジウムで作った48KHzのワードクロックを入力し、SRC2496の出力をIC-7800で送信、IC-756Pro2でモニターして比較する・・・・という実戦的な方法です。

結果は・・・・もうちょっとお待ちくださいね。ただいま実験中です。

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