an INWAVE AG brand

RS­CGGOxx­yConnectorized RS­GGO based frequency reference

The RS­CGGO is a small and self contained GPS guided frequency reference for mobile and desktop use. It contains our RS­GGO10­T (TCXO) or RS­GGO10­O (OCXO) circuits, a GPS receiver, RS232 level converter and voltage regulators. The output is  buffered to enable driving a 50Ω load.For a high performance TCXO model with 2 ground free outputs please see the RS­MRGGT datasheet.The RS­CGGO are true disciplined crystal oscillator and as such they provide extremely low phase noise with no phase  discontinuity or jumps or spurious as can be observed with other solutions!As the GPS signal is NIST traceable all RF­SUISSE frequency references with GPS guidance are NIST traceable too and as such  do not need calibration. As long as a GPS signal is applied they act as secondary standards.

Front view (­O­xxx­BNC) Front view (­O­xxx­VL) Rear view (­O­PPF­xxx) Rear view (­T)

Benefits and Features:

● small complete GPS guided (disciplined) oscillator in an aluminium enclosure.

● Ideal for desktop and mobile references (­T)

● available in a TCXO or OCXO based version

● Available with integrated GPS receiver or electrical or optical 1PPS input

● low power consumption

● RS232 interface to read NMEA messages (­GPS only)

● RS­CGGO10­O: 1PPS GPS synchronized continuous output 

● RS­CGGO10­T: 1PPS output of GPS RX, discontinued on loss of GPS reception

● RS­CGGO10­O: available with BNC or optical RF output (Versatile Link)

The RS­CGGO is supplied without an antenna which has to be user provided. Any 3.3V/<50mA active antenna  can be used. Recommended: RS­GPSANTxx series.

Once an antenna and a 8­12VDC (8­15.6V for ­T) power supply are connected the RS­CGGOxx is ready to go. DO NOT operate the  ­O version with more than 12VDC as it may internally overheat! The ­T version can withstand operation from a vehicle source with its specified range of up to 15.6VDC.

Page 1 of 12© 2012, INWAVE AG, Dorf 23, CH­9411 Reute, SwitzerlandQuality Made in Switzerland               Rev. 2.3,  20.12.2012

                                          an INWAVE AG brand

Initially the LED will be red until a stable 1PPS signal is detected. Then it will turn amber (yellow) during acquisition and finally it will  turn green once full lock is achieved.

The GPS module can be controlled and data can be retrieved via a standard RS232 interface (4800Bd, 8N1). A command list for the GPS modules can be downloaded from the module manufacturers websites:Linx (­GPSL models):  http://www.linxtechnologies.com  (model RXM­GPS­SG).u­blox (­GPSU models): http://www.u­blox.com . (model LEA­6T). They also provide a control software for the USB port.

Available models:RS­CGGO10­T 10MHz output frequency, TCXO based

other frequencies available on request, see list in the RS­GGOxx­T datasheet.RS­CGGO10­O­PPF­BNC 10MHz output frequency, OCXO based, 1PPS optical input, BNC RF outputRS­CGGO10­O­GPSU­BNC 10MHz output frequency, OCXO based, internal u­blox timing GPS receiver, BNC RF outputRS­CGGO10­O­PPF­VL 10MHz output frequency, OCXO based, 1PPS optical input, optical VersaLink outputRS­CGGO10­O­GPSU­VL 10MHz output frequency, OCXO based, internal u­blox timing GPS receiver, optical 

VersaLink outputRS­CGGO10­O­PPF­BNC­KIT complete system consisting of RS­CGGO­O­PPF­BNC, RS­GPSPPS4 and 

RS­GPSANT70­H. Plastic fibre has to be customer sourced.

Special order models:RS­CGGO10­O­GPSL­BNC 10MHz output frequency, OCXO based, internal Linx GPS receiver, BNC RF outputRS­CGGO10­O­GPSL­VL 10MHz output frequency, OCXO based, internal Linx GPS receiver, optical VersaLink output

In stark contrast to PLL based solutions the RS­CGGO10 is highly immune to drops in GPS signal, missing 1PPS pulses or pulse distortions caused by fading or other influences.One can test this behaviour by disconnecting the antenna for a while and the output signal will just drift with the temperature stability  and ageing of the oscillator. After reconnecting the GPS signal the RS­CGGO10 doesn't show the large swings common to PLL  circuits but will move back onto locked frequency almost unnoticeable.

The optical 1PPS input devices are intended for applications where lightning and EMI protection is crucial. The GPS receiver with  optical 1PPS output (RS­GPSPPS4) and the antenna can be installed over/inside the roof and only a plastic fibre will go into the  building assuming that the mains supply for the GPS receiver is protected or done by battery and solar cell charger.

