Deze pagina mag afgedrukt worden voor thuisgebruik. Commercieel gebruik of verdere verspreiding is niet toegestaan.
Dit is de afdrukbare pagina, klik hier voor het artikel op de volledige website.
http://www.amateurtele.com/index.php?artikel=203

BG7TBL GPSDO

inleiding
20160817 - Een veel geziene GPSDO is het bekende aluminium kastje met groene printplaat voorkant. De Chinese experimenteel radio onderzoeker BG7TBL heeft een GPSDO ontwikkeld en geproduceerd in diverse uitvoeringen. Aan de hand van de datum codering op het frontpaneel is uit te vinden welk model het is. De toegepaste OCXO en GPS ontvanger kan per model verschillen.

Op het [Link: http://www.eevblog.com/forum/testgear/bg7tbl-gpsdo-master-reference/225/]: EEVBlog forum is ook veel informatie te vinden over de BG7TBL GPSDO modellen.



In afwachting van mijn GPSDO van BG7TBL (die tussen 25 augustus en 14 september verwacht wordt) is het één en ander aan informatie al verzameld en hieronder weergegeven. Zodra de GPSDO ontvangen is zal aanvullende informatie zoals foto's volgen...

[red]20160913 - De GPSDO die ik bij Moncss op eBay besteld heb is niet ontvangen. >:-( Zijn/haar "winkel" is nu leeg en er verschijnen veel negatieve commentaren op het profiel. Ondanks dat het profiel al jaren bestaat en de feedback score hoog is, lijkt het er op dat de verkoper sinds een maand het slechte pad op is gegaan... Omdat er met PayPal betaald is, is er een claim ingediend om het geld terug te krijgen...[/red] Er is een "tweede" GPSDO besteld (deze keer met sinus uitgang in plaats van blokgolf) en ik hoop dat deze wel in goede orde aankomt...
eigenschappen
specificaties
elektrische voeding module: 11,7...12,9 VDC (12 VDC nominaal) / maximaal 1,5 A / maximaal 15 W
polariteit elektrische voeding: midden pen is + en ring is massa
afmetingen DC ingang: 5,5/2,1 mm stekker (5,5/2,5 mm is ongeschikt door slecht contact!)
GPS antenne voeding: 3,3 VDC (<50 mA) of 5 VDC (@50 mA) (soldeer jumper)
1 pps uitgang: 3,3 Vpp blokgolf
10 MHz uitgang: 1 Vrms (10...15 dBm) sinus (afhankelijk van uitvoering)
10 MHz uitgang: 3,3...4,7 Vpp blokgolf (afhankelijk van uitvoering)
RS232 aansluiting: GPS NMEA data 4800 N,8,1 (pen 2 is TXD, pen 3 is RXD, pen 5 is massa en pen 8 is 1 pps)
afmetingen: 107 mm breed, 55 mm hoog en 122 mm diep
voeding adapter: 110...220 VAC naar 12 VDC
omvang van levering: GPSDO module, actieve (5 VDC) GPS antenne met 5 m kabel (SMA) en netadapter

indicatoren
WARN (warning)
Rode led ter indicatie dat het 10 MHz OCXO signaal onvoldoende nauwkeurig is. Led brand niet bij normaal bedrijf. Led brand wel gedurende opstarten omdat het systeem nog moet opwarmen/stabiliseren.
GPS LOCK
Groende led ter indicatie dat er voldoende sattellieten zijn gevonden met voldoende signaalsterkte voor een betrouwbaar referentie signaal. Bij normaal bedrijf brand deze led condtinue. Bij het opstarten wordt er naar sattellieten gezocht, dus zal het even duren voordat de led permanent groen gaat branden.
RUN
Bij normaal bedrijf knippert de groene led langzaam. De GPSDO is gereed voor gebruik. Wanneer de groene led niet brand, dan is er iets niet in orde aan de GPSDO. Aannemelijk is het dat de centrale microprocessor een storing geeft.
toelichting
pc verbinding
Door middel van een "rechte" kabel is het mogelijk om met een computer (of soortgelijk apparaat zoals een Arduino/Raspberry Pie) de GPS ontvanger data zichtbaar te maken. De uitgaande data (TXD) van de GPSDO is pin 2, verbind dit signaal met pin 2 (RXD) van de seriële poort van de computer. Verbind pennen 5 (massa) ook met elkaar. Nu is het mogelijk om met 4800 of 9600 baud (N,8,1) de data uit te kunnen lezen. Indien gewenst kan pen 8 van de GPSDO worden gebruikt om een 1 pps signaal te benutten.

opwarmen
De OCXO heeft ongeveer 30 minuten nodig om op te warmen en het 10 MHz signaal te stabiliseren. De stroom zal na opwarmen afnemen. Wanneer de GPS "gelocked" is (led aan) zal het waarschuwings led (WARN) uit gaan. Wanneer de WARN led uit is, is de nauwkeurigheid van het signaal beter dan 0,05 Hz bij 10 MHz. Als de GPS minimaal vijf uur "gelocked" is, zal het signaal nauwkeirger worden dan 0,005 Hz bij 10 MHz.
structurele afwijking van 2 Hz per 100 GHz
[Link: http://www.ke5fx.com/gpscomp.htm]: John; KE5FX (externe link) heeft ontdekt dat het 10 MHz signaal in de praktijk structureel 2*10^-11 te langzaam is. In de praktijk betekent dit dat dit resulteert in een afwijking van 2 Hz op een 100 GHz signaal. Dus het 10 MHz signaal is in de praktijk 9.999.999,999.8 Hz. Dus elk uur komt 75 ns te kort. John vermoed dat deze afwijking ontstaat door een afronding in een rekenkundige bewerking in de microprocessor. De kwaliteit van een oscillator is uit te drukken in stabiliteit en accuratesse.

