Referentiefrequentie met behulp van een GPS-ontvanger 1
Het bezitten van een goede referentiefrequentie is belangrijk voor het juist kunnen afregelen of afstemmen van allerlei apparatuur. In deze tijd, waar we de tijd van onze computers op milliseconden gelijk laten lopen met externe tijdservers, kunnen we dat op een soortgelijke manier ook doen voor onze apparatuur en schakelingen. Een goede en vooral stabiele referentiefrequentie is daarbij van belang.
Timo PE1FOD heeft daarom voor CQ-PA een referentiefrequentie ontworpen, welke gesynchroniseerd wordt via GPS met de atoomklok aan boord van de satellieten.
Algemene beschrijving
Het is voor de GPS plaatsbepaling van wezenlijk belang, dat de satellieten de juiste tijd bezitten. Ook dienen de ontvangers een goede gelijkloop met de satellieten te hebben. In de satellieten zijn dan ook zogenaamde atoomklokken aanwezig. In deze klokken wordt de oscillator gelocked met behulp van Cesium 137. Hierdoor wordt een extreem hoge mate van stabiliteit en nauwkeurigheid verkregen.
Sommige GPS ontvangers hebben een 10 kHz uitgangssignaal beschikbaar, welke gesynchroniseerd is met de atoomklokkens van de satellieten. Dit signaal kunnen we uiteraard prima als referentie gebruiken voor onze eigen doeleinden.
In het hier beschreven ontwerp is de oscillator gesynchroniseerd met het signaal vanuit de GPS via het PLL-principe. Dit alles maakt het mogelijk goede en zeer stabiele referentiefrequenties te genereren.
Deze kunnen we op hun beurt in de shack gebruiken. Als digitale klokfrequentie voor bijv. PLL-oscillatoren, voor ijking van frequentietellers of als analoog-signaal voor meer traditionele toepassingen.
De frequentiereferentie, zoals hier beschreven, heeft 3 digitale outputs van resp. 1, 5 en 10 MHz en een analoge output van 10 MHz.
Werking schakeling
De schakeling heeft een eigen 10 MHz VXCO. Het uitgaande signaal hiervan wordt via Q2 en de delerschakeling aangeboden aan U5, een PLL-IC.
In dit IC wordt het vanaf de oscillator afgeleide signaal vergeleken met signaal van de GPS. Het zo gelockte 10 kHz signaal wordt van bier uit via U6A teruggekoppeld naar de oscillator.
Door het vergelijken van het signaal van de GPS ontvanger en de uitgang van de PLL in U6B wordt door de 'In-Lock'-LED zichtbaar gemaakt, dat het signaal 'In-Lock' is.
Het 10 MHz signaal van U4E wordt gebruikt voor zowel het analoge signaal als de digitale blokgolf gebruikt. De andere twee signalen, 1 en 5 MHz, komen vanuit de deler U3B. De delers U2A en U2B worden in dit ontwerp alleen gebruikt voor het terugbrengen naar 10 kHz van het oscillatorsignaal.
Bouw en afregeling
De regelspanning van het VXCO dient 4V te zijn. Deze kunt u met C3 afstellen. Zonodig dient men de waarde van C2 dan aan te passen, indien dit buiten het bereik van C3 ligt.
Het LED 'In-Lock' dient groen te branden als de PLL 'In-Lock' is.
Onderdelenlijst en printen
Koperzijde.
| Naam | Type | Beschrijving |
|---|---|---|
| C1,5,6,27 | 100 pF | |
| C2 | 12 pF | Zie ook tekst bij afstemmen C3 |
| C3 | 1,5 - 15 pF | |
| C4,10 | 1 nF | |
| C7,9,19 | 10 nF | |
| C8,12,16,117 | 47 µF | |
| C11,13,14,15,18,23,24,26,29 | 100 nF | |
| C20,22 | 470 pF | |
| C21 | 560 pF | |
| C25 | 470 nF | |
| C27 | 47 nF | |
| D1,2 | BB149A | UHF variable capacitance diode |
| D3,4,6 | 1N4148 | High-speed diodes, Small signal Si diode |
| D5 | ed, groen | |
| D7 | TYMBV10 | |
| L1,2 | 10 µH | Siemens (B78108-T) |
| L3,6 | 1 µH | Siemens (B78108-T) |
| L4,5 | 1,5 µH | Siemens (B78108-T) |
| Q1 | BFS17 | |
| Q2 | PMBFJ310 | N-channel silicon field-effect transistor |
| R1,13,17,20,21 | 10 KΩ | |
| R2 | 47 kΩ | |
| R3,4,15 | 33 KΩ | |
| R5,19 | 1 kΩ | |
| R6,8 | 1k5 | |
| R7,11,12 | 100 kΩ | |
| R9 | 270 Ω | |
| R10 | 1k8 | |
| R14 | 56 kΩ | |
| R16 | 4k7 | |
| R18 | 270 kΩ | |
| R22,23 | 33 Ω | |
| R24 | 10 Ω | |
| TP1 | 10 kHz | Inputsignaal |
| TP4 | 1 MHz | |
| TP5 | 5 MHz | |
| TP6,7 | 10 MHz | |
| TP8 | +12 V | |
| U1 | LM317T | 1.2V to 37V adjustable voltage regulator |
| U2,3 | 74HC390 | Dual decade ripple counter |
| U4 | 74HC14 | Hex inverting Schmitt trigger |
| U5 | HC4046 | Phase-locked-loop with VCO |
| U6 | TLC272 | Dual Single Supply Operational Amplifier |
| U7 | 7805 | 3-Terminal 1A Positive 5V Regulator |
| Y1 | 10 MHz X-tal | Behuizing: HC49/U |
Timo Lampe PEITOD en Johan PA3AIN.