GPSDO – GPS Disciplined Oscillator

Jest to proste źródło referencyjnego sygnału wysokiej częstotliwości, którego główne elementy to uniwersalny, scalony generator – Si5351A, odbiornik GPS z wyjściem PPS (1 sekundowy) i mikrokontroler sterujący – Arduino Nano. Dane prezentowane są na wyświetlaczu alfanumerycznym LCD 1602.

Układ sprawuje się całkiem poprawnie i w pracowni radiowca, amatora powinien stanowić wystarczająco precyzyjne źródło wzorcowych częstotliwości odniesienia – do weryfikacji i kalibracji innych urządzeń w.cz i przyrządów pomiarowych.

Projekt ten bazuje na opracowaniu Gene Marcus`a – W3PMLINK, a jego kolejną interpretację i pliki do pobrania znajdziecie na stronie SQ1GU – polecam.

Do wykonania podobnego generatora możecie wykorzystać dowolny moduł GPS z wyprowadzonym sygnałem PPS, i fajnie byłoby aby płyta miała możliwość podłączenia aktywnej anteny zewnętrznej, co ułatwi złapanie fixa przez odbiornik GPS, który jest niezbędny do poprawnego działania układu.

Pierwsza wersja, którą zbudowałem bazuje na popularnym i bardzo tanim układzie z Allegro – u-blox NEO-6M (choć wątpię – z uwagi na cenę – aby był w nim oryginalny chip u-blox`a). Moduł jest o tyle wygodny, że ma wyprowadzony na goldpinach sygnał PPS i ma też gniazdo IPEX do podłączenia zewnętrznej anteny.

Na niewielkiej płytce zintegrowałem niezbędne moduły : stabilizator 3V3 , Arduino Nano, NEO-6M, moduł generatora na Si5351A, listwy do podpięcia wyświetlacza LCD, enkodera i przełącznik rozdzielający linie RXD/TXD (podczas programowania Arduino należy odłączyć je od modułu GPS). Układ zasilany jest bezpośrednio z zasilacza wtyczkowego – 9V-12V, a pierwszą stabilizację napięcia do 5V zapewnia płyta NANO (trzy szeregowo wpięte diody zbijają nieco napięcie wejściowe, które podawane jest już bezpośrednio na wejście VIN w Arduino).

PCB w tej wersji wygląda tak :

 

Na ostatnich fotkach w galerii jest wykres widmowy dla częstotliwości generatora 150 MHz. Generator świetnie „nadgania” ustawioną częstotliwość – po wymuszeniu odchyłki (wystarczy zmienić temperaturę kwarcu przy Si5351a), a widoczna na fotkach odchyłka na poziomie ok.1 KHz – to niedokładność oscylatora samego odbiornika – o czym przed zbudowaniem GPSDO nie miałem pojęcia.

Właśnie dlatego należało to urządzenie zbudować …