高精度発振器の作成に向けて - VCTCXO・VM39S5GをPLLでJJYにロックする

前回の記事「標準電波にVCTCXO・VM39S5GをPLLで同期してみた - 長波JJY受信機の製作」ではあんまり思わしくない__といっても12.8MHzの発振周波数に対して周波数変動は0.5Hzに抑えられているのですが__結果でした。

こういう回路で実験していました。

（構成に誤り（コンパレータの抜け）があり図を差し替えました）

PLLのループフィルターの定数は1kHzのときと同じにしていたのですが、周波数が20kHzであればPFDの感度は20倍になるはずですから時定数はもっと小さくしていいはずです。

またJJYを受信したものはあんまり品質がよくありません。PLLの入力にもそうとうの位相ノイズがあるはずです。これを小さくする方法として分周をさらに1/2にすることを考えてみました。周波数が1/2になっても（時間としてみた）ジッターは変化しませんが位相ノイズとしてみれば1/2になるはずです。

<=== このあたりはじつは上の回路構成に問題があります。
　　　　「JJY(標準電波/電波時計)にPLLでTCXO(VM39S5G)を同期させてみた（改良版）」

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さらにより分解能が高い測定ができるようにゲートタイムは8秒から32秒に変えました。

あらためて次のような構成で実験してみます。

（構成に誤り（コンパレータの抜け、分周比の間違い）があり図を差し替えました）

結果です。ノイズの件は今の未完成な回路で考えてもしようがないので12,800,000Hz±1Hzのところだけ見てみます。


かなり改善していて今度は安定状態での変動はほぼ±0.03Hzに収まっています。でもこの0.03Hzというのはこの測定方法での最小分解能です。実際はもっと変動は小さいように思われるのでゲートタイムを128秒にしてさらに時間分解能を上げてみました。


ノイズ（とかコールサイン送出）で周波数が大きく変動したときの影響を除けば変動は0.01Hz～0.02Hz程度のようです。

まだ、あそこをこうしたい、ここをああしたいというところがたくさんある状態ですから、がんばればほんとうに目標とする±0.001Hz＝0.0001ppmの確度を実現できるのかもしれません（タイムゲートを長くすることにより変動の影響は薄まりますので結果は実態以上によく見えるのでそこは注意が必要です）

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関連

　　「JJY受信機/電波時計の製作記事を集めてみた」
　　　　（ググッて集めたJJY受信機電波時計の製作記事集）

　　「JJY受信機で作る高精度発振器と時刻標準 - はじめに」

　　時刻
　　「時刻標準について」
　　「GPS受信モジュールあれこれ」

　　標準電波JJYの仕様
　　「JJYの報時信号の送出方法」
　　「JJYの秒信号の送出方法についてNICTに聞いてみた」
　　「標準電波JJY - 変調波振幅の「最大100%、最小10%」の意味」
　　「（非公式）JJY（標準電波/電波時計）の呼び出し符号（コールサイン）送出方法」

　　　　旧記事
　　　　「JJYの受信法」
　　　　「JJYを受信したい（要旨）」
　　　　参考
　　　　　　「NICT 情報通信研究機構 - 電磁波計測研究所 - 時空標準研究室
　　　　　　　　　　　 - 日本標準時グループ 」

　　JJYの運用
　　「標準電波・長波JJYが停波するとき」
　　「毎日送信してほしいJJY(標準電波/電波時計)の試験電波」
　　　　参考
　　　　「NICT 情報通信研究機構 - 日本標準時グループ 標準電波運用状況」

　　長波JJYの性質（電界強度等）
　　「JJYの電界強度と受信機の必要利得（増幅率）」
　　「標準電波JJYの電界強度の時間変化 - 電波時計をいつ合わせたらいいか」
　　「標準電波JJYの電界強度の時間変化を測ってみた(1)」

　　「JJY搬送波の周波数をGPS/1PPSで測ってみた」
　　「JJYの40kHzの電波をボイスレコーダーに録音してみた」

　　「JJY受信機を作る - すでに40kHzのキャリア（連続波）を検出できてるっぽい」
　　「JJY受信機を作る - JJYの電波がつかめた！」

　　参考
　　　　　「NICT 情報通信研究機構 - 日本標準時グループ  -  標準電波に関するQ&A」
　　　　　「NICT - 日本標準時グループ - 長波標準電波の電界強度予測値」
　　　　　「NICT - 日本標準時グループ　- 長波標準周波数（JJY)小金井本部　受信データ 」
　　　　　「NICT - 日本標準時グループ  - ライブラリー他 - Field Strength Pro Ver1.0」

　　アンテナ・プリアンプ
　　「JJY受信機を作る - バーアンテナとその特性」
　　「JJY受信機を作る - アンテナとプリアンプ」
　　　　参考
　　　　「RFワールド - ラジオで学ぶ電子回路
　　　　　　　　 - 第1部 ラジオのための基礎 第1章 ラジオの電波 」

　　クリスタルフィルター
　　「クリスタルフィルターの効果を目と耳で確かめる - JJY受信機を作る」
　　「JJY受信機を作る - 40kHz/60kHzクリスタルフィルターの功罪」
　　「JJY受信機/電波時計用クリスタルフィルターの設計」

　　状態変数型フィルタ
　　「JJY受信機を作る - 状態変数型フィルタの周波数特性」
　　　　参考
　　　　「群馬大学 KobaLab@JP - 発振を利用したアナログフィルタの テスト・調整 」

　　PLL・周波数標準
　　「高精度発振器をGPS受信モジュールとPLLで作る - はじめに」
　　「標準電波にVCTCXO・VM39S5GをPLLで同期してみた - 長波JJY受信機の製作」
　　「高精度発振器の作成に向けて - VCTCXO・VM39S5GをPLLでJJYにロックする」
　　「JJYに同期した高精度発振器用PLLの過渡特性」
　　「JJY(標準電波/電波時計)にPLLでTCXO(VM39S5G)を同期させてみた（改良版）」

　　プロダクト検波・シンクロダイン検波
　　「シンクロダイン検波によるJJY秒信号の取得 - GPSとの比較」
　　「JJY秒信号のシンクロダイン検波による取得の試み」
　　「平衡変調器で直流をボイスレコーダーに記録する - JJY・GPSの秒信号」
　　「GoldWaveとawk(gawk)でボイスレコーダーの記録・音声をExcelのグラフにする」
　　「音で聴くJJY - プロダクト検波による復調」
　　「四象限アナログ乗算器(マルチプライヤー)EL4083の使い方 - 1」　（アナログ乗算器）
　　　　参考
　　　　「JR7CWK - 長波JJY受信機の制作」

　　電波時計モジュール
　　「JJYを受信する（訂正あり）」
　　「電波時計モジュールを使ってみた（１）」
　　「電波時計モジュールを使ってみた（２）」
　　「電波時計モジュールが「使えない」理由」