stabiliteit
Stabiel wil zeggen dat de frequentie gelijk blijft gedurende de tijd. De variatie in frequentie is één criterium. Het beste is natuurlijk een rechte lijn in een frequentie/tijd grafiek.
accuratesse
Een acuuraat ofwel precies signaal wordt bepaald door hoe dicht het signaal bij het gewenste signaal is, gemeten over een langere tijd.

Voorgaande twee kenmerken kunnen samen vier mogelijkheden vormen, namelijk:
Stabiel en accuraat; Dit is de ideale combinatie. De gewenste frequentie blijft over lange tijd de gewenste frequentie en stabiel.
Stabiel en niet accuraat; Dit is niet de ideale combinatie, maar wel werkbaar. Dit is van toepassing op de BG7TBL GPSDO's. Het signaal is wel op lange termijn stabiel, maar niet de gewenste frequentie. Dit is wel een werkbare situatie en als de afwijking niet te groot is, hoeft het iet bezwaarlijk te zijn.
Niet stabiel en wel accuraat; Dit is een onwenselijke situatie omdat de gegenereerde frequentie op het ene moment hoger en op eh tandere moment lager is. Over een lange periode is dit door gemiddelden niet merkbaar, maar als het signaal niet de gewenste frequentie heeft tijdens een meting, is het referentie signaal niet betrouwbaar.
Niet stabiel en niet accuraat; Een zeer onwenselijke combinatie omdat de signaal kwaliteit te laag is en doordat het "onvoorspelbaar" is, is het ook niet te compenseren.

En OCXO zal door veroudering af gaan wijken van de gewenste frequentie. Door deze aan het GPS referetie signaal te koppelen, wordt de frequenite verlaging continue gecompenseerd door het frequentie verloop te corrigeren. Stabiliteit van de OCXO is dus belangrijk om voor een goede korte termijn stabiliteit te zorgen. Het gebrek aan precisie van een OCXO wordt dus gecompenseerd door het ontwerp van de GPSDO. Als de veroudering (en dus frequentie verloop) langzaam is, is er voldoende tijd om de OCXO te corrigeren om tot een stabiel en precies signaal te komen.
fotos (betere foto's volgen)
20160927 - paragraaf in bewerking













measurements
20160928 - Information will follow...
GPS output
The 9-pin female sub-d connector has a gps data output available. Pin 2 is data TX, pin 3 is data RX and pin 5 is ground. Pin 8 is the one puls per second signal. A "straight" cable can be used to connect the GPSDO to a personal computer. Every second, the gps data is transmitted over the serial data connection. The settings are 9600 baud, N,8,1.

Here is one sample of the data set which is transmitted every second. Due to privacy reasons I replaced my home position by question marks...

$GPGGA,160459.00,????.?????,N,?????.?????,E,1,11,0.78,13.6,M,46.0,M,,*6E
$GPGSA,A,3,01,23,03,19,31,06,09,11,14,17,22,,1.55,0.78,1.34*0F
$GPGSV,4,1,13,01,35,143,20,03,75,073,30,06,25,306,22,09,29,209,22*76
$GPGSV,4,2,13,11,13,158,18,12,06,340,,14,14,045,26,17,40,257,23*7E
$GPGSV,4,3,13,19,39,284,28,22,54,086,33,23,58,186,29,25,03,015,*7D
$GPGSV,4,4,13,31,26,059,32*40
$GPGLL,????.?????,N,?????.?????,E,160459.00,A,A*62
$GPRMC,160500.00,A,????.?????,N,?????.?????,E,0.113,,290916,,,A*73
$GPVTG,,T,,M,0.113,N,0.210,K,A*23

Every NMEA sentence contains a lot of information. Every NMEA sentence starts with a typical $GPxxx code. Here is shown which sentence type contains what kind of information. If this information is processed by an Arduino controller for example, it's possible to show the location, time or gps fix information on a connected display module...

GPGGA = fix quality, time, position, number of satellites, altitude,
GPGSA = DOP and active satellites
GPGSV = GPS satellites in view
GPGLL = position, time
GPRMC = time, position, speed (knots), course, variation
GPVTG = speed over ground (knots), speed over ground (km/h)

I made an sample of the 1 pps signal and gps data burst together. The view below repeats every one second. The 1 pps pulse width is 100 ms. The time synchronisation is done by the rising edge of the pulse. The 9600 baud data burst can be seen on the other chanel of the oscilloscope. The shown data burst contains all the information shown above.


The image below shows the eye pattern of the data signal. The edges are sharp and the signal quality is very good!


The Rigol DS-1054A oscilloscope has some special features like the decoding feature for RS232 signals. I tested the feature and it works great. The $GPGSV characters are shown on the display decoding line.


© 1984...2017 - http://www.amateurtele.com - Afgedrukt op 2017-09-23T22:04:18+02:00