Herzlich Willkommen beim beam-Verlag in Marburg, dem Fachverlag für anspruchsvolle Elektronik-Literatur.


Wir freuen uns, Sie auf unserem ePaper-Kiosk begrüßen zu können.

Aufrufe
vor 8 Jahren

4-2016

  • Text
  • Komponenten
  • Technik
  • Radio
  • Filter
  • Wirelessemv
  • Messtechnik
  • Bauelemente
  • Filter
  • Oszillatoren
  • Wireless
  • Quarze
  • Microwave
Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Quarze und Oszillatoren

Quarze und Oszillatoren Miniatur Quarztemperatursensoren für hochauflösende Temperaturmessungen Im Gegensatz zu “normalen “ Schwingquarzen sind Temperatursensorquarze (Temperaturmessquarze) so dimensioniert, dass sie einen möglichst starken und monotonen Temperaturgang der Resonanzfrequenz aufweisen. Temperatursensorquarze gibt es als Dickscherschwinger, zum Beispiel als Y- oder Y+4°- Schnitt mit einem Temperaturkoeffizienten von etwa 90ppm/K oder als doppeltgedrehter sogenannter LC-Schnitt mit einem sehr linearen Temperaturgang von ca. 40ppm/K. Diese Quarze sind relativ groß (Baugröße HC-49/U oder HC-52/U bzw. HC-35/U) und haben eine verhältnismäßig lange thermische Zeitkonstante. Wesentlich kleiner sind Stimmgabelquarze in einem speziellen Schnitt, die wie die sogenannten „Uhrenquarze“ in einem zylindrischen Gehäuse mit 2 mm Durchmesser und 6.1 mm Länge angeboten werden. Als Beispiel sei der Typ RKTV206 von Axtal [1] angeführt. Sein Frequenzbereich liegt zwischen 32 kHz und 36 kHz, und der Temperaturkoeffizient bei 25 °C beträgt -52ppm/K. Er kann entweder alleine oder in Verbindung mit dem Referenzquarz RKOV206 betrieben werden. Wenn die Frequenzen beider Quarze gemischt werden, ist der Temperaturkoeffizient der Differenzfrequenz von ca. 500 Hz um ein Vielfaches vergrößert. Das Gehäuse ist in der Standardausführung mit einem Hochtemperaturlot verschlossen, für Hochtemperaturanwendungen ist es lasergeschweißt. Die wesentlichen Eigenschaften des RKTV206 sind: Bernd Neubig, Dipl.-Phys., Dipl.-Ing. AXTAL GmbH & Co. KG www.AXTAL.com Bild 1: Gehäuse RKTV206 und RKOV206 • Ein weiter Temperaturbereich von -50 °C bis +180 °C (Standard), optional bis +320 °C • Hohe Temperaturauflösung bis in den µK-Bereich • Kurze Zeitkonstante aufgrund der niedrigen thermischen Masse • Hohe Schock- und Vibrationsfestigkeit • Kleine Baugröße Typische Anwendungen sind in elektronischen Präzisionsthermometer, in Temperaturreglern und in Temperatur/Frequenz- Konvertern zu finden. Der Vorteil gegenüber anderen Temperatursensoren ist, dass die Temperaturinformation als ein digital verwertbares Signal (Frequenz) vorliegt, das direkt von einem Mikroprozessor verarbeitet (ausgezählt) werden kann. Frequenz- Temperatur- Charakteristik Temperatursensorquarz RKTV206 Der Temperatursensorquarz RKTV206 zeigt einen monotonen Verlauf der Resonanzfrequenz in Abhängigkeit von der Temperatur, siehe Bild 2, blaue unterbrochene Linie. Die Kurve kann durch die Gleichung f T (T) = f 0 +a 1 *(T-T 0 ) + a 2 * (T-T 0 ) 2 beschrieben werden, wobei f T = Resonanzfrequenz bei Temperatur T (in °C) f 0 = Resonanzfrequenz bei Referenztemperatur T 0 , (hier 32720 Hz @ 0 °C) T 0 = Referenztemperatur T 0 = 0 °C Bild 2: Frequenz-Temperatur-Kurven des RKTV206 und des RKOV206 a 1 = (-1.76±0.1) Hz/K a 2 = (-0.00310±0.0001) Hz/K 2 Für höhere Genauigkeit über einen weiteren Temperaturbereich wird empfohlen, die Kurve durch ein Polynom 3. Ordnung zu approximieren: f T (T) = f 0 +a 1 *(T-T 0 ) + a 2 * (T-T 0 ) 2 + a 3 * (T-T 0 ) 3 Referenzquarz RKOV206 Der Referenzquarz RKOV206 ist ein Stimmgabelquarz, dessen Frequenz im Vergleich zum RKTV206 nur eine kleine Temperaturabhängigkeit aufweist. Die f(T)-Kurve ist in Bild 2 als magentafarbene gestrichelte Linie eingezeichnet. Sie kann durch die Gleichung f ref (T) = f 0ref + a 2 * (T-T 0 ) 2 beschrieben werden, wobei f ref = Resonanzfrequenz bei Temperatur T (in °C) f 0ref = Resonanzfrequenz bei Referenztemperatur T 0 , (hier 33225 Hz @ 25°C) T 0 = Referenztemperatur T 0 = (25±5)°C a 2 = (-0.00120±0.0001) Hz/K 2 Differenzfrequenz Wenn der Sensorquarz RKTV206 in Kombination mit dem Referenzquarz RKOV206 verwendet werden soll, dann werden diese meist paarweise so ausgewählt, dass die Frequenzdifferenz bei 25°C ca. 550 Hz beträgt. Damit ist ausgeschlossen, dass sich die 10 hf-praxis 4/2016

