かの3.11震災を機にAudio道楽を止めてというか、
細君からのAudio追放命令を受けて早10年、居間を大きく占拠していたオーディオ機器・レコードCDは
大方既に処分済みなのであるが...トホホ...
一頃、熱狂していたマスタークロック10MHz病の残骸の数々... 物置にそっと隠していたのが出てきたのである (＾＾;
まあ、懐かしい事もあり、今となっては何の役にもならぬ我楽多なのであるが、 処分の前に、
当時の薀蓄を穿りながら、再度の品定め記録を残すこととする。
先ずは、大きい物から順に
其の1 GPSDOではない10811-60158 10MHz on Z3801A 2020/11/23
2005年春、ヤフオクで落としたやつで、通信がXなことから、GPS受信できず
搭載する二重オーブン型の高安定OCXO 10811-60158 10MHzをStand Alone ＆ Free Runで使っていたと云う代物
でもなんだかんだと、これが一番長く4,5年間 MasterClockとして使っていた これが一番相性良かったんですね
10811-60158は何であるのか？ その立ち位置は？ ご参考 → febo.com Stability and Phase Noise Specifications
厳選されたSC-cut水晶搭載の10811を +40℃にHeater制御されたOuter Ovenに囲われた構造になっており、
屋外基地局設置の厳しい温度変化環境でも高安定な10MHzを提供 σy(1sec) ≦ 9.8E-13 のｆ安定度をSpec.しています こんなのは60158だけです
現物のInside
↓10811-60158 随分と大きいのです ケーブルカバーがしょっぱい色になっています 焼けたのかしらん？
ここのEFC端子↓にDC電圧を印加してあげると周波数を制御Controlできます
F-Standard hp 105B上の10811-60109 10MHz基準で計測したEFC-F制御特性です。 ±6Hz程度の制御が限界
EFC=-2.15Vで10MHz Justになります。 厳密には、GPS基準で0.076Hzずれていますが...
SW電源+48Vを接続 60158 10MHzを起動後の消費 電流/電力 WarmUp時 約0.8A/約38W→ 定常安定時約0.3A/約15W 環境温度に拠ります
このSW電源はFANを回さないので静かです♪ ジイージイー鳴くような電源はMasterClock用には失格ですね
10MHz出力波形 1.94Vp-p 703mVrms @50Ω終端 10MHz出力スペクトル 9.74dBm
10MHz位相雑音PhaseNoise特性 （ EFC=-2.15V時） 低位相雑音ですばらしいのですが、SW電源由来のHamNoiseが目立つのが難ですね(＾＾；
10MHz周波数短期安定度Allan Deviation特性 通電不足ながら-13乗のσyを出すのは立派
上記特性確認は、会社に現物持ち込み約3日通電後、会社休日に測定機材を借用しての測定で、もう少し通電出来たら...少し残念に思う処
其の2 心臓移植した hp Z3801A GPSDO 10MHz 〜高精度TimeBase / 高安定Master Clock どちらにもOK 〜
このZ3801Aは、会社の10MHz基準 （hp 105B+5087A） の定期校正用GPSDOとして2,3年運用されてたのですが....
その搭載10811-60158の位相雑音が特に秀逸であったことから、Phase Noise評価測定用Referenceとして独立運用となり、
心臓部を外されZ3801A君は修理用保守部品扱いとなり、不遇にも会社倉庫棚に５年ほど鎮座してたのでした。
出てきたMaster Clock予備群が多数出て来たこともあり、かわいそうなZ3801Aの心臓移植・再復活を企てたのでした。
さて、Z3801A心臓（OCXO）移植にも、必要諸条件が有ります。
a）最低でも-12乗orderの周波数安定度を持つこと 水晶はSC-cut品が望ましい
b) Z3801A内部に有る+15V, +12V, -12Vの電圧源で対応可能なこと
c) EFC制御特性の制御幅(Pulling Range)、極性が10811-60158と同等であること
さて、ここで選ばれたのが米国Texas生まれの Wenzel ONYL君でした Floor Noiseが極めて優秀で、マスタークロック向きなんですね
現物のInside DC・DC上の汚らしい黄色は、おそらく、ヒートシンクを載せた時に塗ったグリース痕です。 きれいするのはとても困難（＾＾；
↑ 移植したWenzel ONYL君です 拡大写真
GPSDOとしての運用Test GPSアンテナの立っている倉庫小屋に場所を移して.... 空調が無く、寒暖差が大きいのでGPS受信の試験場所にピッタリです
