¿Cómo puedo comparar objetivamente el rendimiento de TCXO?

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Me gustaría evaluar un TCXO alternativo utilizado en un circuito receptor de GPS. Nuestro TCXO actual funciona bien, pero estoy buscando probar una alternativa de menor costo.

La parte alternativa es Epson TG - 5035CJ / CG / CE ( hoja de datos ) .

Las especificaciones de importación como el voltaje, la tolerancia de frecuencia, el envejecimiento ..., el consumo de corriente y el tamaño del paquete son aceptables de acuerdo con la recomendación del fabricante del conjunto de chips GNSS.

He realizado algunas pruebas básicas de GPS, entre ellas, Time To First Fix (TTFF) y la comparación del número CNo de los 4 satélites principales, así como el rendimiento general del GPS. Todas las pruebas que he realizado hasta ahora han estado a temperatura ambiente.

Tengo acceso a una cámara de temperatura, un simulador GNSS, un generador de señal de red Vector y un osciloscopio Tektronix decente. Nuestro analizador de red está actualmente fuera de la tienda.

No tengo una plantilla de prueba pero espero poder medir objetivamente las diferencias de rendimiento entre nuestra parte existente y la nueva.

EDIT

¿Qué pruebas específicas se pueden realizar en ambos TCXOs en circuito o fuera de circuito con el equipo que tengo disponible? ¿Es posible medir el jitter o hay otras características de rendimiento que serían útiles para medir?

    
pregunta Samee87

2 respuestas

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Aquí haré algunas suposiciones acerca de que los relojes en su equipo de medición son mucho mejores que los dos 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 10MHz, pero uno realmente está fuera de mi alcance. Usted usa uno para su referencia de contadores de frecuencia, y mide el otro. En un caso el contador dice 9.9MHz, en el otro 10.1MHz. No hay mucho ganado aquí. Siempre tenga en cuenta esta y otras cuestiones similares.

Para obtener información más detallada, busque en Google algunas pautas sobre mediciones de osciladores, notas de aplicaciones AN10007 y AN10033 de sitime parecen contener Algunos consejos útiles para configuraciones de medición. También puede ser útil informarse sobre la variación del allan.

Siempre debe tener en cuenta cuáles son los requisitos para su producto. Medir uno para desviarse por 2.1 ppm y el otro por 1.8 ppm no significa mucho si su aplicación está bien con algo de menos de 10 ppm.

Para las pruebas de estabilidad a largo plazo, necesita algo con qué comparar. O tienes un ocxo de alta gama en uno de tus contadores de frecuencia, o eliges tu mejor tcxo y lo disciplina con gps. Ambos deben tener muy buenas estabilidades a medio plazo, por lo que luego puede ejecutar su contador de frecuencia con esas referencias, seleccionar un tiempo de compuerta suficientemente alto y recopilar los datos de su contador de frecuencia durante el tiempo suficiente para que esté seguro de que será significativo. para su aplicación, luego compárelas con la parte nueva y la anterior.

Para la estabilidad a corto plazo (que se confunde con el jitter), debe decidir en qué tipo de inestabilidad le interesa, y hay muchas formas de medir el jitter 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 como bandas laterales aquí (si sus analizadores LO son lo suficientemente buenos). Si su alcance 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 ámbitos tienen incluso una característica para los histogramas). A veces, el simple hecho de usar la persistencia infinita de un alcance puede decirle algo sobre el jitter.

Además, podría tener sentido comparar las formas de onda de salida y si son utilizables o en el caso extremo de lo que su circuito puede manejar. Una gran cantidad de cheapos en el mercado tienen ondas sinusoidales bastante extrañas recortadas.

Entonces, como la responsabilidad exclusiva de un oscilador es generar una determinada forma de onda (normalmente sinusoidal) con una frecuencia precisa, no hay mucho más que medir aquí: desviación de la forma de onda deseada, así como desviación de la frecuencia.

Por supuesto, como lo mencionó, si los requisitos de su producto son tales que deben funcionar a ciertas temperaturas, utilice la cámara de temperatura, pero solo después de que tenga confianza en la configuración de su medición en el banco y en sus capacidades para leer los datos adquiridos.

    
respondido por el PlasmaHH
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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) en relación con el período de observación. Si su Tektronix es lo suficientemente decente, puede 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 circuito en un receptor para recopilar parte de esta información, si el receptor le da acceso a ciertos observables en bruto (que los receptores de grado de consumidor generalmente no dan). Estás comparando efectivamente con un oscilador de muy alta calidad en la nave espacial.

Múltiples fuentes de error afectan el canal entre la nave y su receptor, como centelleo, multipath, retardo ionosférico, por lo que no todas las desviaciones observadas pueden atribuirse a la imperfección de sus osciladores. Sin embargo, es posible obtener alguna información, ya que f.e. la ionosfera no cambia tan rápidamente y puede mitigar las rutas múltiples midiendo en una buena ubicación y utilizando solo SV de elevación alta (no es una buena idea utilizar una ventana o un tejado).

Los observables principales a los que hay que ir 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 el plazo más largo en la frecuencia (ya que el receptor corregirá la fase alterando la frecuencia). p>

Esta es una captura de pantalla de una lectura de estos elementos observables de mi receptor DIY, busque las líneas azules de carr_phase y carr_inc. (este receptor usa un Rpoon TCXO a bajo costo, la captura de pantalla se realizó mientras se desarrollaba el filtro de seguimiento y, sí, lo sé El filtro no es el mejor.

Si tiene la oportunidad de repetir esta medición con diferentes osciladores, le aseguro que se verán diferentes. El que da menos energía de ruido en la fase de portadora es el mejor.

Las influencias ambientales como las sacudidas o las variaciones de temperatura se pueden ver en dicho diagrama (no tengo un ejemplo de captura de pantalla listo), pero los fabricantes generalmente hacen un trabajo bastante bueno para compensarlos.

    
respondido por el Andreas

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