Crystals • Oscillators • Filters QuartzCom AG – Weniger ist mehr! FKK = Fokus, Kompetenz, Kundenorientiertheit QuartzCom AG steht für: Fokus: • TCXOs und VC-TCXOs (von 5 bis 100 MHz) als Referenztakte für klar definierte Märkte • Produktinnovation und Prozessoptimierung Kompetenz: • Entwicklung und Fertigung von kundenspezifischen Produkten wie z.B. Präzisionsoszillatoren mit hoher Frequenzstabilität in weitem Arbeitstemperaturbereich, niedrigem Phasenrauschen, low G-sensitivity, hoher Schock- und Vibrationsfestigkeit, kleiner Hysterese • High Performance Oszillatoren aus eigener Schweizer Fertigung (IC-Montage, Bestückung sowie In-House- Endfertigung mit Oszillatorkalibrierung, Endmessung und Protokollierung) • spezielle AT-Schwingquarze aus eigener, japanischer Fertigung Kundenorientiertheit: • flexible, schnelle und passgenaue Reaktion auf Kundenanforderungen als Basis nachhaltiger Kundenzufriedenheit • unabhängige, inhabergeführte Firma mit kurzen Entscheidungswegen und kurzen Lieferzeiten • umfangreiches Lager an gängigen Standardprodukten für Bemusterung und für Kleinserien • Testlabor für hochgenaue Messungen an Schwingquarzen und Quarzoszillatoren, inklusive Protokollierung • Ersatz obsoleter Oszillatoren (z.B. Sonderfrequenzen, Spezialspezifikationen oder veraltete Gehäusetypen) Vertriebspartner in Deutschland RESONAL Tel.: +49 / (0) 6222 305659 Fax: +49 / (0) 6222 305664 E-Mail: sales@resonal.com QuartzCom AG im Kurzportrait Produktportfolio: Präzisionsoszillatoren (TCXO, VC-TCXO, OCXO), kundenspezifische Oszillatoren (XO, VCXO), Quarze, Filter (Quarz, SAW, Keramik), Sensoren; SMD und bedrahtet, Baumaße vom Quarz mit 2.0 x 1.6 mm bis zum DOCXO mit 50 x 50 mm, Frequenzbereich von 32.768 kHz bis zu 1 GHz Dienstleistungen: Technische Kundenberatung mit Designunterstützung, Schulung, Entwicklung und Herstellung von Standardkomponenten und kundenspezifischen Quarzen, Oszillatoren und Filter, Sicherheitslager, Logistik, Replacement obsoleter Oszillatoren, Testlabor für Präzisionsmessungen Zielmärkte: Telekommunikation (Festnetz und Mobilnetz), Timing & Synchronisation, Messtechnik, Instrumentation, Satellitentechnik, Navigation, GPS, GLONASS, GALILEO, COSPAS-SARSAT, PMR, Militär, Avionik, Automobil, Bahntechnik, Medizin, Sicherheitstechnik, Industrieelektronik Unternehmens-/Fertigungsstandorte: Schweiz, Deutschland, Japan, Korea, Russland QuartzCom AG Tel.: +41 32644 2400 sales@quartzcom.com Fax: +41 32644 2405 www.quartzcom.com

hf-praxis

PC & Industrie

© beam-Verlag Dipl.-Ing. Reinhard Birchel