Rubidiums precies op 10MHz justeren
De afgelopen dagen ben ik bezig geweest om de Rubidiums zo goed mogelijk op 10MHz te zetten.
De 4 Rubidiums die nu op tafel staan zijn allemaal anders in de manier waarop je ze kunt justeren. Dus laten we daar eerst naar kijken.
De Temex LPFRS-01
De Temex kun je op 2 manieren bijsturen. De eerste is eigenlijk net als een goede OCXO: er zit een aansluiting op met een referentie spanning, en een aansluiting voor een spanningsingang om de frequentie bij te sturen. Met een multiturn potmeter tussen referentie en massa kun je dan frequentie tunen.
De 2e methode is om rechtstreeks, via RS-232 een “tune value” in te geven. Er zijn 2 tabellen met waarden, een voor grof en een voor fijn. Voor mijn Temex is de tabel voor fine tuning frequency correction ruim voldoende.
Er is geen specifieke software voor de Temex, ik gebruik voor communicatie Hyperterminal:
Op de bovenste regel heb ik met commando “V” versie info opgevraagd.
Op de 2e regel heb ik met commando “L0A” het huidige fine tune value opgevraagd.
Het nieuwe value kun je gewoon als commando geven, b.v. “F20” (=Fine(waarde), gekozen uit de tabel). Dat wordt dan automatisch opgeslagen. Op de derde regel heb ik die nieuwe waarde ter controle weer opgevraagd.
Deze directe weg via RS-232 heeft mijn voorkeur. Waarden kunnen tijdens het gebruik niet per ongeluk veranderd worden. En een opzet met potmeter geeft meteen weer een scala aan mogelijkheden voor ongewenste beïnvloeding. Denk aan tempco van de potmeter, drift van de referentie, instraling in de bedrading van die potmeter etc. Waarom dat allemaal voor je DAC hangen, als je de uitgang van die DAC ook rechtstreeks kunt instellen
Nadeel van de tabel methode is dat het in stapjes van 0,1mHz gaat. Maar daar ligt ook ongeveer m’n meetgrens. De vraag is of nauwkeuriger zinvol is omdat ook Rubidiums tempco en drift hebben...
(spec voor drift is < 3x10-11 / month, dat is 0,3mHz per maand)
FEI FE-5680A
De FE-5680A is misschien wel het bijzonderste geval. Dat komt mede omdat er zoveel (uitgeklede) versies zijn. Bij veel versies is domweg weggelaten wat de klant niet nodig had. Maar er zijn ook versies waarbij de uitgang een DDS is, en de frequentie over een brede range ingesteld kan worden.
Deze FE-5680A van Blackdog heeft een instelpotje voor frequentie trim. Maar dat doet niks, blijkt niet aangesloten... Komt vaak voor bleek na zoeken op internet.
Dan maar hopen dat deze Rb optie 2 heeft: tunen via RS-232 (die opties staan er nergens op vermeld...)
Maar deze Rb tunen via RS-232 is niet zo simpel.... Je moet een referentiewaarde in HEX uitlezen, en daar een gewenste offset waarde in HEX bij optellen of aftrekken, en dan de nieuwe waarde in HEX ingeven.
Zie voor de details het hoofdstuk Frequency Adjustment in het FE-5680 manual. Ik werd er licht duizelig van...
Hopelijk heeft iemand daar een programmaatje voor geschreven, denk je dan... Zoekend op internet vond ik een paar stokoude programmaatjes. Ze werkten echter geen van allen, omdat ze bedoeld bleken voor de versie met breed regelbare frequentie output.
Op time-nuts vond ik wel een verwijzing naar : "Fe5680Calibrator.exe" van Bob Campbell, VK4XV. Dat zou wèl moeten werken. Maar dat progje was nergens te vinden... Voordeel van een zendamateur is dat via z’n callsign hij wel op te sporen is. En na een mailtje naar Bob Campbell in Australië, kwam er een vriendelijke mail terug, met het progje er bij
En het werkt voortreffelijk:
Bovenaan kun je de standaard / basis waarde in HEX uitlezen. Je kunt dan zelf, gewoon decimaal, een offset waarde ingeven, die het progje vertaalt in HEX, vervolgens verrekend, en naar de Rb terug stuurt. Als je tevreden bent kun je de waarde permanent maken door die in EEPROM laten schrijven.
150 counts van het offset getal komt overeen met 1mHz frequentie variatie (plus is hogere freq, min is lager). Je kunt dus zèèr nauwkeurig tunen.
