Wer misst, misst Mist... heute: Frequenz

 ... oder, wie man durch ein neues Meßgerät auf einmal in ein tiefes Rabbithole plumsen kann.

Bisher habe ich meine Erkenntnisse auf Mastodon verwurstet, welches eine eher mäßige Idee ist. Zum einen findet man Beiträge da schwer, weil es dafür schlicht nicht geeignet ist. Zum Anderen habe ich dort die Halbwertzeit der Beiträge auf 4 Wochen gesetzt. Uppsi. 😬

Also versuche ich nun, das wieder ins Blog zu verfrachten.

Heute:

Der TinyGTC Frequenzzähler

Da mein alter Frequenzzähler irgendwie noch nie so richtig toll funktioniert hatte, musste etwas neues her. Da passte es sehr gut, daß der Erfinder vom TinySA Spektrumanalysator gerade sein neues Projekt, den TinyGTC auf den Markt geworfen hat. Für unter 200 € bekommt man einiges.

Das Teil ist nicht nur ein Frequenzzähler mit 13(!) Dezimalstellen, sondern eine eierlegende Wollmilchsau. Er misst auch Phasen, Impulse und noch mehr. Dazu hat er viele Statistikfunktionen und nicht zuletzt eine grafische Echtzeitauswertung. Einen Frequenzgang bis zu 15 GHz, 2 Eingänge, 2 Ausgänge für Referenz und freie Frequenzauswahl. Als wenn das nicht reichen würde, hat das Teil auch noch einen GPSDO eingebaut. Über den USB-Anschluß lässt sich das Gerät fernbedienen, die Daten in Echtzeit protokollieren und das GPS-Modul auslesen. Auf dem eingebauten Mikro-SD Kartenleser lassen sich Messreihen ebenfalls speichern um sie später z.B. in Timelab aufzubereiten.

Mit diesen Möglichkeiten bewaffnet, öffnete sich das Feld für mich ungemein.

Gleichzeitig wurde ich durch einen glücklichen Zufall mit einem alten Rubidium-Frequenznormal beglückt. Also erst einmal festgestellt, wie weit das Frequenznormal gealtert war. Eine lange Meßreihe gezogen und so lange abgeglichen, bis die maximal mögliche Genauigkeit erreicht war. Nun bin ich bei etwa 100-120 µHz Abweichung bei 10 MHz. Damit kann man leben. Auch wenn es einen in den Fingern juckt, die letzten 100 µHz auch noch nach unten zu drücken. Aber selbst ein 10-Gang-Poti hat seine physikalischen Grenzen.

Der Screenshot erschlägt einen förmlich mit Daten. Ich versuche es mal aufzuschlüsseln. Der Takt des TinyGTC wird in diesem Fall extern vom Rubidiumnormal vorgegeben. Auf Kanal A ist ein GPSDO von Leo Bodnar (LB-1420) angeschlossen. Auf Kanal B als Vergleich ein Quarzofen. Beides läuft seit einigen Stunden um auf Betriebstemperatur zu kommen. Man sollte solche Meßeinrichtungen großzügig warmlaufen lassen. 1 Stunde Minimum. Je länger, umso besser.

Im Bild sind gerade 5096 Messpunkte im Sekundentakt aufgelaufen. Neben dem Momentwert (Value) sieht man den Min und Max Wert, die Standardabweichung und Durchschnittsabweichung auf eine Sekunde ausgerechnet. Die Mittenfrequenz (Aver) zeit den Mittelwert aller Messpunkte an. Dort sieht man, daß das Rubidium etwa 100µHz nach unten abweicht, also 1e-11. Dieser Wert ist aber für die Meßtechnik hervorragend. Weil man sieht, die Schwankungen von GPSDO und selbst dem Quarzofen sind ungleich höher. Daher hat die Genauigkeit auch seine Grenzen. Ein Luftzug um den Quarzofen reicht schon.

Ich gebe zu, es hat einige Wochen gebraucht, bis ich mit dem ganzen System etwas anfangen konnte und die Werte richtig interpretieren konnte. Aber man lernt lebenslang. Der Weg dahin war bisweilen dornig. Durch falsche Interpretationen der Daten dachte ich bereits auch schon, einer meiner Leo Bodnar GPSDOs wäre defekt. Aber das verwurste ich in einem anderen Beitrag.