当該Z3801Aの稼動テストにはSystem電源Agilent 6613C(50V/1A max)を使用 通電直後の消費は約0.4A 20Wで、純正Z3801Aの半分程度
10MHz出力波形 約13dBm ONYL君の出力波形はきれいなSine波なのですが、Z3801A上の出力Bufferで波形に歪が出ています。
超定番の hp SatStat 現在はSymetricom SatStat 68k Mac版も有ったほど、長く広く行き渡った由緒あるGPSモニターです
シリアル通信条件は下↓の通りで、Baud:19200bps, DATA:7bit Stop1bit,Parity:ODD RS-232CクロスケーブルでPCと接続します
尚、SatStatは、RS-232C(Legacy)Portを持つ古いPCのみ対応 通信が確立すると、↓の様にZ3801君と会話、命令伝授が可能になります
SatStatが教えてくれるGPS Receiverの Status
Legacy Portを持たないノートPC等では、USB-232Cシリアル変換使用が前提となりますが、 この場合、Port割当がCom 5以降になり使えないのです。
USB経由でGPSをモニタ管理したい場合は、Lady Heatherがオススメです。 こちらは、もっと楽しんで使えます♪
KE5FX氏が開発されたFree GPSDO Control Program Lady Heather 5.0 でのm表示例（約1日間のMonitor動作）
画像↓をクリックすると拡大表示します
周波数Recovery補正の様子
↓は、別晩の22時前に計測した内容でGPSDO Recovery周波数補正の様子を見事に捕らえてます 拡大上図↑Recovery様子対比して診て下さい
22時過ぎ、更に↑を計測サンプリングτ時間を変えながら測定下周波数安定度としての特性です
周囲温度変化や他の外乱等で、ｆ変動が1mHz程度に達するとRecovry補正が入ります。周波数誤差1ｍHz以内を是が非でも死守する風ですかねえ：−）
誤差精度を重視する10MHz基準TimeBaseとして必要な処置なんですね。
一方、この補正処理はGPSDO固有の処理なのですが、Phase Jitterの良し悪しが要となるMasterClockには極めて芳しくない事象なんですね。
周波数精度重視→TimeBase 位相安定度重視→MasterClock
Wenzel ONYL君は、2重Ovenの60158と異なり、Single Ovenです。当該機をMaster Clock源として使うのであれば、
空調の良く効いた室内に置くのは勿論、GPS同期をさせない（アンテナを抜いて強制Holdoverさせる or EFCに外部接続で固定電圧印加）
のが上策かと考えます。
GPSDO10MHz PhaseNoise とPhase Jitter
勿論、充分に温度を安定させた室内での計測ですので、Recovery補正の悪影響は出ていません
前↑の60158と比較して電源由来のHamNoiseが随分少ない、Agilent電源がの良いのか？ ONYL君が凄いのか？ はて？
流石Wenzel ONYL君、10Hz超のFloor特性がすばらしい♪ → MasterClockに良好な特性ですね (＾＿＾）V
尚、Offset 20kHz近傍のNoise小山はZ3801A固有のGPS制御由来のものです。GPS制御を止めると無くなります。
fL ----- 電源Ham基底となる 50Hz or 60Hz, 可聴下限の20Hzとか
fH ----- MasterClock周波数 44.1kHz , 48kHz , 88kHz , 48kHz , 96kHz
or ナイキストの定理を加味してこれら半分 22.05kHz, 24kHz, 44kHz, 48kHz
Phase Jitter評価のOffset f範囲ｆL-ｆHは任意範囲でOK 要は、位相雑音のFloor Levelが低けりゃ良いんです
一方、短期周波数安定度に於いては、 小さいτ≦0.1secでのAllan偏差σy値が如何に小さいかがMasterClockの良し悪しを決めます。
其の3 米国 MTI(Milliren Technologies, Inc.)製
Stratum IIIe performance Low Phase Noise 251型 OCXO 10MHz
出力周波数 10MHz
電源電圧 +12V
消費電流 WarmUp時 約0.25A → 安定定常時 約 80mA 約15分で安定 ←周囲温度に依存します
●外形寸法,PIN接続 単位 inch (ｍｍ)
以下は2021年3月に計測した内容
● 外部電圧周波数制御特性 -4.26Hz to +4.41Hz /Vtune : 0V to +7V F-Ajust at Vtune≒+3.3V
以下は2017年3月に計測した内容
●出力波形 正弦波 532mVp-p/50Ω -1.8dBm出力
●位相雑音特性 Phase Noise
● 周波数短期安定度 すばらしい