Daarmee is de FE-5680A nu het lekkerst te tunen van het hele stel
Stanford PRS10
Ook de PRS10 heeft een seriële poort, met uitgebreide programmeer mogelijkheden.
Natuurlijk ook opties om de frequentie te justeren (dacht ik…..)
Onder andere zijn er deze commando's:
SF, Set Frequency. Met het "SF" commando kun je zeer nauwkeurig de 10MHz bijregelen: 100 stapjes komen overeen met 1mHz. Maar... Na een reboot staat de Rb weer op de nominale instelling. Dat "SF" commando is dus meer bedoeld om de PRS10 ergens aan te slaven, net zoals aan 1PPS... (Of om te gebruiken met een software besturing, die na elke herstart de waarde opnieuw in de PRS10 stopt)
FC, frequency controll. Hiermee stel je rechtstreeks de 10MHz oscillator in. Maar... In het manual staat dat dat alleen bedoeld is voor als je de PLL uitschakelt (en daarmee de automatische regeling)
SP Set Parameters. Hiermee kun je rechtstreeks de frequentie parameters instellen. Maar... Dit zijn grove instellingen, bedoeld om te kunnen corrigeren als de unit (b.v. door veroudering) uit z’n instel bereiken is gelopen. Lijkt me dus niet bedoeld om mee te fine-tunen
Eigenlijk is de PRS10 te geavanceerd . De Stanford Research filosofie is dat je via software de frequentie instelt met “SF”, en de software bij elke herstart die waarde er opnieuw inzet. Achterliggende gedachte is dat de PRS10 compatibel blijft met andere “sockets” (apparaten/racks waar hij ingeplugd / uitgewisseld kan worden). Als die andere “socket” regelt met een externe spanning/potmeter zou de SF correctie ten onrechte ook mee blijven doen.
Een prima filosofie voor grootverbruikers, maar hier onhandig. Want onderaan de streep blijft hier alleen tunen via het ingebouwde instelpotje over…
Dat instelpotje zit aan de bovenkant van de unit, en Camino1 heeft dit mooi gebouwd, zodat het instelpotje handig via een gaatje in de koelplaat bereikbaar is.
Daar houdt het gemak ook een beetje op: door de lange tijdconstanten van de PRS10 moet je lang wachten tot de bijgetune frequentie weer stabiel is (meerdere uren tot een dag). En elke nauwkeurige frequentiemeting duurt een uur. Daarna op gevoel het instelpotje een beetje tweaken. (de rimpel op de 10MHz helpt ook niet). Dus je moet wel een paar dagen uittrekken om de PRS zo goed mogelijk te justeren...
Efratom LPRO-101
De LPRO heeft helemaal geen RS-232. Dus justeren moet via ingebouwd instelpotje, of een aangeboden externe spanning.
Voor die externe regelspanning biedt de LPRO-101 geen referentiespanning aan. Dus daar zul je ook zelf in moeten voorzien... Dat maakt de het mogelijke aantal externe fout factoren weer een stuk groter: De 10MHz wordt nu òòk beïnvloed door tempco en drift van die externe spaningsreferentie, plus tempco en drift van het potmeter netwerk....
Kiezen voor het ingebouwde instelpotje lijkt gunstiger. Dan zit alles (ref, potje) in de mu-metalen afscherming, en op de constante temperatuur binnen de Rb. (en die componenten zijn al mooi verouderd gedurende de levensduur van de Rb...)
Wel moet je dan voor je behuizing een constructie verzinnen zodat dat instelpotje toegankelijk is…..
Justeren van mijn LPRO is nog niet zinvol zolang die niet in een wat stabielere omgeving zit (koelplaat, behuizing). Dus daar heb ik nog geen moeite voor gedaan…..
In het algemeen is me na het justeren van deze Rb’s wel duidelijk geworden dat de weg via RS-232 te prefereren is. Belangrijkste voordelen zijn dat je in vaste stapjes kunt justeren, met een vast uitgangspunt. Je kunt naar een bekende waarde terugkeren, en uitrekenen hoeveel stapjes je moet veranderen om de gemeten frequentie offset in 1 keer te compenseren. Dat scheelt flink tijd!
Daarnaast kan een RS-232 instelling tijdens gebruik niet gewijzigd worden door per ongeluk aan een potje te komen, of b.v. door trillingen tijdens transport.
Groet, Gertjan.