Frekevensnormal

SM6POP

Foliehatt
Jag är inne på att köpa en frekvensnormal och behöver lite tips.
Många referenser är på 10MHz men jag har kikat lite på den här som går att variera frekvensen på vilket kan vara användbart i vissa fall.
Inte så dyr men den borde fungera, det finns ett värde för noggranhet som anges 1x10 -12, vad innebär det?
Är det något att satsa på för att bland annat kalibrera instrument med vilket uppges av tillverkaren som ett användningsområde?
 
Leo Bodnars GPS-normaler är riktigt bra.

Långtidsstabiliteten är så stor att den är svår att mäta, med en timmes integrationstid ligger
Allan-variansen på 1,0E-12 eller en miljondels Hz per MHz.

Det som är lite sämre är korttidsstabiliteten eller "fasbruset", jämfört med de bästa normalerna
som har -170 dBc/Hz är den här runt 20 dB sämre, men det är inget som märks annat än när man använder den
för att multipliceras sig upp i frekvens. Om man t.ex. skulle generera en 10 GHz utfrekvens så går det
att märka en skillnad på brustrumpetens utseende nära mittfrekvensen.
1683116229555.png

Det som är riktigt besvärligt är att jämföra oscillatorfrekvenser med små avvikelser. För "vanliga" noggrannheter, alltså 1/10 - 1/100 Hz/MHz eller (1E-7 till ungefär1E-8) från källor med 5 - 10 MHz frekvens går det att jämföra med ett oscilloskop och använda Lissajous-figurer.

När figuren är stillastående är frekvenserna lika, men man måste vänta länge, timmar, innan avvikelsen är entydigt bestämd. En besläktad och snabbare metod är att jämföra fasen mellan referensfrekvensen och frekvensen som ska jämföras, och avläsa lutningen på kurvan över fasskillnaden som funktion av tiden, detta är relativt enkelt att göra ned till 1E-11 eller så. Om fasdifferensen ökar konstant med 10 grader i minuten motsvarar det 1/(36*60) eller 0,0004 Hz

Högre noggrannheter kräver speciella åtgärder, man kan multiplicera upp den frekvens som ska jämföras och jämföra vid, säg, 1 GHz. Då förbättras upplösningen så att man kan hamna bättre än 1E-10 med bara några minuters observationstid.

Det finns också frekvensräknare vilka kan programmeras så att de visar frekvensavvikelser både direkt och statistiskt.
 
Last edited:
"Du ligger lite off, min kalibrerade rigg visar att du ligger på 3519.95222 kHz istället för 3520 .... "
 
När GPS-refererade frekvensnormaler blev vanliga, fick uttrycket "ligga snett på kanalen" en något annan mening...
 
Jaa
Som jag ser det i normalfallet:
"-Vi ses på 3520" = "Vi ses vid Kopparmärra"

Inte "Vi ses vid Kopparmärra, trettonde gatstenen till vänster, plus eller minus en gatsten"
 
Ett ganska intressant "amatörradiofilosofiskt problem".

En urgammal praxis är att frekvensangivelser och frekvensupplösningar
ska vara tillräckligt exakta för att man ska få motstationen inom sin MF-bandbredd
när inställningen väl är gjord.
För det riktiga trafikslaget Morsetelegrafi är en passande bandbredd
några hundra Hz, så det blir lämpligt att komma inom +/- 250 Hz.

Om vi fördelar frekvenstoleranserna lika mellan sändare och mottagare så blir det 125 Hz var.
125 Hz vid 3520 kHz är 32 ppm eller 3,2E-5. Bättre noggrannhet än så är inte meningsfull.

+/- 200 Hz eller 58 ppm är ungefär vad en övad operatör kan ställa in på en National HRO med bandspridningsspolen
när man har tillgång till 100 kHz kalibreringspunkter.

En GPS-normal ger en långtidsstabilitet och möjlig upplösning som är minst 10000 gånger bättre, men det är inte meningsfullt att minska bandbredden med 10000 gånger bara av den anledningen.

Gatstensanalogin är annars rätt intressant.

Att hitta "Kopparmärra" i korsningen Kungsportsavenyn/Östra Larmgatan
motsvarar en behövlig positionsnoggrannhet eller upplösning av 10 m eller i häraden 1 på 1000 eller 1000 ppm.

