Une synchronisation incroyable !
Posted: 9th January 2023
Les technologies actuelles devenant de plus en plus complexes, il est de plus en plus difficile pour une personne ou une entreprise de gérer seule la conception et le développement d'un nouveau produit. Pour réussir à développer un nouveau produit, les ingénieurs s'adressent donc à des concepteurs et ingénieurs externes pour collaborer à la conception de solutions.
L'article qui suit décrit l'étroite collaboration entre IQD Frequency Products et son client GMV pour développer et trouver une solution à un problème épineux rencontré par ce dernier, à leur bénéfice mutuel.
GMV est une société multinationale qui fournit des systèmes et des applications spatiales tels que des simulateurs, des systèmes de navigation et de commande, ou des logiciels embarqués, à l'industrie aérospatiale. Parmi ces applications, certaines contribuent au système Galileo et à d'autres missions de l'Agence spatiale européenne (ESA).
Défis à relever pour que le micrologiciel du produit garantisse des résultats exceptionnels
En 2021, GMV a eu besoin d'un OCXO synchronisé pour le développement de son dernier produit et a choisi l'IQCM-200 d'IQD, ainsi que la carte d'évaluation IQCM, pour son excellente stabilité de holdover, ses bonnes performances de réduction du bruit et son prix compétitif.
Après plusieurs jours de tests, GMV a constaté que le micro logiciel du produit ne répondait pas aux exigences de son application spécifique sur satellites géostationnaires : le système requiert une base de temps extrêmement précise et exacte afin de réduire les erreurs de synchronisation entre les stations au sol. L'utilisation du micro logiciel fourni d'origine aurait affecté le calcul du positionnement de ces satellites géostationnaires. Il est important de noter que l'IQCM-200 est conçu pour fournir des signaux de sortie d’1 PPS (impulsion par seconde) et de 10 MHz avec une stabilité de holdover de ±1,5 μs sur une période de 24 heures. Cela permet au module IQCM-200 de répondre aux exigences des normes de télécommunications pour des applications telles que LTE-TDD. Cependant, GMV espérait utiliser l'IQCM-200 comme une sorte de filtre pour éliminer les interférences générées par le récepteur GPS dans le signal d’1-PPS. Pour pouvoir prendre en charge cette écart d'utilisation, IQD et GMV ont collaboré étroitement pour trouver des solutions possibles.
Le holdover est l'écart de temps susceptible d'affecter un signal de synchronisation du réseau lorsque la source de synchronisation est perturbée ou temporairement indisponible.
Jusqu'où peut-on aller pour une synchronisation optimale ?
Après une étude approfondie dans le laboratoire de test d'IQD, le signal d’1 PPS de l'IQCM-200 comportait moins de bruit électronique que le récepteur GPS lui-même lorsqu'il était en état de verrouillage et sur une courte période de quelques minutes. En « état de verrouillage » signifie que le signal d’1 PPS de la source de synchronisation, dans ce cas le récepteur GPS, est toujours présent et que le signal de sortie d’1 PPS de l'IQCM-200 est constamment synchronisé avec lui. Cependant, sur une période prolongée de plusieurs heures, on a observé des fluctuations importantes du signal de sortie d’1 PPS de l'IQCM-200. La fonction principale de ce dernier étant les performances pendant la période de holdover, l'optimisation des performances « en état de verrouillage » n'avait jamais été une priorité auparavant.
Après plusieurs mois de développement et de tests, IQD a trouvé une solution pour GMV : le micrologiciel a été personnalisé en modifiant la fréquence et le temps de verrouillage de phase pour optimiser les performances avec réduction du bruit. La réduction du bruit offre un signal amélioré et plus précis à GMV pour son application.
La figure 1 montre les données de phase du récepteur GPS enregistrées par IQD (ligne bleue) et les données de phase de l'IQCM-200 lorsqu'il est connecté à ce récepteur GPS (état de verrouillage). La mesure montre que l'ancien micrologiciel de l’IQCM-200 (ligne jaune) présente un certain nombre de sauts significatifs dans la déviation de phase. Le nouveau micrologiciel de l’IQCM-200 (ligne rouge), en revanche, s'avère beaucoup plus stable par rapport au récepteur GPS et au micrologiciel de l’IQCM-200 d'origine, sur toute la période de mesure. L’IQCM-200 agit donc maintenant comme une sorte de filtre de bruit pour le signal d'entrée.
Figure 1 : Signaux de sortie d’1 PPS d'un IQCM-200 avec le nouveau micrologiciel comparés au micrologiciel d’origine et au récepteur GPS d'IQD sur une période de plus de dix heures.
| Table Legend | |
| English | Francais |
| 1 PPS output for new vs old firmware for IQCM-200 | Sortie d’1 PPS du nouveau micrologiciel par rapport à l'ancien pour l’IQCM-200 |
| Phase difference | Différence de phase |
| Time | Temps |
| GPS Receiver | Récepteur GPS |
| New Firmware | Nouveau micrologiciel |
| Old Firmware | Ancien micrologiciel |
Succès !
La modification du micrologiciel de l'IQCM-200 a permis à GMV d'enregistrer avec précision les informations de synchronisation des stations au sol. En outre, le protocole de données est désormais pérenne, ce qui permet une synchronisation précise entre les stations au sol et garantit la position des satellites géostationnaires.
Raúl Nieto Freire, membre de l'équipe de production de GMV, a déclaré : « Le dernier cas d'utilisation de notre récepteur de synchronisation, le WANtime Rx, est son intégration dans une architecture de télémétrie passive pour les satellites géostationnaires dans laquelle les limites de précision de détermination de l'orbite doivent être évaluées. Dans ce système, notre récepteur de synchronisation agit comme une base temporelle entre deux stations de poursuite terrestres. Ici, l'exactitude et la précision de la source d'horodatage sont critiques pour la corrélation croisée des données reçues à chacune des stations.
Le signal brut d’1 PPS de GMV provenant du récepteur GNSS était une gigue numérique de +/- 4 ns due à la vitesse limitée de son oscillateur interne. Dans le pire des cas, cela peut entraîner une erreur de synchronisation de 8 ns entre deux stations de poursuite. En utilisant l'IQCM-200, cette gigue numérique est filtrée, ce qui permet une meilleure synchronisation entre les stations. »
Une erreur de synchronisation de 8 ns correspond à une erreur de 2,4 mètres dans l'espace tridimensionnel.
Ce fut un grand plaisir pour IQD de travailler en partenariat avec GMV. Ce projet a donné à IQD l'occasion d'améliorer ses produits et a permis de définir une nouvelle application pour l'OCXO synchronisé IQCM-200.
Pour plus d’informations sur la façon dont notre équipe d’applications peut vous aider dans votre projet, n’hésitez pas à nous contacter: info@IQDFrequencyProducts.com or +44 (0) 1460 270200