Frequenzstabile

Frequenzstabilität bezeichnet die Fähigkeit einer Frequenzquelle, ihre Ausgangsfrequenz über definierte Zeiträume hinweg innerhalb festgelegter Grenzwerte zu halten. Sie ist eng mit der Frequenzgenauigkeit verbunden, beschreibt jedoch vor allem die Abweichungen im Zeitverlauf statt zum Nennwert zu einem einzelnen Zeitpunkt. Stabilität wird üblicherweise in ppm oder niedriger in ppb angegeben und differenziert nach Kurzzeit- und Langzeitverhalten sowie nach Umwelt- und Betriebsbedingungen.

Ursachen und Messung: Stabilität wird durch Faktoren wie Temperatur, Alterung, Versorgungsspannung, Lastkapazität und mechanische Belastung beeinflusst. Sie wird typischerweise durch Messung der Frequenzabweichung über verschiedene Zeitintervalle beschrieben. Gängige Kenngrößen sind Alterung (Langzeitstabilität), Temperaturdrift und, für kurze Messzeiten, Allandeviation bzw. Phasenrauschen. Die Messung erfolgt mit Frequenzzählern, Phasenkonvertern oder Spektrumanalysatoren.

Typen und Quellen: Frequenzstabile Signale stammen häufig aus Quarzoszillatoren in Varianten wie TCXO (feste Temperaturkompensation) und OCXO (Ofen-gekühlte Oszillatoren mit noch besserer Stabilität). Zur höchsten Stabilität gehören atomare Referenzen wie Cesium- oder Rubidium-Systeme; sie finden Anwendung in präzisen Uhren und Navigationssystemen. Üblicherweise gilt: TCXO liefert gute Stabilität über normale Betriebstemperaturen, OCXO bietet noch bessere Langzeit- und Temperaturstabilität, atomare Referenzen setzen Maßstäbe bei Langzeit- und Kurzzeitstabilität.

Anwendungen: Frequenzstabile Quellen finden Einsatz in Telekommunikation, Satelliten- und Radionavigation, Rechen- und Netzwerktechnik, Mess- und Prüfechnik sowie in wissenschaftlichen Instrumenten.

Siehe auch: Frequenzgenauigkeit, Allan-Abweichung, Phasenrauschen, Oszillatoren.