Gatstenar har ett modulmått av 100x100 mm så det går 100 gatstenar på 10 m, och därmed har den möjliga upplösningen ökats till 10 ppm, grovt räknat samma som man behöver för att med någon visshet hitta igen sin motstation inom en 500 Hz filterbandbredd.

En frekvensangivelse av 3519,95222 kHz, alltså 9 signifikanta siffror, skulle grovt motsvara 1 ppb inom +/- 3 standardavvikelser eller 10000 gånger högre upplösning än räkning av gatstensraderna ger.
Vi talar nu om bråkdelar av millimetrar.

För att kunna uttala sig om så här noggranna mått kommer nu en god portion statistik och mätvärdesanalys in i bilden, vilket med varm hand överlåts till lantmätaren i församlingen, SM3ZBB. :)
 
Last edited:
Tack för infon AOM, det blir kanske ett inköp då.
Hehe, den kanske man skall använda på lördagens Rörring så lär man ha att göra när min T4X och R4 skall rätt inom någon Hz eller bättre.
 
Jag är nöjd med storebrodern till minimodellen. Vill ha 2 "separata" utgångar.
 
FörHehe, den kanske man skall använda på lördagens Rörring så lär man ha att göra när min T4X och R4 skall rätt inom någon Hz eller bättre
Kanske det.

Ett problem som är rätt svårt att lösa är att bestämma frekvensen hos den undertryckta bärvågen
eller "referensfrekvensen" hos en SSB-sändare. För att isolera frekvensen hos bärvågsresten, som ligger
"i häraden" - 40 dB ner från toppeffekten i sidbandet krävs det ett mycket smalt filter.

Det sätt jag själv föredrar är att mata in en känd LF-signal med exakt 1000 Hz i mikrofon- eller ännu hellre linjeingången och sedan antingen dra av 1 kHz (USB) eller lägga till (LSB) för att få fram referensfrekvensen.
Då behöver man inte bekymra sig om bärvågsundertryckningen.


För AM eller telegrafisändare blir det mycket enklare.
 
Man kan nörda in på frekvensnormaler också, jag började med en Trimble Thunderbolt för tio år sedan.
Iofs hade vi liknande saker på jobbet inom Ericsson där synk är viktigt.

Nu sitter man och drömmer om cesium och rubidium klockor som man vill köpa.

Min bana på Ericsson började inom instrument och kalibrering så jag är väl något skadad antar jag.
Kommer tyvärr inte ihåg vad min norska chef Reidar Dolmen brukade mässa när han kritiskt granskade protokollet när man hade kalibrerat något då på 80 talet.
 
Last edited:
Rent allmänt har det här med "tid och frekvens" blivit allt viktigare.
Elnätens stabilitet står och faller med exakt tidssynk och bankerna räknar delar av mikrosekunder.

Följer utvecklingen lite "från parkett" som tidigare styrelsemedlem i branschorganisationen Radionavigeringsnämnden, som f.ö. firade ett lite försenat men välbesökt 70-års jubileum i vintras.

1683147277503.jpeg1683147213908.jpeg

RNN samlar åtskilligt av landets expertis om tid och frekvens, bl.a.
ordföranden professor Jan Johansson från Chalmers och RISE, som är
en av Sveriges representanter i BIPM (tidigare "Bureau International d'Heure").
 
För att kunna uttala sig om så här noggranna mått kommer nu en god portion statistik och mätvärdesanalys in i bilden, vilket med varm hand överlåts till lantmätaren i församlingen, SM3ZBB. :)
Jo, och också felfortplantningsberäkning.
Ska man vara petig så presenteras ett mätvärde utifrån riktighet i mitt yrke. Noggrannhet som begrepp verkade skilja sig utifrån vem man frågade och krävde bättre definition, jag tror det inträffade i samband med att Tekniska Förklaringar och Anvisningar (TFA) till Mätningskungörelsen som byttes ut för trettio år sedan mot första utgåvan av Handbok till Mätnings Kungörelsen (HMK). Ett slags teoretisk programförklaring utifrån det Mätningskungörelsen avsåg, eller borde avse, när det gäller hur man ska bedriva lantmäteri, räkna, redovisa etc. Samt vem som får utföra lantmäteri, alltså certifierade kunskapskrav inom statliga och kommunala verksamheter. Redan Gustav Vasa ställde krav på detta.

Emellertid avskaffades Mätningskungörelsen av regeringen Reinfeldt då den ansågs vara ett konkurrenshinder. HMK fick då betydelsen Handbok i Mät- och Kartfrågor. Jag tror även den är avskaffad nu....