Installation

Installing the RS­CGGOxx­y requires that some precautions are observed! Due to the extreme improvement of the regular crystal  oscillator performance the unit has to be securely mounted to a wall or other sturdy and fixed objects. The chosen location should be  away from vibrations, airflow with changing temperatures and the connections should always be left in place to avoid disturbance of  the oscillator signal.Especially for the OCXO based model an UPS is highly recommended as even very short interruptions of the supply voltage will  have the unit start acquisition again which can take some time. This is less of a concern with the TCXO based version as the lock  time is pretty short.

Page 2 of 12© 2012, INWAVE AG, Dorf 23, CH­9411 Reute, SwitzerlandQuality Made in Switzerland               Rev. 2.3,  20.12.2012

                                          an INWAVE AG brand

RS­CGGO10 Specifications

Reference, ­T version:Frequency:  10MHz, (20MHz TCXO) other frequencies available on requestPhase noise (typ): ­98 dBc/Hz typ.  @ 10Hz offset

­122 dBc/Hz typ. @ 100Hz offset­138 dBc/Hz typ. @ 1KHz offset­150 dBc/Hz typ. @ 10KHz offset­160 dBc typ. noise floor

Temperature range: ­30 to +80C (operating)Stability: < 5x10E­9, typical 5x10E­10 = 0.5ppb (GPS locked)

+/­ 2.5ppm (free running)Aging: compensated (GPS locked)

+/­ 50ppb per year (free running) after continuous operating for 30 days

Reference, ­O version:Frequency:  10MHz (OCXO)Phase noise (typ): ­126 dBc/Hz typ.  @ 10Hz offset

­141 dBc/Hz typ. @ 100Hz offset­148 dBc/Hz typ. @ 1KHz offset­152 dBc/Hz typ. @ 10KHz offset­153 dBc/Hz typ. @ 100KHz offset­161 dBc typ. noise floor

Temperature range: ­30 to +70C (operating)Stability: < 1x10E­10, typical <1x10E­11 (GPS locked)Hold­over: Stratum 3 for entire temperature range

Stratum 3E if temperature after GPS loss is kept within +/­5C+/­ 50ppb (free running)

Ageing: compensated (GPS locked)+/­ 1ppm per year (free running)

Interfaces and supplies:Antenna type (­GPS): active antennaActive Antenna Supply (­GPS): 3.3V, 50mA (max)Antenna connector (­GPS): SMA femaleAntenna recommendation (­GPS):   Gain 15­50dB, NF <=1.5dB (active antenna)RF output: BNC female connector. +4dBm (min) into 50ΩRF output (­VL): HP Versatile Link style optical output Harmonic suppression: >30dB1PPS output (­T only): 3V CMOS, 2.5mm 3­pin connector. Tip= +5V, ring= 1PPS, case= GND, positive 1μsec pulse 

width. Discontinued on loss of GPS signal.1PPS output (­O only): 5V CMOS, 2.5mm 3­pin connector. Tip= +5V, ring= 1PPS, case= GND, positive pulse with 

50% duty cycle. SMB connector for ­PPF model. The pulse is synchronized to the average of the GPS signal. Will continue to operate with the OCXO accuracy in case of loss of GPS signal.

1PPS input (­PPF only): 1.0/2.2mm plastic fibre “connectorless” input

Page 3 of 12© 2012, INWAVE AG, Dorf 23, CH­9411 Reute, SwitzerlandQuality Made in Switzerland               Rev. 2.3,  20.12.2012

                                          an INWAVE AG brand

GPS­RS232: standard level RS232, 3.5mm 3­pin connector. Tip = TXD, ring = RXD, case = GND *)

Power supply: 8­15.6VDC/80mApeak (­T), 8­12VDC/650mApeak (­O)Power connector: 2.1mm coaxial power connector, centre positive.Enclosure: anodized thick wall aluminium, 84x55x28mm (w/o connectors and flange)

Accessories (included):Wall power supply 90 to 240VAC with coaxial power connector. Mains plug depending on region.

Accessories (optional):Active GPS antenna for models with integrated GPS a variety of GPS antennas is available for window, desktop/wall or  

exterior installation. Please see the RS­GPSANTxx models for further information.GPS receiver for models with optical 1PPS input: RS­GPSPPS4RS232 cable: RS­D9FA3.5, D­sub 9­pin female to 3.5mm coaxial connector.

