KR19990000946U - Output drift compensation device of oscillator for GPS - Google Patents
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Abstract
본 고안은 GPS에서 외부 기준클럭을 제거하였을때 자체발진기의 드리프트를 보상하여 출력클럭의 장기 안정도를 향상시킬 수 있는 GPS용 발진기의 출력 드리프트 보상장치에 관한 것으로, 위성으로 부터 전파신호를 수신하고 외부기준클럭신호를 출력하는 GPS 수신기와, GPS 수신기의 외부기준클럭신호에 따라 자체 발진신호를 출력하는 발진기와, 상기 발진기에서 출력되는 자체 발진신호에서 상기 외부기준클럭신호와 비교하기 위한 소정의 클럭신호를 출력하는 분주기와, 상기 GPS 수신기에서 출력되는 외부기준클럭신호와 상기 분주신호를 비교하여 상기 발진기를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어부에 일정주기로 온도변화치를 출력하는 온도감지기를 구비하여, 외부기준클럭을 수신하는 순간부터 일정주기마다 온도변화 및 발진기의 조정값 변화치를 일정기간동안 자료화하여 제어부에 저장하여 외부기준클럭 상실시 상기 제어부에 저장된 자료에 의해 발진기의 드리프트를 보상하는 것이다.The present invention relates to an output drift compensation device of an oscillator for GPS which can improve long-term stability of the output clock by compensating for the drift of the self-oscillator when the external reference clock is removed from the GPS. A GPS receiver for outputting a reference clock signal, an oscillator for outputting its own oscillation signal according to an external reference clock signal of the GPS receiver, and a predetermined clock signal for comparing with the external reference clock signal in the self oscillation signal output from the oscillator A control unit for outputting a frequency divider, an external reference clock signal output from the GPS receiver, and a control signal for controlling the oscillator by comparing the frequency division signal, and a temperature sensor outputting a temperature change value at a predetermined period to the control unit. Temperature change and every certain period from the moment of receiving the external reference clock The change value of the oscillator is documented for a certain period of time and stored in the controller to compensate for the external reference clock to compensate for the drift of the oscillator by the data stored in the controller.
Description
본 고안은 글로벌 위치설정 시스템(GPS)에서 외부 기준클럭 상실시에 발진기의 드리프트를 보상하는 GPS용 발진기 출력 드리프트 보상장치에 관한 것으로, 특히 GPS에서 외부 기준클럭을 제거하였을 때 자체발진기의 드리프트를 보상하여 출력클럭의 장기 안정도를 향상시키기에 적당하도록 한 GPS용 발진기 출력 드리프트 보상장치에 관한 것이다.The present invention relates to an oscillator output drift compensation device for compensating for the drift of the oscillator when the external reference clock is lost in the global positioning system (GPS). In particular, the drift of the self-oscillator is compensated for when the external reference clock is removed from the GPS. The present invention relates to an oscillator output drift compensation device for GPS, which is suitable for improving long term stability of an output clock.
글로벌 위치설정 시스템(GPS)은 위성항법시스템으로서 원자주파수를 탑재한 3∼4개의 위성으로 부터 발생하는 전파신호를 수신하여 그 전파의 전파시간으로 부터 위성까지의 거리를 구하여 3차원(또는 2차원)의 측위와 전파의 도플러효과를 이용한 속도측정시스템이다. 통상 GPS로 부터 받는 거리신호의 오차는 25∼100m 정도가 되며, 차동 GPS를 이용하면 오차거리를 3m 이내로 줄일 수도 있다.Global Positioning System (GPS) is a satellite navigation system that receives radio signals from 3 to 4 satellites equipped with atomic frequencies and calculates the distance to the satellites from the propagation time of the radio waves. Velocity measurement system using Doppler effect of positioning and propagation. In general, the error of the distance signal received from the GPS is about 25 to 100m, and by using the differential GPS, the error distance can be reduced to within 3m.
