Pod koniec lat 80. w Stanach Zjednoczonych z powodzeniem uruchomiono Global Positioning System (GPS).Wiele innych krajów na świecie również opracowało i uruchomiło własne wersje GPSW ciągu ostatnich 25 lat technologia GNSS stale się rozwijała i odgrywa kluczową rolę w połączonym ze sobą świecie.GNSS obejmuje Galileo z Unii Europejskiej, GLONASS z Rosji, Beidou z Chin, IRNSS/NavIC z Indii i QZSS z Japonii.Systemy odbiorników GNSS wykorzystują wiele pasm częstotliwości do pracy w koordynacji z wieloma konstelacjami satelitarnymi, osiągając większą dokładność i niezawodność.
Antenna jest kluczowym elementem odbiornika, odgrywając kluczową rolę w wychwytywaniu słabych sygnałów radiowych emitowanych przez satelity w celu określenia dokładnej lokalizacji, nawigacji i czasu użytkownika.Dlatego, odbiorniki GNSS muszą używać wielu pasm częstotliwości, które odpowiadają niższym i wyższym pasmom częstotliwości radiowych (RF) przesyłanym przez różne systemy nawigacji satelitarnej w kosmosie.Pasma częstotliwości i częstotliwości objęte odbiornikami GNSS są streszczone w następujący sposób::
Zakres częstotliwości pasm L1, E1 i B1 wynosi od 1559 MHz do 1610 MHz
Zakres częstotliwości pasm L2, E6, B3 i L6 wynosi od 1217 MHz do 1300 MHz
Zakres częstotliwości pasm L5, E5, B2 i L3 wynosi od 1164 MHz do 1217 MHz
Dlatego odbiorniki GNSS używają anten szerokopasmowych lub wielopasmowych, które mogą obsługiwać wiele zakresów częstotliwości używanych przez różne sieci satelitarne kosmiczne.Wykorzystanie częstotliwości wielopasmowych może poprawić dokładność i niezawodność pozycjonowania systemów odbiorników GNSS, zmniejsza błędy sygnału i zakłócenia oraz umożliwia antenom GNSS zapewnienie doskonałej wydajności w szerokim i trudnym środowisku.
Wielopasmowa antenka z wgniazdowanym patchem
Ze względu na wykorzystanie dużych i nieporęcznych anten ułożonych na stosach w początkowych systemach odbiorników GPS, które zajmowały cenne miejsce, w ostatnich latach wystąpiło duże zapotrzebowanie na kompaktowe i płaskie rozwiązania.W celu efektywnego i opłacalnego spełnienia wymagań nowoczesnych modułów frontowych GNSS RF, Taoglas Limited zaprojektował i opracował doskonałą technologię antenową dla bardzo ograniczonych i precyzyjnych zastosowań.A to pasywna antenka patch z wieloma zakresami częstotliwości od 1160 MHz do 1610 MHz, zaprojektowany w celu poprawy dokładności pozycjonowania, wytrzymałości i niezawodności.wbudowanie dwóch anten w tych samych wymiarach zewnętrznych co anteny GPS o jednej częstotliwości (rysunek 1)W związku z tym może zapewnić zoptymalizowany zysk polaryzacji dla pasm częstotliwości Beidou (B1/B2a), GPS/QZSS (L1/L5), GLONASS (G1) i Galileo (E1/E5a) (w tym IRNSS/NavIC (L5).Zapewnia to również kompatybilność z różnymi aplikacjami w dowolnym miejscu.
Zdjęcie HP5354. antena w serii wejściowej Tao Glass Co., Ltd.