Men så här säger HMK (inte kungen):
Riktighet anger mätvärdenas genomsnittliga överensstämmelse med det sanna värdet, noggrannheten anger spridningen kring detta sanna värde och precisionen spridningen kring mätseriens medelvärde eller tyngdpunkt.

Om man tänker i termer av skytte mot en måltavla så är:
Riktighet är när man placerat en skjutserie på Bullseye. Eller så nära bullseye som mätmetodiken medger.
Precision kan man säga att man erhållit om skjutseriens träffbild är samlad, alltså inte nödvändigtvis i mitten av tavlan men då de upprepade värdena är samstämmiga även om man satt hela serien kl. 2 i en av måltavlans yttre ringar.
Noggrannhet är en kvalitativ term. Är det viktigt att skärpa sig när man skjuter så att resultatet ger att inte något skott är sämre än en 9:a, eller kan vi vara nöjda med med att träffa tavlan? Noggrannhet uttrycker man genom att redovisa medelfel (alla skott är på tavlan). Och medelfel inom mätning, med alla dess parametrar som ska beräknas, är närmast en egen vetenskap.

När man vill uppnå en bra riktighet så kan man tänka sig upprepade mätningar, helst med olika mätinstrument, olika metoder och helst uppmätt av olika personer vid flera tidpunkter. Beroende på instrument, metod och miljö kan man också tänka sig att vikta de olika mätvärdena. Den samlade mängden mätresultat beräknas sedan genom Minsta Kvadratmetoden, matrisberäkningar som man behöver vara matematiskt snille för att orka med efter just den tentan i skolan. Därefter nöjer man sig med att stoppa in värdena i ett utjämningsprogram i datorn...

Slutresultatet, och nu talar jag förstås om positionsbestämning inom lantmäteri, uttrycks i koordinater tillsammans med en felellips (det blir alltid en elliptisk figur) med x- och y-värden som alltså utgör den teoretiskt beräknade Kvalitativa Noggrannheten. Eller onoggrannheten om man så vill.
 
Tack för en mycket bra sammanfattning av det komplexa området "mätonoggrannhet".
Saken minns jag berördes i Matematisk Statistik och Elmät B, men jag får erkänna att jag endast har skrapat på
ytan av ämnet, och när jag undervisade på 80-talet så handlade det mera om att ta eleverna ur den spridda
villfarelsen om att "det är ju digitalt, så det måste vara rätt".

Chalmers och RISE är lite av centra när det gäller tid och frekvens, även om kanske SA0MAD har en avvikande mening om det. På Rymdobservatoriet i Onsala var man pionjärer i att mäta upp jordens form och kontinentaldriften med hjälp av radioastronomiska verktyg. Man skaffade sig en vätemaser redan tidigt för att generera högstabila referensfrekvenser, och när Riksmätplatsen för tid och frekvens flyttade från Farsta till SP i Borås i samband med Televerkets upplösning så kom Onsala att etablera ett allt tätare samarbete. Det finns en annan expert här, SM6GXV.

Relaterad anekdot: När man slutade med tid och frekvensverksamheten inom Televerket och Teracom bildades 1993 så delades boet mellan flera aktörer. Tidigare så hade den rubidiumnormal på RRC i Kaknästornet som styrde tidssynkronismen i hela TV-distributionen övervakats och synkroniserats till Riksmätplatsen vid Radiolabbet i Haninge. Efter "skilsmässan" föll detta mellan stolarna. Det gick några år, och man började märka att det blev mer och mer bitfel och "frame slips" i synnerhet inom Nordvisionsutbytet. När saken till sist undersöktes fann man att Rb-normalen blivit "sönderåldrad" och låg långt utanför toleranserna.
Så kan det gå.

"Tidstalibaner" finns lite här och var, och samlas inom web-listan "Time-nuts". Där finns sådana som har cluster av Cs, Rb och vätemasernormaler hemma, och som tar med sig transportabla normaler upp på bergstoppar under semesterresor för att observera relativistiska effekter på tidsskalan. Radioamatörer är alltså inte alltid "värst".

Sedan finns de som mäter frekvens (=1/tid) med stor noggrannhet och upplösning. Dessa deltar i de
återupptagna "Frequency Measuring Tests" som anordnas i USA. Två gånger årligen sänder man på 80 och 40 m
med noga bestämda frekvenser 9 signifikanta siffror och 0,01 Hz upplösning, och deltagarna mäter upp frekvenserna och skickar sedan in resultaten.

