GPS受信モジュールNEO6M-ANT-4PとVCTCXO・VM39S5Gの周波数比較・改良版

「GPS受信モジュールu-blox6/NEO-6Mと温度補償型水晶発振器VM39S5Gの周波数（位相）を比較してみた」ではMEO-6M(NEO6M-ANT-4P)もVM39S5Gも出力周波数がそれなりに安定していることはわかりましたがちょっと達成感に欠ける結果となりました。

今回は実験回路を改良してみました。

すでに作ったものを最小限の手間で変更したという消極的な理由もあるのですが、こういう用途ではXORよりアナログ乗算器の方が挙動をよく理解できているということでLPFをアッテネータに変更するだけで済ませました。

こうするとアナログ乗算器の入力は矩形波となり出力電圧はX,Y入力の位相差と線形の関係になることが前回と違います。

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出力電圧

今回は二つの周波数源の周波数差が一定であれば電圧の変化は直線のグラフになります。

位相差と電圧絶対値

位相差は基本的には同相成分電圧/電圧絶対値みたいな形で表されるので電圧のグラフとイメージは同じです。最後の方で大きく湾曲しています。2750秒あたりから傾きが負に転じます。つまりVM39S5Gの周波数がNEO-6Mの周波数より低くなったことを示していますが、なぜこうなるかは次の図でわかります。

周波数偏差（と室温）

周波数偏差の動きは前回よりずいぶんと小さくなっています。もちろん周波数偏差の動きそのものが小さくなったのではなく、測定方法が改善されただけでしょうが。

数十秒のレンジで見ればNEO-6MとVM39S5Gの周波数の差の変化は±0.0001Hz（±0.0025ppm）にすぎません。この変化が実際の変化なのか、単なる測定誤差なのかは現時点ではわかりません。これは今後の課題にしたいと思います。ただ±0.0001Hzとなると10000秒つまり3時間くらいカウントし続けたら１カウント違うというレベルですからもうどうでもいいという気もします (^^;;

最後の方で急激に周波数が低下します。前回の結果と同様これは室温が大きく低下したことが原因です。“急激”とか“大きく”とか書いていますが、室温が0.5℃さがったら周波数が0.0025Hz下がったというだけです。ただ温度係数が前回とはかなり違います。まだまだ調べなければならないことがたくさんあります。

周波数偏差（と電圧絶対値）

今回はそれと見てすぐにわかるような相関は何もないようです。

結論

二つの（方式がまったく違う）周波数源の周波数の差が変動すればどちらかに（あるいはどちらにも）周波数の変動があるわけですが、今回のようにほとんど変化がなければどちらも周波数は安定していると考えていいと思います。

GPS受信モジュールの出力周波数が安定しているのは当然としても、VM39S5Gは温度による周波数変化が見られるものの少なくとも数十秒のレンジで見た周波数の安定度は極めて高いことがわかりました。

==> 短期的な安定度に関してはじつはVM39S5Gの方がよさそうです。

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