종래, GPS용 발진기 출력 드리프트 보상장치의 구조는 도 1에 보인 바와 같이, 위성으로 부터 전파신호를 수신하고 외부기준클럭신호를 출력하는 GPS 수신기(1)와, GPS 수신기(1)의 외부기준클럭신호에 따라 자체 발진신호를 출력하는 발진기(3)와, 상기 발진기에서 출력되는 자체 발진신호로 부터 상기 외부기준클럭신호와 비교하기 위한 클럭신호를 출력하는 분주기(4)와, 상기 GPS 수신기(1)에서 출력되는 외부기준클럭신호와 상기 분주기(4)의 분주신호를 비교하여 상기 발진기(3)를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부(2)를 구비하여, 상기 GPS 수신기(1)에서 출력된 동기신호가 제어부에 전달되고 발진기(3)의 출력을 분주기(4)에 입력하여 그 출력을 제어부에 전달하여 제어부(2)에서 두 입력의 차이값을 줄이기 위하여 발진기(3)의 출력을 조절하는 구조로 구성되어 있다.Conventionally, the structure of the oscillator output drift compensation device for GPS, as shown in Figure 1, the GPS receiver (1) for receiving a radio signal from the satellite and outputs an external reference clock signal, and the external reference clock of the GPS receiver (1) An oscillator 3 for outputting a self-oscillation signal according to the signal, a divider 4 for outputting a clock signal for comparison with the external reference clock signal from the self-oscillation signal output from the oscillator, and the GPS receiver ( The GPS receiver 1 includes a control unit 2 for outputting a control signal for controlling the oscillator 3 by comparing an external reference clock signal output from 1) with a divided signal of the frequency divider 4. The synchronization signal outputted from the oscillator 3 is transmitted to the control unit, and the output of the oscillator 3 is input to the divider 4 and the output thereof is transmitted to the control unit so that the control unit 2 reduces the difference between the two inputs of the oscillator 3. Sphere to regulate the output It consists of a.
상기한 구성의 종래 발진출력 보상장치에서는 GPS 수신기에서 출력된 동기신호가 제어부에 전달되고 발진기의 출력을 분주기에 입력하여, 그 출력을 제어부에 다시 전달하여 제어부에서 두 입력의 동기 차이값을 줄일 수 있도록 발진기의 출력을 조절하게 되어 있다.In the conventional oscillation output compensator having the above-described configuration, the synchronization signal output from the GPS receiver is transmitted to the control unit, and the output of the oscillator is input to the divider, and the output is transmitted back to the control unit to reduce the synchronization difference between the two inputs in the control unit. The output of the oscillator is adjusted.
그러나, 상기한 구성의 종래 보상장치는 GPS 수신기로 부터 외부 기준클럭을 받을때에는 정상적으로 동작을 하지만, 외부 기준클럭을 여타의 이유로 받지 못하는 경우에는 분주기의 출력과 비교할 외부 기준클럭이 없어 발진기에 더 이상의 조정값을 줄 수가 없어 진다. 이때, 제어부는 최종 조정값을 계속하여 공급하게 되며, 이때 부터는 발진기의 출력이 시간이 지남에 따라 드리프트되는 문제가 있다.However, the conventional compensation device of the above-described configuration operates normally when receiving an external reference clock from the GPS receiver, but when the external reference clock is not received for any other reason, there is no external reference clock to be compared with the output of the divider. The above adjustment value cannot be given. At this time, the control unit continues to supply the final adjustment value, from which there is a problem that the output of the oscillator drifts over time.
상기 발진기는 발진기의 일반적인 드리프트 사양에 따라 출력이 드리프트되어 지며, 도 2는 종래의 발진기 출력 드리프트 보상장치가 정상동작중에 외부기준클럭을 상실하였을 경우 발진기의 출력클럭이 드리프트되는 상태의 출력특성을 도시한 것이다. 이 도면에서 보는 바와 같이, 종래의 보상장치에서는 외부기준클럭이 상실되는 시점에서부터 발진기의 기준출력 클럭값을 기준으로 점차 드리프트가 증가되는 것을 볼 수 있다.The oscillator is drifted output according to the general drift specification of the oscillator, Figure 2 shows the output characteristics of the state in which the output clock of the oscillator drifts when the conventional oscillator output drift compensation device lost the external reference clock during normal operation It is. As shown in this figure, in the conventional compensation device, it can be seen that the drift gradually increases based on the reference output clock value of the oscillator from the time when the external reference clock is lost.
