Absolute calibration of a GNSS reception chain
Contribution à l'étalonnage en absolu d'une chaîne de réception GNSS
Résumé
The reception chains of navigation satellites signals (GNSS), composed of a receiver, an antenna cable and an antenna, are the most employed tool for the comparisons of spread worldwide atomic clocks necessary for the calculation of the International Atomic Clock (TAI). The calibration consists in determining the time delay of the signal during its propagation through the acquisition system. This measurement is necessary in order to guarantee the accuracy and the long-term stability of the time links. It exists two calibration techniques : the differential method and the absolute method. The differential technique consists in comparing the reception chain of the visited laboratory and a reference reception chain whose the delay is known. The absolu technique consists in determining independently each element of the reception chain with simulated signals in order to eliminate the noise due to the broadcast signal propagation. Since 2005, CNES (French Space Agency) develops this method. This thesis work consisted in developing and optimizing this method which opens the possibility to calibrate independently each element of the reception chain with a weak uncertainty. Moreover, this technique allows to characterize the performances of each element of the reception chain but also the thermal and hygrometric sensitivity of the receivers.
Les chaînes de réception de signaux satellitaires de navigation (GNSS), composées d'un récepteur, d'un câble d'antenne et d'une antenne, sont l'outil le plus utilisé lors de comparaisons d'horloges atomiques distantes nécessaires pour le calcul du Temps Atomique International (TAI). L'étalonnage de ces liens de temps, consistant à déterminer leur retard électrique lors de la propagation du signal au travers du système d'acquisition, est nécessaire afin de garantir leur exactitude et leur stabilité long-terme. Deux techniques d'étalonnage sont actuellement recensées : la méthode différentielle et la méthode en absolu. La technique différentielle consiste à comparer l'ensemble de la chaîne de réception à étalonner avec une chaîne de référence dont le retard est connu. Cette dernière circule de laboratoires en laboratoires afin que le BIPM (Bureau International des Poids et Mesures) puisse déterminer le délai interne des équipements opérationnels installés dans les laboratoires visités. La technique d'étalonnage dite en absolu consiste à déterminer indépendamment le retard électrique interne de chaque élément de la chaîne de réception en utilisant des signaux simulés permettant de s'affranchir des bruits liés à la diffusion de signaux satellitaires. Le CNES développe cette technique depuis 2005. Les travaux de cette thèse contribuent au développement et à l'optimisation des méthodes d'étalonnage en absolu de chacun des éléments de la chaîne de réception afin de déterminer le retard global de le la chaîne d'acquisition avec une incertitude inférieure à une nanoseconde. Cette méthode d'étalonnage permet également de caractériser les performances de chacun des composants du système d'acquisition ainsi que la sensibilité thermique et hygrométrique des récepteurs.