GPSDO, oscilador disciplinado por GPS

Abstract

Este trabajo describe el diseño y construcción de un oscilador disciplinado por GPS, entendiendo por “disciplinado” que la frecuencia y la fase del oscilador están controladas por la señal de referencia de 1 pulso por segundo (PPS) proveniente de un receptor GPS. Esta señal tiene una precisión extremadamente alta a largo plazo, y aún en receptores de bajo costo suele tener una variación residual o jitter menor que 50 ns pico a pico. En un trabajo anterior se implementó un oscilador similar, pero en ese momento las señales de GPS incluían distorsiones intencionales por razones de seguridad militar que degradaban su utilidad como referencia de tiempo, asimismo, la sensibilidad de los osciladores a la temperatura y el costo elevado de osciladores estables controlados en horno (oven controlled crystal oscillators – OCXO) llevó a un límite en la precisión que podía obtenerse. En la actualidad si bien el costo de los OCXO sigue siendo un tanto elevado, es posible conseguirlos a partir de equipos recuperados ya que se popularizó su uso en radiobases de telefonía celular. El sistema consiste básicamente en un PLL que toma como referencia la señal de un PPS proveniente del receptor GPS, y produce una salida proveniente del OCXO que trabaja a 10 MHz y es convenientemente dividida en frecuencia. Esta salida, debería tener un jitter mucho menor que la referencia de entrada debido a que las constantes del PLL fueron calculadas para filtrar el ruido de fase. Asimismo, la estabilidad de frecuencia debería ser acorde con la estabilidad de frecuencia del sistema GPS.