본 고안은 상기한 종래기술의 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, GPS에서 외부 기준클럭을 제거하였을때 자체발진기의 드리프트를 보상하여 출력클럭의 장기 안정도를 향상시킬 수 있는 GPS용 발진기 출력 드리프트 보상장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised in view of the above-mentioned problems of the prior art, and it is an oscillator output drift compensation device for improving the long-term stability of the output clock by compensating for the drift of the self-oscillator when the external reference clock is removed from the GPS. The purpose is to provide.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 GPS용 발진기 출력 드리프트 보상장치는, 위성으로 부터 전파신호를 수신하고 외부기준클럭신호를 출력하는 GPS 수신기와, GPS 수신기의 외부기준클럭신호에 따라 자체 발진신호를 출력하는 발진기와, 상기 발진기에서 출력되는 자체 발진신호에서 상기 외부기준클럭신호와 비교하기 위한 소정의 클럭신호를 출력하는 분주기와, 상기 GPS 수신기에서 출력되는 외부기준클럭신호와 상기 분주신호를 비교하여 상기 발진기를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어부에 일정주기로 온도변화치를 출력하는 온도감지기를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다 .GPS oscillator output drift compensation device of the present invention for achieving the above object, the GPS receiver for receiving a radio signal from the satellite and outputs an external reference clock signal, and the self-oscillation signal according to the external reference clock signal of the GPS receiver An oscillator for outputting a signal, a divider for outputting a predetermined clock signal for comparison with the external reference clock signal in the self-oscillation signal output from the oscillator, and an external reference clock signal and the divided signal outputted from the GPS receiver. In comparison, a control unit for outputting a control signal for controlling the oscillator and a temperature sensor for outputting a temperature change value at a predetermined period to the control unit, characterized in that made.
도 1은 종래의 GPS용 발진기의 출력 드리프트 보상장치의 블럭구성도,1 is a block diagram of an output drift compensation device of a conventional oscillator for GPS;
도 2는 종래의 GPS용 발진기 출력 드리프트 보상장치의 정상동작중에 외부기준클럭을 상실하였을 경우 발진기의 출력특성도,2 is an output characteristic diagram of the oscillator when the external reference clock is lost during the normal operation of the conventional oscillator output drift compensation device for GPS.
도 3은 본 고안의 GPS용 발진기의 출력 드리프트 보상장치의 블럭구성도,3 is a block diagram of the output drift compensation device of the oscillator for GPS of the present invention,
도 4는 본 고안에 따른 발진기 출력 드리프트 보상장치의 정상동작중에 외부기준클럭을 상실하였을 경우 발진기의 출력특성도이다.4 is an output characteristic diagram of the oscillator when the external reference clock is lost during the normal operation of the oscillator output drift compensation device according to the present invention.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***
1,10 : GPS 수신기 2,20 : 제어부1,10: GPS receiver 2,20: control unit
3,30 : 발진기 4,40 : 분주기3,30: oscillator 4,40: divider
50 : 온도감지기50: temperature sensor
이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안에 따른 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment according to the present invention in more detail.
도 3은 본 고안에 따른 GPS용 발진기의 출력 드리프트 보상장치의 블럭구성도이고, 도 4는 본 고안에 따른 발진기 출력 드리프트 보상장치의 정상동작중에 외부기준클럭을 상실하였을 경우 발진기의 출력특성을 도시한 것이다.Figure 3 is a block diagram of the output drift compensation device of the oscillator for GPS according to the present invention, Figure 4 shows the output characteristics of the oscillator when the external reference clock is lost during the normal operation of the oscillator output drift compensation device according to the present invention It is.
먼저, 도 3을 참조하여 본 고안에 따른 GPS용 발진기의 출력 드리프트 보상장치의 구성을 살펴보면, 위성으로 부터 전파신호를 수신하고 외부기준클럭신호를 출력하는 GPS 수신기(10)와, GPS 수신기(10)의 외부기준클럭신호에 따라 자체 발진신호를 출력하는 발진기(30)와, 상기 발진기(30)에서 출력되는 자체 발진신호에서 상기 외부기준클럭신호와 비교하기 위한 소정의 클럭신호를 출력하는 분주기(40)와, 상기 GPS 수신기(10)에서 출력되는 외부기준클럭신호와 상기 분주기(40)의 분주신호를 비교하여 상기 발진기(30)를 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부(20)와, 상기 제어부(20)에 일정주기로 발진기의 온도변화치를 출력하는 온도감지기(50)로 구성되어 있으며, 외부기준클럭을 수신하는 순간부터 일정주기마다 발진기의 온도변화에 따른 발진기(30)의 조정값 변화치를 일정기간동안 자료화하여 미리 제어부(20)에 저장하여 둠으로써 외부기준클럭 상실시 상기 제어부(20)에 저장된 자료에 의해 발진기(30)의 드리프트를 보상할 수 있게 되어 있다.First, referring to FIG. 3, the configuration of the output drift compensation device of the oscillator for GPS according to the present invention is a GPS receiver 10 for receiving a radio signal from a satellite and outputting an external reference clock signal, and a GPS receiver 10. Oscillator 30 for outputting its own oscillation signal according to an external reference clock signal of < RTI ID = 0.0 >), < / RTI > and a divider for outputting a predetermined clock signal for comparison with the external reference clock signal in the self oscillation signal output from the oscillator 30. And a control unit 20 for outputting a control signal for controlling the oscillator 30 by comparing an external reference clock signal output from the GPS receiver 10 and a divided signal of the frequency divider 40. And a temperature sensor 50 for outputting a temperature change value of the oscillator to the controller 20 at a predetermined cycle, and the oscillator 30 according to the temperature change of the oscillator at a predetermined cycle from the moment of receiving the external reference clock. As setpoint value changes in screen data for a period of time previously stored in the controller 20, placing it to be able to compensate for drift of the oscillator 30 by the data stored in the external reference clock loss when the control unit 20.
