Современное состояние прецизионной кварцевой стабилизации частоты применительно к задачам частотно-временного обеспечения

Основные характеристики
Morion, Inc.
Saint-Petersburg, Russia
www.morion.com.ru
К основным характеристикам относятся:
долговременная нестабильность частоты (ДНЧ);
температурная нестабильность частоты (ТНЧ);
кратковременная нестабильность частоты (КНЧ);
относительная спектральная плотность мощности фазовых шумов (ФШ).

Holdover mode 5G 1…1,5 мкс /24 ч;
Требование к ДНЧ 5G 2…5е-11 /24 ч;
Верхняя рабочая температура 85оС и 90оС.
Morion, Inc.
Saint-Petersburg, Russia
www.morion.com.ru
Долговременная нестабильность частоты

Morion, Inc.
Saint-Petersburg, Russia
www.morion.com.ru
Долговременная нестабильность частоты

Высокие показатели по ДНЧ обеспечены за счет:
производство в «чистых помещениях»;
малое газовыделение материалов конструкции;
вакуумный отжиг;
герметизация в вакууме методом «холодной сварки»;
интенсивное искусственное старение.
Morion, Inc.
Saint-Petersburg, Russia
www.morion.com.ru
Резонаторы

Morion, Inc.
Saint-Petersburg, Russia
www.morion.com.ru
Долговременная нестабильность частоты
Требования к кварцевому генератору:
отсутствие «скачков» частоты (их минимизация;
прогнозируемость.

Для создания надёжных многопозиционных измерительных систем требуется:
минимизировать взаимные наводки трактов;
стабилизация температуры в помещении;
и ряд других мер.
Morion, Inc.
Saint-Petersburg, Russia
www.morion.com.ru
Оценка долговременной нестабильности частоты

Morion, Inc.
Saint-Petersburg, Russia
www.morion.com.ru
Оценка долговременной нестабильности частоты
Помещение и стойки контроля ДНЧ

Резонатор уже почти не влияет.
Влияние остальных элементов схемы.
Тепловое моделирование.
Конструктивная и схемотехническая оптимизация.
From Dr. John Vig Tutorial
Morion, Inc.
Saint-Petersburg, Russia
www.morion.com.ru
Температурная нестабильность частоты

Morion, Inc.
Saint-Petersburg, Russia
www.morion.com.ru
Температурная нестабильность частоты
---- изменение частоты при изменении температуры внешней среды;
---- изменение температуры внешней среды;
---- изменение частоты за вычетом её временнОго дрейфа при изменении температуры внешней среды
Двойное термостатирование

Morion, Inc.
Saint-Petersburg, Russia
www.morion.com.ru
Температурная нестабильность частоты
Одинарное термостатирование

Morion, Inc.
Saint-Petersburg, Russia
www.morion.com.ru
Сравнительные характеристики генераторов нового и прежнего поколений

Влияющие факторы:
Резонатор
Схемотехника
Morion, Inc.
Saint-Petersburg, Russia
www.morion.com.ru
Фазовые шумы и кратковременная нестабильность частоты
Полученный результат:
КНЧ до 2Е-13/1с и ФШ до -120 дБн/Гц при отстройке 1 Гц для 10 МГц;
ФШ до -135 дБн/Гц при отстройке 100 Гц и
-178 дБн/Гц при отстройке 100 кГц для 100 МГц.

Morion, Inc.
Saint-Petersburg, Russia
www.morion.com.ru
10 МГц
Фазовые шумы и кратковременная нестабильность частоты

Morion, Inc.
Saint-Petersburg, Russia
www.morion.com.ru
100 МГц
Фазовые шумы и кратковременная нестабильность частоты

Morion, Inc.
Saint-Petersburg, Russia
www.morion.com.ru
Что дальше?!
Температурная нестабильность частоты 2…6Е-11
Фазовые шумы -120 дБн/Гц при отстройке 1 Гц
Кратковременная нестабильность частоты 2Е-13
за 1 и 10 с
+
+