ES2205409T3 - Receptor destinado a la adquisicion de señales radioelectricas, en particular de señales emitidas por satelites. - Google Patents

Abstract

ESTE RECEPTOR ES DEL TIPO QUE COMPRENDE ESENCIALMENTE UNA ANTENA DE RECEPCION DE LAS SEÑALES, UN DISPOSITIVO CORRELACIONADOR QUE COMPRENDE AL MENOS UNA VIA CON FILTRO-CORRELACIONADOR PARA LA RECOGIDA DE LAS SEÑALES RECIBIDAS, UN PROCESADOR ADAPTADO PARA INDICAR A LA VIA DE RECOGIDA LA FRECUENCIA CENTRAL PARA LA RECOGIDA DE LAS SEÑALES, Y UN DISPOSITIVO OSCILADOR PILOTO. EL RECEPTOR SE CARACTERIZA PORQUE EL OSCILADOR PILOTO (4) COMPRENDE UN CUARZO SIN COMPENSACION TERMICA INTERNA Y UN DETECTOR DE TEMPERATURA ASOCIADO AL OSCILADOR PARA MEDIR LA TEMPERATURA AMBIENTE DE ESTE ULTIMO Y PORQUE EL PROCESADOR (3) ESTA PROVISTO DE MEDIOS DE AJUSTE DE LA FRECUENCIA CENTRAL DE LA VIA DE RECOGIDA QUE HAY QUE INDICAR A ESTA VIA, EN FUNCION DE UNA VARIACION MEDIDA DE LA TEMPERATURA AMBIENTE DEL OSCILADOR PILOTO (4).

Description

Receptor destinado a la adquisición de señales radioeléctricas, en particular de señales emitidas por satélites.

El invento se refiere a un receptor destinado a adquirir señales radioeléctricas, sobre todo señales emitidas por satélites, del tipo que comprende esencialmente una antena de recepción de las señales, un dispositivo correlador que cuenta con al menos una vía de filtro-correlador para adquirir señales emitidas por un satélite, un procesador adaptado para indicar a la vía la frecuencia central para adquirir señales, y un dispositivo oscilador maestro.

En los receptores de este tipo, por ejemplo los del sistema GPS, el oscilador maestro engendra por síntesis de frecuencias las señales de conversión que permiten convertir señales a recibir en un nivel de frecuencia relativamente bajo y en un ancho de banda lo suficientemente estrecho para permitir extraer señales con ruido.

Se verifica que en un receptor GPS, la precisión de la frecuencia final debe ser típicamente de \pm 500 Hz debido a la longitud de la codificación pseudo-aleatoria GPS código CA de duración 1 ms. Al ser el valor de la frecuencia portadora L1 de la señal GPS de 1,5 GHz, la precisión requerida del oscilador es típicamente \pm 500/1,5 x 10^{9} = \pm 3,3 x 10^{-7}.

Para asegurar esta precisión, se tiene en cuenta equipar los receptores GPS con un oscilador maestro relativamente costoso. En la medida en que se tiene en cuenta que la calidad del oscilador está vinculada sobre todo al proceso interno de compensación de la deriva en frecuencia del cuarzo del oscilador en función de la temperatura, siendo la inestabilidad llamada de envejecimiento del cuarzo relativamente leve ante una inestabilidad térmica, se utilizan osciladores compensados en temperatura. Ahora bien es sobre todo esta medida la que aumenta el coste del oscilador.

Otra solución a menudo elegida es utilizar un oscilador de menor precisión y efectuar en el momento de la puesta en marcha la búsqueda de un primer satélite en varias bandas de frecuencias espaciadas por 1 KHz. Ahora bien, esto genera una pérdida en el tiempo de adquisición posterior a la puesta en marcha de un receptor y reduce la seguridad de detección del correlador GPS en 1 ms.

El presente invento tiene como objetivo proponer un receptor del tipo indicado anteriormente que palie los inconvenientes de los receptores del estado de la técnica que acaban de ser enunciados.

Para alcanzar este objetivo, el oscilador maestro comprende un cuarzo sin compensación térmica interna, un sensor de temperatura está asociado al oscilador y el procesador está provisto de medios de regulación de la frecuencia central de la vía de adquisición que se ha de indicar al dispositivo correlador en función de la temperatura ambiente del oscilador maestro.

Según una característica ventajosa del invento, los medios de regulación de las frecuencias centrales de la vía de adquisición están formados por un software de calibración provisto de un cuadro de puesta en relación de las derivas térmicas en frecuencia del oscilador y de sus temperaturas ambientes.

El invento se comprenderá mejor y otros de sus objetivos, características, detalles y ventajas aparecerán con más claridad en la siguiente descripción explicativa realizada en referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos dados únicamente como ejemplo que ilustra dos modos de realización del invento y en los que:

- la figura 1 es un esquema funcional de un primer modo de realización según el arte anterior y

- la figura 2 es un esquema funcional de un segundo modo de realización según el invento.