Linx GPS receiver (­GPSL models):Receiver type : 20 Channels; GPS L1 frequency, C/A CodeTime­To­First­Fix: Cold Start (Autonomous): 35s

Hot Start (outdoor): 2sHot Start (indoor): 15s

Sensitivity: Tracking & Navigation: ­159 dBmCold Start (Autonomous): ­144 dBm 

Horizontal position accuracy: Autonomous: < 10 m SBAS: < 5 m

Time Pulse: 1Hz, 1µs width positive pulse, 1µs accuracy to GPS time pulseMax navigation update rate: 1HzOperational limits: Altitude 60000ft

Velocity 1000 knotsOperating temperature range: ­30C to +85C

u­blox GPS receiver (­GPSU models):Receiver type : 50 Channels; GPS L1 frequency, C/A Code; 

GALILEO Open Service L1 frequency Time­To­First­Fix1 : Cold Start (Autonomous): 29s

Hot Start (Autonomous): 29sWarm Start (Autonomous): <1sAided Starts2 : <1 s 

Sensitivity3 : Tracking & Navigation: ­160 dBmReacquisition: ­160 dBmCold Start (Autonomous): ­144 dBm 

Horizontal position accuracy4 : Autonomous: < 2.5 m SBAS: < 2.0 m

Accuracy of Timepulse signal: RMS: 30ns

Page 4 of 12© 2012, INWAVE AG, Dorf 23, CH­9411 Reute, SwitzerlandQuality Made in Switzerland               Rev. 2.3,  20.12.2012

                                          an INWAVE AG brand

99%: <60 nsCompensated: 15 ns3, 

Time Pulse: Configurable f = 0.25 … 999 Hz (Tp = 1/f – 1ms)Max navigation update rate: <2HzVelocity accuracy6 : 0.1m/sHeading accuracy7 : 0.5 degreesDynamics: <=4gOperational limits8 : Altitude 50000m

Velocity 500m/s

1 All satellites at ­130 dBm 2 Dependent on aiding data connection speed and latency 3 Demonstrated with a good active antenna 4 CEP, 50%, 24 hours static, ­130dBm, SEP: <3.5m 5 Quantization error information can be used to compensate the granularity related error of the time pulse signal. 6 50% @ 30 m/s 7 50% @ 30 m/s 8 Assuming Airborne <4g platform

Absolute maximum ratings:Supply voltage: ­0.5VDC/+15VDC (­T model 15.6V)Output DC voltage: +/­ 20V1PPS output (­T): no DC voltage, 1mA max.1PPS output (­O): no DC voltage, 20mA max.1PPS input: ­0.3V/+5.5VRS232: ESD max 15kV, RXD +/­30V, TXD ­0.3V/5V

*) Remark: Some terminal programs require additional connections which have to be made externally: pin 1+4+6 and pin 7+8 have  to be connected.

Differences between Linx and u­blox GPS receiver (­GPSL and ­GPSU models):The Linx module is a general purpose GPS receiver module and as such does what it is supposed to do.  If good GPS reception can  be guaranteed no difference will be seen in the stability. The u­blox module is a dedicated timing receiver which locks faster and can  hold an accurate timing signal even with the reception of one satellite only once initial lock with multiple satellites had been achieved.  It also has a lot less jitter on its 1PPS pulse which makes the resulting control of the OCXO a lot more stable. The receiver is also  less prone to signal interruption due to interference or changes in field strength of the GPS signal.

Page 5 of 12© 2012, INWAVE AG, Dorf 23, CH­9411 Reute, SwitzerlandQuality Made in Switzerland               Rev. 2.3,  20.12.2012

                                          an INWAVE AG brand

Dimensions 

Dimensions in mm

Page 6 of 12© 2012, INWAVE AG, Dorf 23, CH­9411 Reute, SwitzerlandQuality Made in Switzerland               Rev. 2.3,  20.12.2012

                                          an INWAVE AG brand

Typical performance data for RS­CGGO10­T

Phase noise at 10MHz output frequency (typ):

Allan Variance, GPS locked:

Tau = average TimeADEV = Overlapping ALLAN STD DEV.ADEV_Min = ADEV lower bound.ADEV_Max = ADEV upper bound.MDEV = Modified ALLAN STD DEV.TDEV = Time ALLAN STD DEV.HDEV = Overlapping HADAMARD STD DEV.

