Наличие уникальной функции прослеживаемости означает отсутствие повторных калибровок
Трансляция стандартов частоты через кабель существует уже в течение нескольких лет. Но до сих пор они имели одну и ту же внутреннюю архитектуру (рис. 1). Настоящий модуль фактически представляет собой «черный ящик» с антенным входом и частотным выходом.
Процесс управления локальным генератором (обучение) скрыт от пользователя. Как правило, пользователи использовали другой эталон частоты (например, рубидиевый стандарт), таймер/счетчик и ПК для регистрации отклонений между «черным ящиком» и эталоном частоты.
Концепция прослеживаемости требует неразрывной цепи сравнений с международными стандартами, результатом которых являются задокументированные результаты с заявленной погрешностью.
Теперь впервые документирующий компаратор частот и очень стабильный вторичный стандарт объединены в одном приборе вместе с ресивером системы GPS.
Получаемый сигнал GPS непрерывно измеряется и сравнивается с сигналом локального генератора. Отклонение фазы и частоты сохраняется внутри устройства, и в любой момент может быть передано в любой ПК напрямую от устройства 910/910R или через заказной интерфейс Ethernet почти от любого или к любому месту назначения. Затем при помощи программного обеспечения GPSView TM, поставляемого с каждой из моделей, можно получить распечатку записи процесса прослеживаемости. Непрерывная цепь истории калибровки — день за днем — поддерживается в ПЗУ с текущим 24-часовым средним смещением в течение нескольких лет и непрерывно отображается на ЖК-дисплее передней панели.
Такая уникальная прослеживаемость по первичным стандартам означает, что эталоны частоты 910 и 910R GPS никогда не потребуют вывода из процесса для повторной калибровки. Благодаря такой конструкции исключительно высокостабильный встроенный рубидиевый генератор или генератор OXXO непрерывно калибруются по первичным стандартам частоты в Военно-морской обсерватории США, а в конечном счете по всемирному времени, в обоих режимах работы — обучения или ручной задержки.
Компания Fluke Calibration предлагает две эталонные модели в управляемом ею через GPS диапазоне эталонов частоты: сверхвысокостабильный стандарт 910R со встроенными рубидиевыми «атомными часами» в качестве локального генератора и вполне доступный стандарт 910 с высокостабильным локальным термостатированным кварцевым генератором.
Обе модели поставляются с одним выходом синусоидального сигнала с частотой 5 МГц и пятью выходами с частотой 10 МГц в качестве стандартов. Предусмотрено также по одному выходу сигнала с частотой 1 импульс в секунду.
Если приложение требует большего числа выходов — например, если несколько других приборов нуждаются в получении сигнала от стандарта одной и той же частоты — опция 70 позволяет смонтировать пять дополнительных выходов с частотой 10 МГц. И наоборот, опция 72 позволяет расширить возможности прибора, так чтобы он выдавал пять дополнительных выходных сигналов с частотой 2,048 МГц, что особенно полезно для многих задач в области телекоммуникационных систем. Опция 73 обеспечивает пять дополнительных выходных сигналов с частотой 13 МГц, эталонной для генераторов опорных импульсов базовых станций GSM. Другой вариант конфигурации выхода предлагается опцией 71, которая предоставляет прибору четыре дополнительных синусоидальных выходных сигнала с частотами 10 МГц, 5 МГц, 1 МГц и 0,1 Гц плюс один выходной сигнал с прямоугольной формой импульса и частотой 0,1 МГц. И, наконец, опция 75 позволяет определять свой собственный частотно-импульсный выход.
Оба устройства, как 910, так и 910R, по специальному заказу могут быть оборудованы интерфейсом связи Ethernet (опция 76), который позволяет осуществлять доступ в режиме реального времени. При помощи поставляемого программного обеспечения GPSView TM имеется возможность осуществлять мониторинг состояния как прибора, так и системы GPS, или даже собирать данные калибровки через Интернет или любую локальную вычислительную сеть.
Благодаря возможности соединения через интерфейс Ethetnet расстояния, на которые могут передаваться данные, становятся неограниченными в отличие от любого эталонного интерфейса GPIB или RS-232, что позволяет контролировать устройства 910/910R практически отовсюду.
