Frequenzdrift

Frequenzdrift bezeichnet die langsame Veränderung der Frequenz eines Oszillators oder eines frequenzbestimmenden Systems über die Zeit. Im Gegensatz zu kurzen Fluktuationen (Jitter) handelt es sich um eine langfristige Abweichung von der nominalen Frequenz, die durch Umweltbedingungen, Materialeigenschaften und Alterung verursacht wird.

Ursachen des Drifts sind Temperaturabhängigkeiten der Materialien (etwa Quarz, Halbleiter oder Mechanik), Alterung und innere Spannungen, Schwankungen der Versorgungsspannung oder Last, magnetische Felder sowie thermo-mechanische Effekte. In Laserquellen und anderen frequenzbestimmenden Systemen können zusätzlich Stromänderungen und Umwelteinflüsse zur Drift beitragen.

Die Stabilität und Drift werden üblicherweise in ppm (Teile pro Million) oder ppb (Teile pro Milliarde) gemessen. Drift kann über Tage bis Jahre auftreten und erfordert oft Kalibrierung oder den Einsatz stabilerer Referenzquellen. Drift unterscheidet sich von Jitter, der kurze, stochastische Frequenzfluktuationen beschreibt.

Auswirkungen treten in Kommunikationssystemen, Messgeräten und Synchronisationsprozessen auf: Phasenfehler, falsche Zeitmarken und fehlerhafte Messwerte können entstehen, wenn die Frequenz nicht stabil bleibt. In präzisen Anwendungen ist daher eine möglichst geringe Drift erforderlich, oder es wird eine Referenz mit Disziplinierung verwendet.

Gegenmaßnahmen umfassen Temperaturkontrollen und -kompensation (TCXO, OCXO), stabile Spannungsversorgung, Alterungskompensation, regelmäßige Kalibrierung sowie Referenzregeln, die die Frequenz mithilfe externer Quellen wie GPS oder andere stabile Zeitreferenzen disziplinieren. In hohen Präzisionsanwendungen kommen außerdem frequenzbezogene Techniken wie Phasenregelung oder Frequenz-Kamm-Referenzen zum Einsatz.

Zusammenfassend ist Frequenzdrift eine charakteristische, langfristige Abweichung der Oszillatorfrequenz, die modelliert und kompensiert werden muss, um präzise Messungen und zuverlässige Kommunikation zu ermöglichen.