Rubidium Frequenz Normal FE-5680A
Um möglichst genaue und zeitstabile Frequenzen erzeugen zu können, werden beispielsweise Quarze temperaturgeregelt beheizt (“Quarz Ofen”). Eine noch höhere Genauigkeit kann durch die Nutzung von Frequenznormalen erreicht werden. Diese “Atomuhren” sind in den letzten Jahrzehnten immer kleiner geworden und haben immer weitere Anwendungsgebiete gefunden.
Beispielsweise werden sie in Telekommunikationssystemen verwendet, um eine möglichst gute Gleichzeitigkeit der Komponenten sicherzustellen. Die Vielfalt der Mobilfunknetze und ihre ständige Erneuerung hat dazu geführt, dass gebrauchte Frequenznormale über ebay erhältlich sind, für weniger als 100 Euro, die Frequenznormale kommen meist (Frühjahr 2012) aus China.
Ich habe mir aus Hongkong das “FE-5680A” von FEI Communications schicken lassen. In diesem Modul ist eine “Rubidium Lampe” (“Rubidium Physics Package”)eingebaut. Dies ist keine Lampe um Helligkeit zu erzeugen, sondern eine Vorrichtung, um Rubidium-Atome zum Schwingen anzuregen. Die Rubidium-Atome im Inneren der Lampe schwingen “besonders gerne” bei einer ganz bestimmten Frequenz (Atom Resonanz Frequenz), bei ca. 6,8 Ghz. Diese Frequenz wird von den Atomen extrem genau eingehalten. Es gibt genau gesagt kein anderes technisches Verfahren, um eine Schwingung so präzise stabil zu halten.
Ein im Frequenz-Normal eingebauter spannungsgesteuerter Oszillator wird so gesteuert, dass seine Zielausgangsfrequenz genau dann erreicht wird, wenn die Rubidium-Resonanzfrequenz in der Rubidium-Lampe erreicht wird. Somit wird der Oszillator durch die Atom Resonanz Frequenz geregelt und damit stabil gehalten.
Die Frequenz des Oszillators beträgt 50,255 Mhz (1/136tel von 6.8GHz) und wird durch eine nachgelagerte Schaltung in eine Festfrequenz von 10 Mhz geteilt. Genaueres zu diesem Vorgang (den ich hoffentlich nicht ganz falsch zusammenfasse) ist im Datenblatt des Moduls zu finden.
Das Modul erreicht laut Datenblatt eine Stabilität von 10 hoch -11.
Pins am DB9 connector:
Modul mit entfernter Bodenplatte. Eine Isolationsplatte verbirgt
zunächst die Sicht.
Isolation abgenommen. Unten mittig das “Rubidium Physics Package”.
Nach Abnehmen der Geräteoberseite
Verwendung
EBay-Titel: "FE-5680A Rubidium Atomic Frequency Standard 10MHz OUT"
RC078318012HK
+15V:
* am Anfang 1,6A, FE-5680A
* sinkt nach ca. 3 Minuten auf 1,3A,
* und nach etwa 7 Minuten auf 0,8A.
+5V: ca. 80mA.
Das 10Mhz-Signal hat eine Amplitude von Vpp=1,62V.
Pin-Belegung:
1 +15V
2 GND (Chassis)
3 OUTPUT: LOCK/UNLOCK
4 +5V
5 GND (Chassis)
6 OUTPUT: 1 PPS
7 OUTPUT: 10 Mhz Sinus
8 RS232
9 RS232
LED am LOCK-Pin
Dieser Pin ist während der Anwärmzeit High und geht auf Low, wenn das Gerät soweit aufgewärmt ist, dass die Rubidium-Lampe die Frequenz stabil halten kann.
Für genaue Messungen muss man also diese Zeit abwarten.
Some circuit that has a red LED during unlocked state, a green LED on locked state:
Nur für mich: Mini PCB Pins mit dieser Schaltung:
