KCCS
Precision Timing
A practical comparison of the four precision timing architectures, with decision rules for holdover, power and cost.
Quand un ingénieur s'assied pour choisir une référence de fréquence de précision, le vrai choix est rarement « OCXO ou TCXO » — c'est laquelle des quatre architectures respecte le budget holdover, puissance, coût et taille. Le tableau ci-dessous résume les quatre familles KCCS ; les sections suivantes expliquent les compromis.
| Architecture | Stability (ADEV) | Holdover | Power | Cost | Best When |
|---|---|---|---|---|---|
| OCXO | 8E-14 @10s | Free-run, hours of sub-μs | 0.3–1.5 W | $ | Stable reference always on, no GNSS needed |
| GPSDO / Disciplined | 1E-12 @1s (locked) | ±1.5 μs/24h | 1–2 W | $$ | Need UTC traceability, GNSS available |
| Rubidium | 1E-11/day aging | <0.1 μs/day free-run | ~15 W warm-up | $$$ | No GNSS, long holdover, lab/grandmaster |
| CSAC / CPT | 3E-11/100s | ≤1 μs/24h | 0.13 W (CSAC) | $$$$ | Battery-powered, no warm-up, compact |
L'oscillateur à quartz à four maintient le cristal à une température où sa fréquence est la moins sensible aux variations ambiantes. Il a le plus bas bruit de phase proche de tout oscillateur pratique (jusqu'à -170 dBc/Hz @1 kHz dans notre série KON) et la meilleure déviation d'Allan (8E-14 @10s dans KOS). Le prix est un appel de puissance constant et un temps de chauffe (3–15 minutes). Choisissez un OCXO quand l'équipement est toujours sous tension et que la référence n'a pas besoin de s'auto-calibrer sur un signal GNSS ou 1PPS.
Un GPSDO (aussi appelé oscillateur asservi) utilise l'impulsion 1PPS du GNSS pour diriger continuellement un OCXO interne. Tant qu'il est verrouillé, il tient une précision microseconde ou meilleure à l'UTC ; quand le signal satellite disparaît (brouillage, canyon urbain, intérieur), il « maintient » sur la fréquence calibrée de l'OCXO. Les familles KCCS KDO tiennent ±1,5 μs sur 24 h — assez pour les grands maîtres PTP, PMU de sous-station et stations de base 5G. Le GPSDO est la bonne réponse dès que vous avez besoin de traçabilité UTC mais ne pouvez pas vous offrir un rubidium.
Un étalon de fréquence au rubidium verrouille sa sortie sur la transition hyperfine du rubidium-87. Il vieillit d'environ 1E-11 par mois et tient une précision sub-microseconde pendant des jours sans aucune référence externe. La chauffe prend quelques minutes et la consommation est ~15 W. Choisissez le rubidium quand le GNSS est peu fiable, quand l'équipement doit survivre à de longues coupures GNSS, ou quand il est lui-même une référence laboratoire ou grand maître.
L'horloge atomique à puce (CSAC) miniaturise la physique du rubidium sur une cellule à vapeur à l'échelle d'une puce, consommant seulement 130 mW. Elle n'égale pas le bruit de phase d'un OCXO mais offre un holdover de niveau atomique (≤3E-11/100s) sans temps de chauffe. C'est le bon choix pour les nœuds sur batterie, capteurs sans pilote et équipements qui doivent être précis dès l'allumage.