Osciladores disciplinados por GPS

[Martin Lorton] obtuvo un oscilador disciplinado por GPS. No estaba muy seguro de qué hacer con él, por lo que hizo algunas investigaciones y experimentó. Si tiene más de dos horas, puede ver sus videos donde comparte sus resultados (ver más abajo).

La unidad que mira principalmente es Symmetricom TrueTime XL-DC, e incluso en eBay cuesta más de $ 500. Sin embargo, [Martin] También mira una unidad más pequeña mucho más asequible.

Entonces, ¿para qué estás usando algo así? La idea es sencilla. Un oscilador de cristal (o rubidia) de alta calidad está disciplinado para estar de acuerdo con las señales de tiempo de un GPS u otro tipo de satélite de navegación. Debido a que los satélites de navegación son altamente precisos, el oscilador de cristal puede tener una precisión de nanosegundos.

En el mundo militar y comercial, el tiempo de un oscilador de este tipo puede sincronizar varios receptores, lo cual es necesario para aplicaciones como el RADAR pasivo. La sincronización del GPS por sí misma tiene una excelente estabilidad a largo plazo, pero debido a que la unidad de tiempo es un pulso por segundo, combinado con cosas como la multitarea y otros efectos de dispersión, la estabilidad a corto plazo no siempre es buena. Sin embargo, un oscilador de cristal tiene una gran estabilidad a corto plazo. Tienden a variar con la temperatura (ablandadas por los hornos) y el simple envejecimiento del cristal y otras partículas. Al combinar ambos, puede obtener una excelente rentabilidad a corto plazo que también dura por largos períodos de tiempo.

Dependiendo de cómo esté configurado, un oscilador de este tipo puede tener una precisión de unas pocas partes por billón muy poco después de la ignición. Incluso los dispositivos de gama baja podrán operar en las partes por mil millones. Por supuesto, necesitará una antena que también pueda ver el cielo.

Anteriormente nos hemos ocupado de la piratería de estos sitios web de teléfonos móviles, antes. También hemos visto relojes de computadora sincronizados con GPS si eso le interesa.

  • Ted Yapo dice:

    El enlace a esta página de blog está roto, al igual que el enlace al blog en sí.

    • Al Williams dice:

      Parece funcionar para mí. ¿Con qué conexión tienes problemas?

      • Ted dice:

        Es mejor ahora.

  • nsayer dice:

    GPSDO se trata de encontrar lo mejor de ambos mundos.

    El GPS puede dar resultados de tiempo del orden de decenas de nanosegundos, pero su estabilidad a corto plazo es bastante pobre debido a los efectos de la atmósfera y la ionosfera muy pronto.

    Por el contrario, un oscilador de cristal controlado por horno (OCXO) tiene una excelente estabilidad a corto plazo, pero durante períodos de muestreo más largos tenderá a divagar.

    El arte de hacer un GPSDO es elegir la mejor constante de tiempo para su oscilador. Al mantener un control más flexible sobre los mejores osciladores, puede mantener lo peor de la fluctuación del GPS fuera de la salida y, en su lugar, eliminar el GPS para contrarrestar la tendencia del oscilador a deambular lentamente.

    Los osciladores de rubidio (al menos esos ex-telecomunicaciones que obtienes en eBay) son en realidad OCXO de Rubidium disciplinados (los FEI son en realidad sintetizadores personalizables cuya referencia es el paquete físico Rubidium). En realidad, la FEI sufre poco. Por lo tanto, son buenos para referencia de laboratorio, pero demasiado ruidosos para el uso de referencia de microondas o SDR. Rubidium ofrece la misma estabilidad a largo plazo que el GPS. Tuve excelentes resultados con GPS para calibrar estos osciladores. Una vez calibrados, son bastante fiables en escenarios fuera de línea (es decir, sin GPS). Recientemente terminé usando una configuración de este tipo como referencia para una calculadora de frecuencia en Maker Faire Bay Area, donde el GPS simplemente no funciona debido a la gran cantidad de ruido de radio.

  • billtheplatypus dice:

    ¿Cuál es el propósito de estos? Mi objetivo es la exactitud y la precisión, pero no puedo pensar en un caso de uso.

    • yetihehe dice:

      Las BTS (torres móviles) necesitan tal precisión para bloquear tanto tráfico. Dichos osciladores también podrían usarse para calibrar una radio o para experimentos físicos precisos.

      • Alguien más dice:

        También muchos arreglos como estudios de TV (mantener las cámaras y el audio en perfecta sincronización mientras se evitan los búferes), diablos, tener relojes muy precisos puede ayudar solo con una interconexión general. Tuve la tentación de hacer algunos OCXO pequeños (entrenados por GPS) para la producción de teléfonos celulares, evitando la necesidad de unir cámaras en la línea de sincronización.

    • Alan dice:

      Casi el primer proyecto que hice en una placa de desarrollo FPGA fue un contador de frecuencia básico.
      Existen técnicas para aumentar la resolución, pero también es necesario trabajar en la precisión. Para la calibración, necesita una referencia, y el GPS es “el pato del pato”, como dirían algunos lugareños. [ie. best there is]

    • nsayer dice:

      La precisión requerida para un reloj es realmente asombrosa. 10 partes por millón son aproximadamente 30 segundos por mes. Algo peor que eso, y la mayoría de la gente probablemente lo consideraría notablemente inexacto.

      Cuando compra cristales, puede obtenerlos con una especificación de estabilidad de 10 ppm, pero debe comprender que esto no significa que estén dentro de 10 ppm de la frecuencia especificada. La frecuencia real vendrá determinada por la capacidad de carga del sistema en el que está instalado. Lo que esta especificación significa es que si compra mil de ellos y los coloca en el mismo circuito, todos estarán a menos de 10 ppm entre sí.

      Esto me vino como una sorpresa muy grosera al comienzo del desarrollo del Reloj Loco.

      Volviendo a tu pregunta: ¿cuál es el objetivo? Utilizo un GPSDO realmente bueno como referencia de frecuencia de trabajo para mi contador de frecuencia, que utilizo para determinar la deriva del “ritmo” de una serie fabricada de controladores Crazy Clock. También lo uso para calibrar una placa individual (hasta ~ 0.5 ppm) para ordenar como un valor agregado para los compradores. También tengo un GPSDO particularmente bueno porque lo uso para caracterizar el rendimiento de los GPSDO que vendo en Tindie.

      Pero básicamente GPSDO ilustra la diferencia entre precisión y estabilidad. Mejorar la estabilidad es lo que le proporcionará un cristal, pero la precisión es lo que necesita para conservar el tiempo, y un cristal por sí solo no puede proporcionar eso.

  • Electra dice:

    Estos son un proyecto divertido. Construya, con fuertes modificaciones, un chip de silicio modificado para usar doble cristal de la era de la URSS (pre-envejecido). Y un módulo GPS trimble-timing de segunda mano de antiguas torres GSM.
    Ahora está en mi escritorio y sincroniza todo lo demás. Además dime la hora.

  • Cuenta dice:

    Tengo curiosidad por la implementación, pero no lo suficiente como para ver unas horas de video. ¿Se combinan las dos fuentes de tiempo con un filtro de Kalman?

Eva Jiménez
Eva Jiménez

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