Aplicações onde são empregados osciladores

A necessidade de osciladores

Muitas aplicações de engenharia requerem um tempo preciso e / ou sinal de referência de frequência geralmente obtido a partir de osciladores ou relógios. Um oscilador é um dispositivo que, se submetidos a uma entrada eléctrica ou mecânica, emite um sinal periódico, com vários graus de "limpeza" 'e com a periodicidade T. isto é, com frequência f = 1 / T

Um oscilador preciso e estável se destina a ser usado onde a sincronização é crítica no entanto, o dispositivo host pode precisar de realizar autonomamente.

Por exemplo: Um satélite exige um relógio interno que é sincronizado com os relógios na Terra. Uma vez que o satélite poderia estar fora de contato com as estações de terra, de tempos a tempos, quando o contato é restabelecido, tanto os relógios internos e terra deve estar em perfeita sincronização para manter a comunicação.

osciladores piezoelétricos tiveram uma ampla distribuição, devido à sua boa estabilidade a curto prazo e baixo custo em comparação com o custo de padrões atômicos.

osciladores atômicos são empregadas por suas características marcantes tanto a estabilidade a curto e longo prazo e precisão e os osciladores mais comercialmente usados ​​são baseados em césio (Cs) e padrões atómicos de rubídio (Rb).

Também é importante mencionar hidrogênio normalização (maser) uma vez que representam a referência de frequência mais precisa, apesar de seu alcance limitado de utilização e os custos muito elevados.

Por que usar osciladores rubídio?

Devido à relação qualidade / custo, osciladores rubídio representam uma boa solução intermediária entre quartzo e osciladores atômicos de alta qualidade (Cs e H maser) e, portanto, na maioria das vezes implantado dentro de um grande número de aplicações tecnológicas e científicas

Um oscilador de rubídio fornece uma saída muito alta frequência precisa e estável com estabilidades das partes por 1E-11. Isto é equivalente a uma precisão de tempo de 1 segundo no ano 1000. Os melhores osciladores de cristal apresentam uma imprecisão de 1 segundo em 10 anos, enquanto os relógios mais caros baseados em césio exibem uma imprecisão de 1 segundo em 1 milhão de anos.

Um relógio de rubídio-GPS combina um oscilador de rubídio com um receptor GPS. A frequência de rubídio está bloqueado para o sinal de GPS, combinando, assim, a excelente estabilidade a curto prazo, do rubídio padrão com a excelente Longo Prazo-estabilidade do sinal GPS. A estabilidade ea precisão do sinal GPS é derivado de um sistema de 24 satélites cada um carregando a bordo de um conjunto de relógios atômicos. Estes são controlados e mantidos rastreável a UTC / USNO dentro de 100ns.

Outro aspecto bastante importante não deve ser subestimada, é a possibilidade de sincronizar (ou disciplina) qualquer oscilador com uma referência externa de alta precisão, o oscilador pode ser disciplinado para um sistema de satélites já operatório, tais como GPS, GLONASS e, no futuro, a outros tais sistemas GALILEO europeu ou. Em teoria, esta estratégia permite a utilização de um oscilador de média qualidade que é periodicamente re-calibrados através de um circuito que recebe o sinal a partir de um ponto de referência externo. Tanto a precisão e o nível de desvio deste sinal tem a mesma ordem de grandeza dos osciladores de césio garantindo assim desempenhos muito elevados.

Com base no acima exposto, não haveria necessidade de conceber os osciladores de alta qualidade, no entanto certos aspectos negativos também podem estar envolvidos que deve ser analisada e contabilizada como bem. Em primeiro lugar, é importante lembrar que a difusão dos sinais de navegação e cronometria está sob o controle direto das estruturas governamentais e militares, a qualquer momento uma decisão poderia ser feito para interromper o serviço ou diminuir seu nível de qualidade.

Outro problema é a disponibilidade do sinal: Este é o caso quando a recepção do sinal externo não é possível, ou quando o nível do sinal recebido é tão baixo como para se tornar totalmente inutilizável. Neste caso, estamos perante o chamado estado remanescente, ou seja, que não há nenhuma ligação externa e, consequentemente, os desempenhos mais baixos para o mesmo nível das do, oscilador local livre, pelo menos até o link de referência é retomada. Esta operação requer tempo considerável, uma vez que é necessário para restabelecer e reavaliar o sinal recebido

Essas considerações apontam para a necessidade de osciladores de rubídio, que são mais comumente usados ​​como uma fonte redundante ou como backup de um sistema complexo de qualidade de taxa prime. Na verdade, as características particulares da estabilidade dos relógios de rubídio a médio prazo (cerca de um dia), permite que eles sejam implantados como livres (ou auto-execução) osciladores em situações onde eles são sincronizados a partir de uma fonte externa. Exemplos disso incluem aplicações como os nós de uma rede de nível hierárquico inferior telecomunicações, denotadas condições mutuamente sincronizados, ou com receptores GPS de boa qualidade, que são capazes de compensar uma possível perda do sinal de referência.