CSAC-SA.45s 原子钟测试
——创宇星通测评
测评概述：
全球的芯片级原子钟 CSAC—SA.45s 现已经正式登陆中国，创宇星通对首批到货的 CSAC 进行了相关性能测试以期为客户选型提供依据。
本次测试，使用我们公司自主研制的高性能 GPS 同步时钟作为测试参考源，分别对 CSAC 的 10MHz 输出和 1PPS 相关指标进行了测试，并同其它铷钟进行了一个横向比较。测试内容包括 CSAC 的 10MHz 的频率准确度、短期稳定性、相位噪声，以及 1PPS 信号的定时、锁定频率准确度、保持稳定性和 24 小时保持等关键指标。此外，还对 CSAC 的锁定时间和功耗进行了测试。
测试设备：
测试参考源： 同步时钟的 10MHz 输出以及 1PPS 秒脉冲；
频率计数器：Agilent 53132A；
相噪测试仪：Symmetricom TSC5125A； 万用表、直流电源设备。
待测设备：
Microsemi(Symmetricom) SA.45s 芯片级原子钟。
测试连接：
1. 使用 同步时钟作为参考源（连续工作 24 小时以上）测试 CSAC 的
1PPS 和 10MHz 输出；
2. 使用屋顶天线，收星状况良好。
图表 1 测试连接
测试综述：
CSAC 的各项指标测试良好；
☆锁定时间约为：60s；
☆开机功耗约为：110mW，稳定运行时功耗约为：90mW；
☆10MHz 输出的相噪、短稳、频率准确度和普通铷钟水平相当；
☆1PPS 锁定输出峰峰值实测 67 小时保持在 20ns 以内；
☆1PPS 锁定 67 小时平均频率准确度为：2.32E-14；
☆1PPS 保持 24 小时相差为：4us；
☆1PPS 保持 24 小时平均频率准确度为：4.72E-11。
测试项目：
一、 开机锁定时间
原子钟型号 | 锁定时间 |
CSAC 原子钟 | 约 60s |
SA.3xm 系列铷钟 | 约 5 分钟 |
X72 系列铷钟 | 约 6 分钟 |
图表 2 开机锁定时间对比
二、开机功耗
原子钟型号 | 开机功耗 | 稳定运行时功耗 |
CSAC 原子钟 | 110 mW | 90m W |
SA.3xm 系列 | 14 W | 5 W |
X72 系列 | 18 W（） | 10 W |
图表 3 功耗对比
注明：测试的时候要求测试环境的温度在 25℃左右
三、10MHz 方波输出
1.频率准确度
2.相位噪声
相位噪声（10MHz） | SA.31m | CSAC 实测结果 |
@1Hz | <-65dBc/Hz | <-64.54dBc/Hz |
@10Hz | <-85dBc/Hz | <-93.75dBc/Hz |
@100Hz | <-112dBc/Hz | <-120.67dBc/Hz |
@1KHz | <-130dBc/Hz | <-132.79dBc/Hz |
@10KHz | <-140dBc/hz | <-140.43dBc/Hz |
3.短期稳定性
10MHz 输出短期稳定性 | SA.31m | CSAC 实测结果 |
@1S | ≤5E-11 | 5.31E-11 |
@10S | ≤2.5E-11 | 1.96E-11 |
@100S | ≤1E-11 | 7.90E-12 |
四、1PPS 相关指标
1.1PPS 定时（锁定到 GPS）
1PPS 定时测试数据采集从 CSAC 刚开始锁定到外部 1PPS 时进行记录。从图中可以看出，CSAC 的相位偏移在锁定刚开始的 16 个小时内变化相对较大，但是仍然保持 20ns 以内的水平。从 16 小时到 67 小时之间的相位变化较小，且稳定性良好，保持在 9ns—10ns 左右。
2.频率准确度
3.1PPS 输出 24 小时保持
1PPS 保持测试一般要求原子钟锁定到外部 1PPS 输入 24 小时以上，本次测试
1PPS 保持的时候 CSAC 已经锁定到外部 1PPS 输入 67 小时。
4.保持稳定性
