JJY受信機を作る - 40kHz/60kHzクリスタルフィルターの功罪

愛知で火球が見えたというツィートを立て続けに見てしまいました。ふたご座流星群なんでしょうか。流星群の撮影は何度かやったことがあるのですが、1000枚以上撮影して写っているのは数個ということで疲れてしまって最近やる気をなくしていたのですが、今年は期待できるのかも....

さて本題ですが、今回はクリスタルフィルターを入れてみました。どういうクリスタルフィルターにしたのかはまた別に書く予定ですが、こんな結果が得られました。


「JJY受信機を作る - 続・アンテナとプリアンプ」 にあったようなノイズとみられる細かい動きはなくなったのですが、選択度を上げ過ぎたせい（？）か波形が完全になまって(?)しまいました。
おそらくポジションマーカー、０、０、１、０、０と秒信号が送られてきているようですが、それさえはっきりしないという状態です。

よりクリスタルフィルタの有無を詳しく（わかりやすくした）したものが

 「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」

にあります。

　　

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ベクトル電圧計（アナログ乗算器）で出力電圧を測る場合直流とキャリアの2倍の周波数80kHzの出力が得られ80kHzをカットするためにLPFを入れるので、その時定数が大きくし過ぎたのではないかと疑ったのですがそれはないようです。

以前受信機の作り方が悪いから時刻の精度が悪くなるのだというようなことを書いたのですが、実際にやってみるとノイズがはげしくそれなりの選択度のあるフィルターを入れるのは必須のようです。電波時計としての機能（できるだけ早く確実に時計を合わせるという目的）を考えると必然的に時刻精度が悪くなるということのようです。

今回の受信機の構成については「JJY受信機で作る高精度発振器と時刻標準 - はじめに」に概要書いたのですが秒信号（1PPS)の取得に関しては設計変更を迫られています (^^;;

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今回クリスタルフィルターに使った水晶発振子の直列共振周波数を調べたときの結果です。

直列共振周波数は3Hzあるいは4Hzくらい40kHzより下にあり周波数特性をJJY受信に適したものにしようといろいろやっているうちに選択度を必要以上に高くしてしまったようです。

<==== ここの“解釈”は間違っているような気もしてきました。“追試”をやっていますので原因・理由がはっきりしたらあらためて追記するか記事を書く予定です。

それからもう少し広い範囲でやっていれば並列共振周波数もはっきりわかったと思いますがこれはおそらく40,010Hzあたりではないかと思います。水晶発振器の周波数特性の測定はけっこうたいへんなのですです。

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ひとまず40kHzの抽出を行い12.8MhzのVCTCXOをPLLでロックする方を先に進める予定です。

JJYの送信に使われている発振器の不確かさは1e-13程度のようです。送信する電波としては実際は1e-12くらいになり、これを受信した場合まる一日測定し続けると1e-11くらいが得られるようです。今回目標とする±1e-10（0.0001ppm）の不確かさの基準信号としてはじゅうぶん使えそうです。

一方時刻の方は芳しい話がありません。専門家の書かれたものを読んでも±1ミリ秒も難しいんじゃないかという雰囲気です。上のグラフのようなことをやっていると±10ミリ秒さえ実現できないんじゃないかというような気がしてきます。

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関連

　　「JJY受信機で作る高精度発振器と時刻標準 - はじめに」
　　「JJY受信機を作る - JJYの電波がつかめた！」
　　「JJY受信機を作る - アンテナとプリアンプ」
　　「JJY受信機を作る - 続・アンテナとプリアンプ」
　　「JJYの電界強度と受信機/電波時計の必要利得（増幅率）」
　　「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」
　　「標準電波JJY - 変調波振幅の「最大100%、最小10%」の意味」
　　「JJY受信機を作る - 40kHz/60kHzクリスタルフィルターの功罪」
　　「音で聴くJJY - プロダクト検波による復調」
 「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」

　　時刻
　　「時刻標準について」

　　JJY
　　「JJYの報時信号の送出方法」
　　「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 」

　　PLL
　　「高精度発振器をGPS受信モジュールとPLLで作る - はじめに」

　　アナログ乗算器
　　「四象限アナログ乗算器(マルチプライヤー)EL4083の使い方 - 1」

　　アンテナ
　　「JJY受信機を作る - バーアンテナとその特性」

　　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 」

　　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 」

　　JJY受信機
　　参考 「JR7CWK - 長波JJY受信機の制作」

補足

　　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」

　　「GPS受信モジュールあれこれ」