Rysunek 1: Początek serii HP5354. A jest płaską osadzoną anteną patch używaną do systemów odbiorników GNSS. (źródło zdjęcia: Taoglas Limited)
HP5354. A została zoptymalizowana pod względem wydajności podwójnego pasma i jest kompaktową i płaską anteną o wymiarach 35 mm x 35 mm i wysokości 4 mm. Wyposażona jest w 11-pinkowy opakowanie ceramiczne,z trzema szpilkami wykorzystywanymi do wychwytywania ortogonalnych sygnałów radiowych w pasmach częstotliwości L1 i L5Dwa z tych trzech pinów są używane do odbierania sygnałów w pasmie częstotliwości L1, a trzeci pin jest używany do odbierania sygnałów w pasmie częstotliwości L5. Pozostałe osiem pinów jest uziemionych.
W celu uzyskania optymalnego stosunku osiowego i prawej strony sygnału polaryzowanego okrążowo (RHCP) na końcu wyjścia,dwa sygnały wejściowe w zakresie częstotliwości L1 są łączone za pomocą zalecanej hybrydowej sprzęgły HC125A (rysunek 2). HC125A posiada płaską (1,5 mm wysokości) konstrukcję montażu powierzchniowego o niskiej stratze wstawienniczej i zrównoważonej amplitudzie wyjścia, nadającej się do zastosowań GNSS wielopasmowego.
Schematyczny schemat wykorzystania zalecanej hybrydowej sprzęgły do łączenia dwóch sygnałów wejściowych w zakresie częstotliwości L1
Rysunek 2: Dwa sygnały wejściowe z pasma częstotliwości L1 są łączone w hybrydowym sprzęgle HC125A w celu zapewnienia optymalnego stosunku osi podczas generowania sygnału RHCP. (źródło zdjęcia: Taoglas Limited)
Ponadto antenę punktową podwójnie zasilającą dopasowano i przetestowano na płaszczyźnie ziemi o wymiarach 70 mm x 70 mm i wykazała doskonałe wzory promieniowania.zawiera kompleksową charakterystykę kluczowych parametrów związanych z częstotliwością w dwóch pasmach częstotliwościParametry te obejmują stratę zwrotu, współczynnik fali napięcia (VSWR), wydajność, średni zysk, zysk szczytowy, współczynnik osiowy, przesunięcie centrum fazy, zmiana centrum fazy i opóźnienie grupy.
Podwójne anteny punktowe mają płaski kształt i mogą być szeroko stosowane w sytuacjach, w których tradycyjne układy łaty są zbyt duże i wysokie.śledzenie przemysłowe, autonomicznych pojazdów i robotyki, a także urządzeń noszonych, małych urządzeń śledzących aktywa i rolnictwa precyzyjnego.
Budowa przedniego łańcucha sygnałów RF
Chociaż antenę wielobandową GNSS można połączyć z własnym interfejsem GNSS użytkownika, Taoglas znacząco upraszcza projektowanie łańcucha sygnałów za pomocą TFM.Moduł przodu 100A GNSS zaprojektowany specjalnie do anten patch z wieloma punktami podania.
Moduł ten obejmuje dwustopniowy wzmacniacz niskiego hałasu (LNA) z zyskiem przekraczającym 25 decybeli (dB) we wszystkich zakresach częstotliwości i wartością hałasu (NF) mniejszą niż 3 dB.Wykorzystuje filtr fal akustycznych powierzchniowych (SAW) w połączeniu z LNA w celu utworzenia topologii SAW/LNA/SAW/LNA, przy jednoczesnym przetwarzaniu ścieżek sygnałów niskiej i wysokiej częstotliwości w celu wyeliminowania niepotrzebnych zakłóceń poza pasmem i zapobiegania przeciążeniu wzmacniaczy lub odbiorników GNSS o niskim poziomie hałasu.Filtr SAW w TFM.100A została starannie wybrana i umieszczona w celu osiągnięcia doskonałego tłumienia OOB przy zachowaniu niskiej wartości hałasu 3 dB.To łatwe do zintegrowania urządzenie do montażu powierzchniowego mierzy 20 × 18 mm i jest zasilany przez pojedyncze źródło zasilania w zakresie od 1.8 do 5,5 VDC. Szeroki zakres napięcia wejściowego umożliwia łatwą integrację modułu frontowego z większością odbiorników GNSS.