Como lo muestran las figuras, un receptor de adquisición de señales radioeléctricas, sobre todo de señales emitidas por satélites, comprende esencialmente una antena de recepción 1 de las señales a adquirir, una unidad 2 que consta de un determinado número de canales para adquirir simultáneamente las señales emitidas por varios satélites, un procesador 3 de control de la unidad de adquisición 2 y un dispositivo
oscilador maestro 4.

La unidad de adquisición comprende un montaje en serie de un dispositivo con amplificadores y filtros 6 y un dispositivo correlador 7 que consta de un determinado número de vías de adquisición, provista cada una de un filtro-correlador digital. Estos dispositivos son conocidos en sí y no se describirán de forma más detallada.

Al dispositivo de entrada con amplificadores y filtros 6 se le asocia, de forma conocida en sí, un dispositivo de osciladores de conversión de frecuencia, que está sometido al oscilador local 4, como lo muestran las líneas flechadas, y sirve para establecer las frecuencias que permiten la conversión de señales recibidas por la antena 1 a un nivel de frecuencia relativamente bajo y en un ancho de banda lo suficientemente estrecho para permitir extraer una señal útil del ruido en el dispositivo correlador 7 sobre el que directamente actúa el oscilador maestro 4.

Según el invento, el dispositivo oscilador 4 comprende un oscilador de cuarzo desnudo 9, es decir sin compensación térmica interna. A este oscilador se le asocia un sensor 10 de temperatura ambiente cerca del cuarzo.

En el modo de realización según el arte anterior y la figura 1, los valores medidos se transmiten a un convertidor analógico-digital 11 que los transmite al procesador 3 en forma de señales digitales. Tal dispositivo está descrito en el documento JP 07218612.

En el modo de realización según el invento y la figura 2, el convertidor analógico-digital 11 es sustituido por un oscilador de baja frecuencia 13. Éste comprende un circuito lógico 14 por ejemplo del tipo 74 HC 14 cuya salida está unida al procesador 3 mientras que su entrada da salida a tierra por medio de un condensador 15. La entrada y la salida del circuito 14 están unidas por un montaje en paralelo que comprende, por una parte, una resistencia 16 y, por otra, el montaje en serie de una termistancia 17 y de una resistencia 18. En este modo de realización 2, la termistancia 17 constituye el sensor de temperatura ambiente.

El oscilador 13 está adaptado para funcionar en una gama de frecuencias de 100 a 400 KHz para cubrir la gama de la variación de la temperatura de la termistancia actuando sobre la frecuencia del oscilador de forma lineal. El procesador 3, que está provisto de un frecuencímetro medio o programado para realizar esta función, establece un valor digital representativo de la temperatura de la termistancia. La característica de esta última se puede determinar en función de las derivas térmicas de los componentes del oscilador.

El uso del oscilador de baja frecuencia 13 presenta la ventaja de costar mucho menos que el convertidor analógico-digital 11, por el hecho de que sólo comprende componentes estándar, de un bajo coste.

Gracias al sensor de temperatura 10 ó 17, se establece un cuadro de desajustes de frecuencia del oscilador maestro 9 en función de la temperatura ambiente del oscilador.

El cuadro es establecido por un software que es gestionado por el procesador. Para esto, se asegura que el conjunto formado por el sensor 10 y el convertidor 11 produce señales aproximadamente lineales para la gama de temperaturas de uso por ejemplo comprendidas entre 20ºC y 70ºC y que la transferencia de los datos se pueda establecer aproximadamente a 1 bit/grado para vigilar unos cien valores de temperaturas diferentes. Tal cuadro establecido en el software puede por ejemplo tener 256 líneas para cubrir 256 posibles estados, constituido cada uno de ellos por un par de valores de temperatura y de desajuste de frecuencia provocado por esta temperatura.

A continuación se describirá la elaboración del cuadro y el funcionamiento del receptor según el
invento.

En la primera puesta en servicio del receptor, las dos series de valores se pondrán a cero. La frecuencia del oscilador se ajusta a 250 Hz manteniendo la temperatura del cuarzo en un valor central de por ejemplo 25ºC durante el tiempo en que el receptor adquiere los satélites visibles, establece la posición geográfica del receptor, capta los datos del almanaque GPS y establece el valor del desajuste de frecuencia de
oscilador.

Durante esta primera puesta en marcha del receptor cuyo objetivo es asegurar la fijación del receptor en condiciones definidas, una marca del software se coloca en el valor digital 0. Una vez concluida la fijación, el operador coloca una unidad de memoria marca en 1, lo que autoriza el desarrollo del software de elaboración del cuadro mencionado anteriormente. El valor inicial de desajuste de oscilador se inscribe en una línea central del cuadro y el receptor es sometido después a una rampa de temperatura que van por ejemplo de -20ºC a +70ºC, generando cada paso la inscripción en el cuadro de un par de palabras que caractericen un estado.

