1980년대 후반 미국 내 글로벌 포지셔닝 시스템 (GPS) 의 성공적인 상업적 운영에 영감을 받아세계의 다른 많은 나라들도 GPS의 자체 버전을 개발하고 출시했습니다., 총체적으로 글로벌 내비게이션 위성 시스템 (GNSS) 으로 알려져 있습니다. GNSS 기술은 지난 25 년 동안 발전했으며 상호 연결 된 세계에서 중요한 역할을 수행했습니다. 오늘날,GNSS는 유럽 연합의 갈릴레오를 포함합니다러시아의 GLONASS, 중국의 베이두, 인도의 IRNSS/NavIC 그리고 일본의 QZSS와 비교하면여러 위성 별자리와 함께 작업하기 위해, GNSS 수신기 시스템은 더 높은 정확성과 신뢰성을 얻기 위해 멀티 밴드 주파수를 사용합니다.
안테나는 수신기의 핵심 구성 요소이며 사용자의 정확한 위치, 탐색 및 시간을 결정하기 위해 위성에서 약한 전파 신호를 캡처하는 데 중요한 역할을합니다.따라서, GNSS 수신기는 여러 주파수 대역을 사용하며, 이는 우주에서 다른 위성 내비게이션 시스템에서 전송되는 낮은 및 높은 전파 (RF) 대역에 대응합니다.GNSS 수신기가 다루는 주파수 대역과 주파수는 다음과 같이 요약됩니다.:
L1, E1 및 B1 대역의 주파수 범위는 1559 MHz에서 1610 MHz입니다.
L2, E6, B3, L6 대역은 1217 MHz에서 1300 MHz의 주파수 범위를 가지고 있습니다.
L5, E5, B2 및 L3 대역의 주파수 범위는 1164 MHz에서 1217 MHz입니다.
따라서 GNSS 수신기는 광대역 또는 다대역 안테나를 사용하며 다양한 우주 위성 네트워크에서 사용하는 다양한 주파수 범위를 처리 할 수 있습니다.다 대역 주파수는 GNSS 수신 시스템의 위치 정밀성과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다., 신호 오류와 간섭을 줄이고 넓고 심한 환경에서 GNSS 안테나의 우수한 성능을 제공합니다.
멀티밴드 넥스트 패치 안테나
작고 평평한 솔루션의 필요성은 지난 몇 년 동안 높았습니다. 원래 GPS 수신기 시스템은 값진 공간을 차지하는 크고 부피가 큰, 쌓인 안테나를 사용했기 때문입니다.현대 GNSS RF 프론트 엔드 모듈의 요구 사항을 충족시키기 위해 고 효율성과 저렴한 비용으로타일라스 리미티드 (Tailas Limited) 는 매우 제한된 정밀 애플리케이션을 위해 뛰어난 안테나 기술을 설계하고 개발했습니다. 회사의 초기 시리즈 HP5354.위치 정확성을 향상시키기 위해 설계된 1160 MHz에서 1610 MHz의 수동 패치 안테나이 안테나는 혁신적인 세라믹 넥스트 패치 안테나 기술을 사용하며 단일 대역 GPS 안테나와 동일한 전체 크기의 두 개의 안테나를 내장합니다.따라서, 그것은 베이두 (B1/2a), GPS/QZSS (L1/L5), GLONASS (G1) 및 갈릴레오 (E1/E5a) 대역 (IRNSS/NavIC (L5) 를 포함하여) 에 최적화된 편광 이득을 제공할 수 있습니다.이 또한 가능한 한 다양한 응용 프로그램과의 호환성을 보장합니다..
더글러스 채널 엔트리 시리즈 HP5354의 이미지. 안테나
그림 1: 초기 시리즈 HP5354. A는 GNSS 수신 시스템을위한 평면 둥근 패치 안테나입니다. 그림 소스:Taglas Limited)
HP5354 이중 대역 성능에 최적화된 안테나는 35mm x 35mm의 크기와 4mm의 높이를 가진 컴팩트하고 평평한 모양의 안테나입니다.그것은 L1 및 L5 대역에서 정사각형 라디오 신호를 캡처하기 위해 3 개의 핀을 가진 11 핀 표면 장착 세라믹 패키지를 사용합니다.이 세 개의 핀 중 두 개가 L1 주파수 대역에서 신호를 수신하는 데 사용되며 세 번째 핀은 L5 주파수 대역에서 신호를 수신하는 데 사용됩니다. 나머지 8 개의 핀은 지상화됩니다.
