Frekvensstabiliteten

Frekvensstabiliteten beskriver hur konsekvent oscillatorns utgående frekvens är över tid under olika driftsförhållanden. Den är central för tids- och frekvensreferenser som används i radiokommunikation, navigering och synkronisering av nätverk. Stabiliteten bedöms ofta över olika tidskonstanter, från kortvariga fasfluktuationer till långsiktiga avvikelser.

Mått och standarder: Den relativa frekvensavvikelsen Δf/f0 anges ofta i ppm eller ppb. Allan deviation σ_y(τ) används för att beskriva stabiliteten vid olika samplingstider τ. Fasnoise beskriver momentana fas- och frekvensfluktuationer. Långsiktig stabilitet mäts ofta i ppm per år eller i motsvarande enheter. För att få en komplett bild kombineras olika mått och tester under kontrollerade miljöförhållanden.

Orsaker till instabilitet inkluderar temperaturförändringar, spänningsvariationer, mekanisk stress, åldring och miljöfaktorer. Kristall- och MEMS-oscillatorer används som frekvensreferenser. Kristallbaserade lösningar inkluderar TCXO (temperaturkompenserad kristalloscillator) och OCXO (ugnskontrollerad kristalloscillator). OCXOs erbjuder högre långsiktig stabilitet, ofta i området nedanför en ppm, medan TCXOs ger bättre temperaturkompensering. MEMS-oscillatorer ger kompakta och robusta alternativ med konkurrenskraftig stabilitet för många applikationer. Temperaturkompensering, inbyggd kalibrering och aktiv kontroll av omgivningstemperaturen kan förbättra stabiliteten.

Användningar inkluderar kommunikationsnät, radiokommunikation, navigationssystem och tidssynkronisering i datanätverk. Valet av frekvensstabilitet beror på krav på tidsnoggrannhet, energi och storlek. Nyare teknologier och förbättrade kalibreringsmetoder fortsätter att höja stabiliteten hos moderna system.