Page 7 of 12© 2012, INWAVE AG, Dorf 23, CH­9411 Reute, SwitzerlandQuality Made in Switzerland               Rev. 2.3,  20.12.2012

ADEVMDEVTDEVHDEVLower BoundUpper Bound

AlaVar 5.2Allan STD DEV

Produced by AlaVar 5.2

τ 10 100 1000

σ(τ)

1E-10

1E-9

1E-8

1E-7

                                          an INWAVE AG brand

Long term stability:

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

-2.0E-09

-1.5E-09

-1.0E-09

-5.0E-10

0.0E+00

5.0E-10

1.0E-09

1.5E-09

2.0E-09

TCXO locked, very quiet environment

Time (s)

Fre

qu

ency

Dev

iati

on

Cold start lock­in:

0 200 400 600 800 1000

-1.0E-08

-8.0E-09

-6.0E-09

-4.0E-09

-2.0E-09

0.0E+00

2.0E-09

4.0E-09

6.0E-09

8.0E-09

1.0E-08

TCXO cold start

Time (s)

Fre

qu

en

cy

De

via

tio

n

Page 8 of 12© 2012, INWAVE AG, Dorf 23, CH­9411 Reute, SwitzerlandQuality Made in Switzerland               Rev. 2.3,  20.12.2012

                                          an INWAVE AG brand

Missing 1PPS recovery:

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

-5.0E-09

-4.0E-09

-3.0E-09

-2.0E-09

-1.0E-09

0.0E+00

1.0E-09

2.0E-09

3.0E-09

4.0E-09

5.0E-09

TCXO 1PPS interrupted (1633-1695sec and 3100-4340sec)

Time (s)

Fre

qu

ency

Dev

iati

on

Typical performance data for RS­CGGO10­OPhase noise:

Page 9 of 12© 2012, INWAVE AG, Dorf 23, CH­9411 Reute, SwitzerlandQuality Made in Switzerland               Rev. 2.3,  20.12.2012

                                          an INWAVE AG brand

Allan Variance, GPS locked:

Tau = average TimeADEV = Overlapping ALLAN STD DEV.ADEV_Min = ADEV lower bound.ADEV_Max = ADEV upper bound.MDEV = Modified ALLAN STD DEV.TDEV = Time ALLAN STD DEV.HDEV = Overlapping HADAMARD STD DEV.

Long term stability:

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000

-2.0E-10

-1.5E-10

-1.0E-10

-5.0E-11

-2.6E-26

5.0E-11

1.0E-10

1.5E-10

2.0E-10

OCXO locked, quiet environment

Time (s)

Fre

qu

ency

Dev

iati

on

Page 10 of 12© 2012, INWAVE AG, Dorf 23, CH­9411 Reute, SwitzerlandQuality Made in Switzerland               Rev. 2.3,  20.12.2012

ADEVMDEVTDEVHDEVLower BoundUpper Bound

AlaVar 5.2Allan STD DEV

Produced by AlaVar 5.2

τ 10 100 1000

σ(τ)

1E-12

1E-11

1E-10

1E-9

                                          an INWAVE AG brand

Cold start lock-in:

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

-2.0E-08

-1.5E-08

-1.0E-08

-5.0E-09

0.0E+00

5.0E-09

1.0E-08

1.5E-08

2.0E-08

OCXO cold start

Time (s)

Fre

qu

ency

Dev

iati

on

Missing 1PPS recovery:

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

-2.0E-10

-1.5E-10

-1.0E-10

-5.0E-11

-2.6E-26

5.0E-11

1.0E-10

1.5E-10

2.0E-10

OCXO 1PPS interrupted (800 - 845sec)

Time (s)

Fre

qu

ency

Dev

iati

on

Page 11 of 12© 2012, INWAVE AG, Dorf 23, CH­9411 Reute, SwitzerlandQuality Made in Switzerland               Rev. 2.3,  20.12.2012

                                          an INWAVE AG brand

0 2000 4000 6000 8000 10000

-2.0E-10

-1.5E-10

-1.0E-10

-5.0E-11

-2.6E-26

5.0E-11

1.0E-10

1.5E-10

2.0E-10

OCXO 1PPS interrupted (800 - 4200sec)

Time (s)

Fre

qu

ency

Dev

iati

on

All RF­SUISSE product comply with RoHS requirements current at the date of manufacturing.

As we continuously improve our product we reserve the right to change published  specifications without further notice.  Please see our website at http://www.rf­suisse.ch for current information.

All product manufactured and sold by INWAVE AG under the RF­SUISSE brand is intended for laboratory use or are components  (modules) not suitable for consumer use. Thus they are not required to and do not carry CE certification.

Inquiries, quote requests and questions: please email to  info@rf­suisse.ch or your INWAVE AG / RF­SUISSE representative. For technical questions please email to tech@rf­suisse.ch 

RF­SUISSE is a registered trademark of INWAVE AG, Reute, Switzerland

Page 12 of 12© 2012, INWAVE AG, Dorf 23, CH­9411 Reute, SwitzerlandQuality Made in Switzerland               Rev. 2.3,  20.12.2012