출력에서 최적의 축 비율과 오른쪽 원형 편광 (RHCP) 신호를 얻기 위해, L1 대역의 두 입력 신호는 권장 하이브리드 커플러 HC125A를 사용하여 결합됩니다 (그림.2) HC125A는 평평한 (1,5 mm 높이의) 표면 장착 패키지를 채택하고, 낮은 삽입 손실과 균형 잡힌 출력 진폭을 가지고 있으며, 멀티 밴드 GNSS 애플리케이션에 적합합니다.
권장되는 하이브리드 커플러와 L1 주파수 대역의 두 개의 입력 신호를 결합하는 스케마
그림 2: L1 대역의 두 개의 공급 신호는 RHCP 신호를 생성하는 동안 최적의 축 비율을 보장하기 위해 HC125A 하이브리드 결합기에 결합됩니다.
또한 이중 공급점 안테나는 70 mm x 70 mm 지평선에서 조정되고 테스트되었으며 훌륭한 방사선 지도를 보여줍니다.두 개의 대역에서 주파수 관련 주요 매개 변수를 완전히 특징짓습니다.이 매개 변수에는 반환 손실, 전압 정전파 비율 (VSWR), 효율성, 평균 이득, 최고 이득, 축 비율, 단계 중심 이동, 단계 중심 변동 및 그룹 지연이 포함됩니다.
이중 공급점 안테나는 평평한 모양을 가지고 있으며, 전통적인 라미네이트 패치 디자인이 너무 무겁고 높을 때 널리 사용될 수 있습니다. 권장 응용 프로그램은 탐색,산업 추적, 자율주행 차량과 로봇, 그리고 착용 가능한 장치, 소규모 자산 추적기 및 정밀 농업.
FRONT-END RF 신호 연결을 구축
멀티 밴드 GNSS 안테나는 사용자의 자신의 GNSS 프론트 엔드와 결합 할 수 있지만, Tal는 TFM을 사용하여 신호 링크 디자인을 크게 단순화합니다.100B GNSS 프론트엔드 모듈, 다중 공급점 패치 안테나에 특별히 설계.
이 모듈은 모든 주파수 대역에서 25dB 이상 증가하고 3dB 이하의 노이즈 수치 (NF) 를 가진 2단계 저소음 증폭기 (LNA) 로 구성됩니다.표면 음파 필터 (SAW) 를 사용하여 LNA와 결합하여 SAW/LNA/SWAW/LNA 토폴로지를 형성합니다., 그리고 동시에 낮은 주파수 대역 및 높은 주파수 대역 신호 경로를 처리하여 불필요한 오브 대역 (OOB) 간섭을 억제하고 GNSS 저소음 증폭기 또는 수신기의 과부하를 방지합니다.TFM에서 신중하게 선택되고 배치 된 SAW 필터.100B는 낮은 3 dB 소음 수치를 유지하면서 우수한 OOB 거부를 제공합니다. 이 쉽게 통합 할 수있는 표면 장착 장치는 20 x 18 mm 크며 1.8 ~ 5.5 VDC의 단일 전원 공급원을 사용합니다.넓은 입력 전압 범위로 프론트 엔드 모듈은 대부분의 GNSS 수신기에 쉽게 통합 될 수 있습니다..
사용자가 전체 GNSS 수신기 프론트엔드 모듈의 통합을 더 잘 이해하기 위해,Taglas 엔지니어 AHPD5354A 평가 보드를 준비 (그림 3) 프론트 엔드 신호 경로의 참조 설계이 평가판은 TFM.100B 전 증폭기, 평면 고성능 HC125A 3 dB 하이브리드 커플러 및 HP5354를 통합합니다. 단일 PCB에 멀티밴드 패치 안테나.