Utifrån kunskaper om hur variabel jonosfärisk vågutbredning är så blir en noggrannhet på 0,01 Hz lite av en illusion, men med en hel del medelvärdesbildning och statistisk analys går det att ändå få till "hyfsade" resultat.
 
"som tar med sig transportabla normaler upp på bergstoppar under semesterresor för att observera relativistiska effekter på tidsskalan"

Just när man trodde att man sett allt...
 
"som tar med sig transportabla normaler upp på bergstoppar under semesterresor för att observera relativistiska effekter på tidsskalan"

Just när man trodde att man sett allt...
Carl Friedrich Gauss tillbringade också lite tid på bergstoppar 1795. Genom upprepade observationer och en ny form av statistisk analys som han uppfann, vilket vi känner som minsta kvadratmetoden, lyckades han förutsäga positioner för himlakroppar med elliptisk bana vilket inte tidigare var matematiskt möjligt.

Gauss borde intressera SM4FPD särskilt, då han också tog itu med att rensa bland enhetsbenämningar och grundlade CGS-systemet (Centimeter, Gram, Sekund) vilket senare blev det vi känner som SI-systemet.
 
Jag håller på att knåpa ihop en sån här GPSDO
Har inte fått alla delar ännu men det ska bli intressant att bygga och utvärdera den.
 
SI-systemet är CGS i "lätt förklädnad" vilket kommer ur mellanledet MKSA (Meter, Kelvin, Sekund, Ampere)
Orsaken bakom att CGS kom ur bruk var primärt att flera av de härledda enheterna blev numeriskt "knöliga".

Även att det fanns två sätt att uttrycka alla elektriska mått; ett utgående från "elektrostatiska enheter" och ett annan med "elektromagnetiska enheter" och med ljushastigheten c i kvadrat eller dess inverterade värde som skalfaktorer bidrog. Sådant kunde ställa till bekymmer för fältteoretiker.

1683214913610.png

MKSA eller SI-systemet är oerhört genomtänkt, eftersom det bygger på fysikaliska naturkonstanter
som sedan kombinerats via grundläggande matematiska samband. Detta gör i sin tur
att man kan få uppslag till lösning av fysikaliska problemställningar genom att tillämpa dimensionsanalys.
 
Relaterad anekdot: När man slutade med tid och frekvensverksamheten inom Televerket och Teracom bildades 1993 så delades boet mellan flera aktörer. Tidigare så hade den rubidiumnormal på RRC i Kaknästornet som styrde tidssynkronismen i hela TV-distributionen övervakats och synkroniserats till Riksmätplatsen vid Radiolabbet i Haninge. Efter "skilsmässan" föll detta mellan stolarna. Det gick några år, och man började märka att det blev mer och mer bitfel och "frame slips" i synnerhet inom Nordvisionsutbytet. När saken till sist undersöktes fann man att Rb-normalen blivit "sönderåldrad" och låg långt utanför toleranserna.
Så kan det gå.
Innan GPS-styrda normaler blev vardagsmat hörde jag att man ibland använde något i (analoga) TV-nätet som referens. Kan det ha varit den där? Det ska ha gått att plocka ut från videosignalen så man kan misstänka att det var linjefrekvensen eller kanske färgbärvågen. Även Motala LV-sändare ska ha haft prestanda som räckte för en fin frekvensnormal.

För egen del köpte jag en Leo bodnar-GPS för att inte riskera att ligga snett på kanalen. Men i ärlighetens namn styrs ingen av mina radioapparater från den men flera grejer har i alla fall kollats mot den.

"Tidstalibaner" finns lite här och var, och samlas inom web-listan "Time-nuts". Där finns sådana som har cluster av Cs, Rb och vätemasernormaler hemma, och som tar med sig transportabla normaler upp på bergstoppar under semesterresor för att observera relativistiska effekter på tidsskalan. Radioamatörer är alltså inte alltid "värst".
Fast det finns (om han fortfarande är aktiv) en svensk (dock USA-boende för det mesta) "time-nut" som också är radioamatör. Vad jag hört hade (kanske fortfarande har) han grejer med respektabla prestanda. Samme person var också känd för att ha fixat en på den tiden sanslöst snabb internetuppkoppling åt sin morsa i Karlstad.
 
Back
Top