Standard 10 MHz synchronisé par GPS
En
pleine action avec son compagnon
C'est une réalisation très proche de celle décrite par ailleurs sur ce site (GPS-VFO contrôlé par GPS) mais qui est principalement orientée vers l'obtention d'un signal de 10 MHz pouvant, par exemple, servir d'étalon de fréquence pour un analyseur de spectre, un fréquencemètre ou tout autre appareil nécessitant un signal d'horloge très précis.
Le module
GPS est celui de Hans G0UPL (QRPlabs), très sensible puisqu'il a permis
de l'utiliser en intérieur avec malgré tout, un délai de synchronisation
plus long. Les signaux de sortie, NMEA et 1pps sont au
niveau TTL, directement compatibles avec l'Arduino.
Le
principe de mesure est toujours le même, faire osciller CLK0 à 2,5
MHZ et compter les impulsions pendant 40 secondes, c'est à dire
40 impulsions sur la sortie 1pps. En 40 secondes cela doit correspondre à un comptage de 100
millions d'impulsions, sinon le
programme corrige en plus ou en moins la valeur de l'horloge maître à 25 MHz (asservie
par le quartz). C'est grâce à ce calcul que l'horloge du Si5351A va être corrigée.
Le Si5351A est configuré par I2C et le programme permet de choisir
entre 5 fréquences librement choisies de 1 à 160 MHz dont le 10 MHz qui nous
intéresse ici.
Avec une réception
GPS correct (au moins 5 ou 6 satellites) le Fstab ne dépasse pas
+/- 0,4 Hz ce qui est une valeur très convenable pour en faire un
standard 10 MHz qui pourra rendre plus précis des fréquencemètres
ou générateur RF qui dispose de l'entrée adéquate. Pour rendre cette
fonction plus pratique, nous avons ajouté une diode (absente sur
la photo) bicolore rouge/vert qui indique que le signal est dans
la fourchette de précision indiquée ci-dessus.
Le
filtre passe-bas 10 MHz permet l'obtention d'un signal sinusoïdal.
Sur une deuxième prise BNC on a le signal directement en sortie
du Si5351A
On peut afficher sur le LCD la variation de fréquence toutes les 40 secondes et on constate que les variations ne dépassent pas +/- 0,02 Hz.
Le sketch ARDUINO est l'œuvre de SQ1GU, téléchargeable à l'adresse :
http://sq1gu.tobis.com.pl/pl/index.php?option=com_content&view=article&id=44:generator-si5351a&catid=12&Itemid=107
Important: Il faut modifier les valeurs attribuées aux broches de l'afficheur pour correspondre au schéma, c'est-à-dire :
#define DB4 12
#define DB5 11
#define DB6 10
#define DB7 9
SCHÉMA
CIRCUITS
IMPRIMÉS
(Côté composants, cuivre en transparence)
N.B.
Les connecteurs sur A3 et D6 ne
sont pas utilisés.
VERSION MINIMALE
Dans
le cas où on désirerait incorporer un GPSDO 10 MHz dans un appareil
de mesure, la taille est importante et on n'a pas besoin d'avoir l'afficheur
et le codeur. Par contre, si on désire avoir un appareil complet,
il est nécessaire d'avoir les connecteurs nécessaires. C'est ce
que nous avons prévu pour ce petit circuit.
La
taille devant être minimale, le Nano a été remplacé par un ATMega328P
préprogrammé et l'affichage facultatif, par un LCD en I2C.
Le logiciel a été modifié pour cela. Par contre, la diode LED bicolore
est indispensable pour
indiquer l'état de la qualité du 10 MHz.
Le GPS
La description détaillée est sur la page concernant le VFO pour SDR asservi GPS (ICI).
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Comme
on l'a vu, ce montage permet, dans les meilleurs des cas (antenne
extérieure, température stable), d'obtenir une précision de 2x 10-8 ce
qui est largement suffisant pour la plupart des applications.
Pour ceux qui trouveraient ce chiffre un
peu faible, il existe une autre manière d'atteindre 10-10,
toujours avec un GPS et sa sortie 1 pps, en utilisant cette fois
un OCXO piloté par la sortie PWM d'un microcontrôleur.
C'est
la voie utilisée par un OM chinois BG7TBL dont on trouve sur eBay
deux versions montées et prêtes à l'emploi avec bloc-secteur et
antenne, une avec afficheur et l'autre sans. Il faudra alors débourser
environ 140 euros (version afficheur) sans avoir le plaisir de manipuler
le fer à souder.