En régimen de explotación y gestión, tras rellenar el cuadro, el software, durante la adquisición de un satélite y, llegado el caso, periódicamente durante el funcionamiento, procede a la lectura de los valores de medida de la temperatura ambiente del oscilador 9, y busca para la temperatura medida el desajuste de la frecuencia de oscilador en el cuadro. Teniendo en cuenta este valor, el procesador 3 indica al dispositivo correlador las frecuencias centrales de las vías de adquisición de las señales satélites. Por consiguiente, aunque la frecuencia del oscilador haya variado debido a una variación de la temperatura ambiente del valor de referencia, la adquisición de los satélites se puede efectuar rápidamente.

Si no se asegura la adquisición, el procesador ordena un barrido de la frecuencia central de la vía de adquisición considerada dentro de una gama de frecuencias de por ejemplo 500 Hz alrededor del valor indicado por el cuadro. Si la frecuencia central encontrada finalmente durante el barrido supera un valor de umbral de desajuste admisible, de por ejemplo 150 Hz, del valor indicado en función del cuadro, el programa permite actualizar el cuadro que está siendo explotado y gestionado. Esta actualización podría hacerse en forma de desfase del conjunto de los datos inscritos en el cuadro del valor de desajuste comprobado. Este desfase del conjunto del cuadro ya podría efectuarse durante una primera comprobación de un desajuste o después de un determinado número de veces, considerando que se trata entonces de una deriva debida al envejecimiento del oscilador.

Según el invento, la descripción del receptor que acaba de hacerse refiriéndose a la figura 2 muestra que el invento permite aumentar la velocidad de adquisición de las señales radioeléctricas seleccionadas reduciendo el coste y la obstrucción del receptor con respecto a los receptores conocidos gracias al uso de un oscilador de cuarzo desnudo, junto con un sensor de temperatura, y del software descrito, en vez de los sistemas de oscilador compensado o estabilizado en temperatura según el estado de la técnica.

Claims (10)

1. Receptor destinado a adquirir señales radioeléctricas, sobre todo señales emitidas por satélites, del tipo que comprende esencialmente una antena de recepción de las señales, un dispositivo correlacionedor que cuenta con al menos una vía de filtro-correlacionedor para adquirir señales recibidas, un procesador adaptado para indicar a la vía de adquisición la frecuencia central para adquirir señales y un dispositivo oscilador piloto, comprendiendo el oscilador piloto un cuarzo sin compensación térmica interna y un sensor de temperatura asociado al oscilador para medir la temperatura ambiente de este último y estando provisto el procesador de medios de regulación de la frecuencia central de la vía de adquisición que hay que indicar a esta vía, en función de una variación medida de la temperatura ambiente del oscilador piloto (4) caracterizado porque el sensor de temperatura está formado por una termistancia (17) que forma parte de un oscilador de baja frecuencia (13) cuya salida está unida al procesador (3).

2. Receptor, según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de regulación de la frecuencia central de la vía de adquisición del dispositivo correlacionedor (7) están formados por un software de calibración que cuenta con un cuadro que relaciona las temperaturas ambientes del oscilador y las derivas térmicas en frecuencia que éstas producen.

3. Receptor, según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque un convertidor analógico-digital está asociado al sensor de temperatura (10) para aplicar los valores de medida de temperatura al procesador (3), en forma de datos digitales.

4. Receptor, según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el oscilador de baja frecuencia (13) comprende un circuito lógico (14) y, entre los terminales de entrada y de salida de este circuito un montaje en paralelo, por una parte, de una

\hbox{resistencia}

(16) y, por otra, de la termistancia (17) y de una resistencia (18) montadas en serie, estando unida la entrada del circuito a masa par un condensador (15).

5. Receptor, según la reivindicación 4, caracterizado porque los componentes que constituyen el oscilador (13) son componentes estándar de bajo coste.

6. Receptor, según una de las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado porque el procesador está provisto de medios de medida de las frecuencias y establece un valor digital representativo de la temperatura de la termistancia (17).

7. Receptor, según una de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque el cuadro comprende un determinado número de líneas, contando cada una de ellas con dos palabras formadas respectivamente por un valor de variación de temperaturas y el desajuste de frecuencia que ésta produce, con respecto a una condición de referencia.

8. Receptor, según la reivindicación 7, caracterizado porque las condiciones de referencia se establecen durante la adquisición de las señales de un satélite a una temperatura ambiente predeterminada del cuarzo del oscilador.

9. Receptor, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el procesador está adaptado para establecer el valor de la frecuencia central que hay que indicar a una vía de adquisición buscando en el cuadro el valor de desajuste de frecuencia asociado al valor de temperatura medida por el sensor (10) en el momento de la adquisición.

10. Receptor, según una de las reivindicaciones 2 a 9, caracterizado porque los desajustes de frecuencia inscritos en el cuadro son susceptibles de ser desfasados en su conjunto cuando, durante una adquisición de una señal, el desajuste de la frecuencia central de adquisición real difiere de la frecuencia central indicada por el procesador en función del cuadro de un valor de frecuencia predeterminado.