GPSDO (od ang. Global Positioning System-disciplined oscillator, oscylator dyscyplinowany GPS-em) – rodzaj wzorca częstotliwości i czasu, w którym lokalny oscylator jest korygowany na podstawie sygnałów systemu GPS, tak aby długookresowo utrzymywać zgodność z odniesieniem czasu i częstotliwości powiązanym ze skalą UTC.
Urządzenia tego typu wykorzystują odbiornik GPS do wyznaczania poprawek dla lokalnej bazy czasu, zwykle opartej na oscylatorze kwarcowym o podwyższonej stabilności lub na wzorcu rubidowym. Dzięki temu GPSDO może zapewniać bardzo dobrą długookresową stabilność częstotliwości i czasu przy niższym koszcie niż niektóre klasyczne wzorce laboratoryjne, choć jego właściwości krótkookresowe zależą od jakości lokalnego oscylatora, anteny, warunków odbioru oraz sposobu sterowania pętlą dyscyplinującą.
Zasada działania GPSDO łączy lokalny oscylator z układem sterowania, który porównuje jego wyjście z informacją czasową uzyskiwaną z odbiornika GPS. Korekty są wprowadzane stopniowo, tak aby poprawiać długookresową zgodność z zewnętrznym wzorcem czasu bez nadmiernego pogarszania krótkookresowej stabilności lokalnego źródła.
W praktyce GPSDO nie jest po prostu „zegarem GPS”, lecz układem łączącym zewnętrzny transfer czasu z lokalnym generatorem sygnału wzorcowego. Jakość działania zależy więc zarówno od samego sygnału satelitarnego, jak i od projektu urządzenia: algorytmu dyscyplinowania, charakterystyki użytego oscylatora oraz zdolności do utrzymania stabilności w okresach pogorszonego odbioru lub chwilowej utraty sygnału.
Właściwość ta ma szczególne znaczenie w trybie holdover, czyli wtedy, gdy urządzenie chwilowo traci możliwość bieżącego korygowania się sygnałem satelitarnym i musi opierać się na lokalnym oscylatorze. Im lepsza krótkookresowa i średniookresowa stabilność tego oscylatora, tym mniejszy dryf GPSDO podczas takiej przerwy; z tego powodu w praktyce spotyka się zarówno konstrukcje kwarcowe o podwyższonej stabilności, jak i urządzenia wykorzystujące wzorce rubidowe.
Zastosowania Oscylatory dyscyplinowane sygnałem GPS są używane jako lokalne wzorce czasu i częstotliwości w laboratoriach pomiarowych, telekomunikacji, energetyce, transporcie oraz innych dziedzinach, w których potrzebna jest długookresowa zgodność z uznanymi skalami czasu i stabilny sygnał odniesienia.
W zastosowaniach metrologicznych GPSDO bywa traktowany jako wygodny i relatywnie tani sposób uzyskania odniesienia częstotliwości powiązanego z UTC. Wytyczne EURAMET opisują GPSDO jako szeroko używane w europejskich laboratoriach wzorce odniesienia dla częstotliwości lub czasu, ale podkreślają, że takie powiązanie z UTC wymaga spełnienia określonych warunków technicznych i metrologicznych. W literaturze metrologicznej podkreśla się też, że urządzenia te nie powinny być uznawane za bezproblemowo „samokalibrujące się”, ponieważ ich niepewność i rzeczywiste parametry działania muszą być oceniane z uwzględnieniem czasu uśredniania, konfiguracji instalacji i sposobu odniesienia do UTC.
Ograniczenia Na właściwości GPSDO wpływają między innymi opóźnienia toru antenowego, warunki propagacyjne, jakość odbioru sygnału satelitarnego, błędy konfiguracji oraz charakterystyka lokalnego oscylatora. Z tego powodu krótkookresowa stabilność i niepewność czasu mogą wyraźnie różnić się między urządzeniami, nawet jeśli wszystkie są długookresowo dyscyplinowane do tego samego systemu nawigacyjnego.
W praktyce oznacza to, że GPSDO nie zastępuje automatycznie wszystkich innych wzorców czasu i częstotliwości. W części zastosowań bywa bardzo użyteczny, ale w innych może wymagać dodatkowej weryfikacji, kalibracji lub porównania z innym odniesieniem, zwłaszcza gdy istotna jest nie tyle długookresowa zgodność, ile zachowanie urządzenia w krótszych przedziałach czasu albo podczas zakłóceń odbioru.
W literaturze metrologicznej podkreśla się też, że ocena GPSDO nie powinna ograniczać się do samego stwierdzenia zgodności z GPS lub UTC w długim czasie. Równie ważne są praktyka instalacyjna, niepewność toru antenowego, czas uśredniania oraz to, jak urządzenie zachowuje się poza normalnym stanem śledzenia sygnału, w tym właśnie podczas holdoveru.
Przypisy
Kategoria:Wzorce jednostek miar Kategoria:GPS Kategoria:Czas