In de late jaren tachtig werd het Global Positioning System (GPS) in de Verenigde Staten met succes in gebruik genomen.Veel andere landen in de wereld hebben ook hun eigen versies van GPS ontwikkeld en gelanceerd.In de afgelopen 25 jaar heeft GNSS-technologie zich voortdurend ontwikkeld en een cruciale rol gespeeld in de onderling verbonden wereld.GNSS omvat Galileo van de Europese UnieIn vergelijking met traditionele GPS-ontvangers die alleen gebruikmaken van GPS-satellietsystemen, zijn de GPS-ontvangers in de meeste landen van de Europese Unie niet zo goed als de GPS-ontvangers van de Verenigde Staten.GNSS-ontvangersystemen gebruiken meerdere frequentiebanden om in coördinatie met meerdere satellietconstellaties te werken, waardoor meer nauwkeurigheid en betrouwbaarheid wordt bereikt.
De antenne is een belangrijk onderdeel van de ontvanger en speelt een cruciale rol bij het opvangen van de zwakke radiosignalen die door satellieten worden uitgezonden om de precieze locatie, navigatie en tijd van de gebruiker te bepalen.Daarom, GNSS-ontvangers moeten meerdere frequentiebanden gebruiken, die overeenkomen met de lagere en hogere radiofrequentiebanden (RF) die door verschillende satellietnavigatiesystemen in de ruimte worden verzonden.De frequentiebanden en frequenties die door GNSS-ontvangers worden gedekt, zijn als volgt samengevat::
Het frequentiebereik van de frequentiebanden L1, E1 en B1 is 1559 MHz tot 1610 MHz.
Het frequentiebereik van de frequentiebanden L2, E6, B3 en L6 is 1217 MHz tot 1300 MHz.
Het frequentiebereik van de frequentiebanden L5, E5, B2 en L3 is 1164 MHz tot 1217 MHz.
Daarom gebruiken GNSS-ontvangers breedband- of multibandantennes die meerdere frequentiebereiken kunnen verwerken die door verschillende ruimtesatellietnetwerken worden gebruikt.Het gebruik van multibandfrequenties kan de positiebepaling en betrouwbaarheid van GNSS-ontvangersystemen verbeteren, verminderen van signaalfouten en interferentie en stellen GNSS-antennes in staat uitstekende prestaties te leveren in ruime en ruwe omgevingen.
Multiband geneste patch-antenne
Vanwege het gebruik van grote en omvangrijke op elkaar gestapelde antennes in de oorspronkelijke GPS-ontvangersystemen, die waardevolle ruimte in beslag namen, is de afgelopen jaren een grote vraag naar compacte en platte oplossingen ontstaan.Om efficiënt en kosteneffectief te kunnen voldoen aan de eisen van moderne GNSS-RF-front-endmodules, Taoglas Limited heeft een uitstekende antenntechnologie ontworpen en ontwikkeld voor zeer beperkte en precieze toepassingen.A is een passieve patch-antenne met meerdere frequentiebanden tussen 1160 MHz en 1610 MHzHet is ontworpen om de positioneringsnauwkeurigheid, robuustheid en betrouwbaarheid te verbeteren.twee antennes in dezelfde externe afmetingen als de enkelfrequente GPS-antenne (figuur 1)Daarom kan het een geoptimaliseerde polarisatiewinst garanderen voor de frequentiebanden Beidou (B1/B2a), GPS/QZSS (L1/L5), GLONASS (G1) en Galileo (E1/E5a) (inclusief IRNSS/NavIC (L5).Dit zorgt ook voor compatibiliteit met verschillende toepassingen op elke locatie.
Foto van de HP5354. Een antenne in de entry-level serie van Tao Glass Co., Ltd.
Figuur 1: Inception-serie HP5354. A is een plat geneste patch-antenne die wordt gebruikt voor GNSS-ontvangersystemen.
HP5354. A is geoptimaliseerd voor dual band prestaties en is een compacte en vlakke antenne met afmetingen van 35 mm x 35 mm en een hoogte van 4 mm. Het beschikt over een keramische verpakking met een oppervlak van 11 pinnen,met drie pinnen die worden gebruikt voor het opvangen van orthogonale radiosignalen in de frequentiebanden L1 en L5Twee van deze drie pins worden gebruikt om signalen in de frequentieband L1 te ontvangen, en de derde pin wordt gebruikt om signalen in de frequentieband L5 te ontvangen.
Om de optimale asverhouding en het cirkelvormig gepolariseerde signaal (RHCP) aan de rechterkant aan het uitgangspunt te verkrijgen,de twee invoersignalen in de frequentieband L1 worden gecombineerd met de aanbevolen hybride koppeling HC125A (figuur 2)De HC125A heeft een platte oppervlakte (1,5 mm hoog) met een laag invoegverlies en een evenwichtige uitvoeramplitude, geschikt voor GNSS-toepassingen met meerdere banden.
Schematisch schema van het gebruik van de aanbevolen hybride koppeling om twee invoersignalen in de frequentieband L1 te combineren
Figuur 2: Twee invoersignalen uit de frequentieband L1 worden gecombineerd in de HC125A hybride koppelaar om een optimale asverhouding te garanderen terwijl RHCP-signaal wordt gegenereerd. (Bildbron: Taoglas Limited)
Bovendien is de dubbel gevoerde puntantenne op een grondvlak van 70 mm x 70 mm afgestemd en getest en heeft deze uitstekende stralingspatronen vertoond.het bevat een uitgebreide beschrijving van de belangrijkste frequentieparameters in twee frequentiebandenDeze parameters omvatten terugkeerverlies, spanningsstandgolfverhouding (VSWR), efficiëntie, gemiddelde winst, piekwinst, asverhouding, fasecentrumverschuiving, fasecentrumvariatie en groepsvertraging.
De dubbel gevoerde puntantenne heeft een vlakke vorm en kan veel worden gebruikt in situaties waarin de traditionele stapelde patchontwerpen te omvangrijk en hoog zijn.industriële opsporing, autonome voertuigen en robotica, evenals draagbare apparaten, kleine asset-trackers en precisie-landbouw.
Het bouwen van een front-end RF-signaalketen
Hoewel de multiband GNSS-antenne kan worden gecombineerd met de eigen GNSS-front-end van de gebruiker, vereenvoudigt Taoglas het ontwerp van de signaalketen aanzienlijk door het gebruik van de TFM.100A GNSS-front-endmodule die speciaal is ontworpen voor multi-feedpoint patch-antennes.
Deze module omvat een tweestaps lage geluidsversterker (LNA) met een gain van meer dan 25 decibel (dB) in alle frequentiebanden en een geluidscijfer (NF) van minder dan 3 dB.Het maakt gebruik van een oppervlakte akoestische golf (SAW) filter gecombineerd met de LNA om een SAW/LNA/SAW/LNA topologie te vormen, terwijl laag- en hoogfrequente signaalpaden worden verwerkt om onnodige interferentie buiten de band (OOB) te onderdrukken en overbelasting van GNSS-laagruisversterkers of -ontvangers te voorkomen.Het SAW-filter in TFM.100A is zorgvuldig geselecteerd en geplaatst om uitstekende OOB-onderdrukking te leveren met een laag geluidsniveau van 3 dB.Dit gemakkelijk te integreren apparaat voor oppervlakte bevestiging heeft een afmeting van 20 × 18 mm en wordt aangedreven door een enkele stroomtoevoer van 1.8 tot 5,5 VDC. Door het brede invoerspanningsbereik kan de front-endmodule gemakkelijk worden geïntegreerd in de meeste GNSS-ontvangers.