본 고안은 GPS 수신기(10)에서 출력된 동기신호가 제어부(20)에 전달되고 발진기(30)의 출력을 분주기(40)에 입력하여, 그 출력을 제어부(20)에 전달하여 제어부(20)에서 두 입력의 차이값을 줄이기 위하여 발진기의 출력을 조절하며, 온도감지기(50)에서 일정주기로 제어부(20)에 발진기의 온도변화정보를 보내주는 구조로 되어 있다. 즉, GPS 수신기(10)에서 출력된 신호를 제어부(20)에 전달하고, 발진기(30)의 출력을 분주기(40)에 입력하여, 그 출력을 제어부(20)에 전달하여 제어부(20)에서 두 입력의 차이값을 줄이기 위하여 발진기(30)의 출력을 조절하고, 온도감지기(50)에서 일정주기(예; 1초)로 제어부(20)에 발진기의 온도변화치를 보내주는 구조로 되어 있으며, 처음 외부기준클럭을 받는 순간부터 제어부(20)는 일정주기마다 발진기의 온도변화, 발진기 조정값 변화치를 일정기간동안 자료화하여 제어부(20)에 저장한다. 이 자료는 외부클럭신호가 상실된 경우, 발진기에서의 온도변화 발생에 따라 제어부(20)가 발진기(30)의 출력클럭 조정값을 얼마나 가감하여야 하는 지에 대한 발진기(30)의 조정값으로 제공된다.According to the present invention, the synchronization signal output from the GPS receiver 10 is transmitted to the controller 20, the output of the oscillator 30 is input to the frequency divider 40, and the output is transmitted to the controller 20 to control the controller 20. In order to reduce the difference between the two inputs in the controllable output of the oscillator, the temperature sensor 50 has a structure for sending the temperature change information of the oscillator to the control unit 20 at a predetermined period. That is, the signal output from the GPS receiver 10 is transmitted to the controller 20, the output of the oscillator 30 is input to the frequency divider 40, and the output is transmitted to the controller 20 to control the controller 20. In order to reduce the difference between the two inputs to adjust the output of the oscillator 30, the temperature sensor 50 is configured to send the temperature change value of the oscillator to the control unit 20 in a certain period (for example, 1 second) and From the moment of receiving the first external reference clock, the control unit 20 stores the temperature change of the oscillator and the change value of the oscillator adjustment value for a predetermined period and stores the data in the control unit 20 for a predetermined period. This data is provided as an adjustment value of the oscillator 30 on how much the control unit 20 should add or subtract the output clock adjustment value of the oscillator 30 when the external clock signal is lost.
도 4는 본 고안에 따른 발진기 출력 드리프트 보상장치의 정상동작중에 외부 기준클럭을 상실하였을 경우 발진기의 출력특성을 나타낸 것으로, 도면에서 보는 바와 같이, 외부기준클럭이 상실되는 시점 이후에도 발진기의 출력클럭이 제어부에 저장된 자료에 의해 보상되어 출력 드리프트없이 거의 기준값에 인접한 정상적인 출력특성을 나타내고 있음을 보여주고 있다.Figure 4 shows the output characteristics of the oscillator when the external reference clock is lost during the normal operation of the oscillator output drift compensation device according to the present invention, as shown in the figure, the output clock of the oscillator even after the point of the external reference clock is lost Compensated by the data stored in the controller, it shows normal output characteristics near the reference value without output drift.
상술한 바의 본 고안에 따르면, 본 고안의 발진기 출력 드리프트 보상장치를 일정시간동안 정상동작시켜, 이때 얻어진 온도 및 시간변화에 따른 발진기의 조정값 변화치를 가지고, 외부 기준클럭을 상실하였을때의 보상기준으로 적용시킴으로써 시간 및 온도변화에 따른 발진기의 출력 드리프트를 보상해 줄 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, by operating the oscillator output drift compensation device of the present invention for a predetermined time, the compensation when the external reference clock is lost, with the change value of the oscillator adjusted according to the temperature and time change obtained at this time By applying it as a reference, it is possible to compensate the output drift of the oscillator with time and temperature change.
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