Это означает, что метрологу или лаборанту больше не нужен «перемещаемый» портативный ПК для непосредственного выполнения задач по управлению прибором, поскольку сегодня это можно делать с любого настольного ПК из любой точки лаборатории или из-за ее пределов. Он также позволяет одновременно просматривать данные, поступающие с нескольких приборов, в режиме реального времени.
Большинство пользователей предпочитают производить автоматическую настройку (иначе говоря, обучение) своего стандарта частоты, чтобы полностью исключить долговременные изменения частоты (ухудшение характеристик с течением времени). Этот режим обучения является режимом, принимаемым по умолчанию в устройствах 910 и 910R. До тех пор, пока имеется надежный спутниковый сигнал, внутренний локальный генератор находится под контролем и регулируется, а среднее 24-часовое смещение частоты всегда практически равно нулю. Однако в этом режиме собственная кратко- и среднесрочная стабильность локальных генераторов, за исключением рубидия, ставится под угрозу. Это справедливо для всех эталонов частоты, работающих с применением технологии GPS. Полученный сигнал GPS имеет относительно большие кратковременные колебания частоты, связанные с изменением атмосферных условий. Это означает, что при использовании полученного сигнала GPS для обучения устройства 910 (OXXO) стабильность для времен усреднения от 100 до 1 000 с несколько снижается.
В этом режиме отклонение частоты внутреннего опорного генератора от частоты получаемого GPS-сигнала используется для непрерывной регулировки генератора (обучение). Итоговое смещение частоты и данные регулировки сохраняются в ПЗУ каждые 24 часа, чтобы обеспечить возможность распечатки записи прослеживаемости. Фактическое смещение частоты (среднее значение на интервале 24 часа) вычисляется и отображается на передней панели.
Некоторые области применения требуют исключительной кратко- и среднесрочной стабильности, особенно при измерениях джиттера и дрейфа в цифровых телекоммуникационных сетях.
Уникальный режим Manual Hold-Over Mode (Режим ручной задержки) делает возможным временное переключение из режима Disciplined Mode (Режим обучения) в режим Manual Hold-Over Mode (Режим ручной задержки) в процессе измерения, тем самым позволяя добиваться исключительной точности частоты в начале измерения и исключительной ее стабильности во время измерения. Здесь внутренний генератор не регулируется. Этот режим обычно автоматически вводится в отсутствие приемлемого GPS-сигнала. Этот режим может быть также выбран вручную посредством активации клавиши Manual Hold-Over (Ручная задержка) Если Manual Hold-Over (Ручная задержка) задается при получении приемлемого GPS-сигнала, фактическое смещение частоты вычисляется, отображается и сохраняется в ПЗУ каждые 24 часа.
Для сверхстабильного рубидиевого генератора в устройстве 910R разница в стабильности для времени усреднения до 1 000 с в режиме обучения и в режиме ручной задержки измерениями не обнаруживается.
При использовании режима Manual Hold-Over Mode (Режим ручной задержки) устройство 910 или 910R действует как независимый OCXO или рубидиевый стандарт частоты. Это означает, что один типичный недостаток приемника GPS — недостаточный уровень портативности — исключен. Типичному приемнику GPS нужны часы для соединения после изменения местоположения, тогда как устройства 910 и 910R запускаются и работают всего через 10 минут.
GPSView — это программа, написанная для работы в ОС Windows 95/98/ 2000/NT, которая устанавливает связь с управляемым через GPS стандартом частоты. Ее главной целью является создание доступного для анализа документа калибровки на основе значений 24-часового смещения частоты, сохраняемых в ПЗУ модели 910/910R (рис. 3).
Это единственные необходимые для загрузки в ПК данные для устройства 910/910R, которые следует загружать туда раз в два года для получения целостной цепочки прослеживаемости с момента первого их использования. Для анализа рабочих характеристик за короткий период времени и для кратковременного изменения фазы можно получать данные за самый последний сорокадневный период.
При помощи программы GPSView пользователь может управлять рабочим режимом («обучения» или «ручной задержки») и блокировать переднюю панель с целью предотвращения внесения непреднамеренных изменений клавишей Manual Hold-Over Key (Клавиша ручной задержки). Пользователь может также устанавливать по своему усмотрению частоту импульсного выхода и задавать рабочий цикл.