1970년대 후반부터 1980년대까지 미국 국방부 (DoD) 의 지도 아래 개발된 이래,글로벌 포지셔닝 시스템 (GPS) 의 역할과 응용은 기하급수적으로 증가했습니다.이 시스템은 초기에는 탐사 및 미사일 안내에만 사용되었지만 현재는 자산 추적 및 모니터링, 자동차 자율주행, 농업, 웨어러블 장치,그리고 그 창업자들이 상상도 못했던 다른 많은 목적도 있습니다..
미국에서의 GPS의 성공적인 보급 이후 다른 국가와 지역에서도 그에 상응하는 GPS 시스템을 개발하고 출시했습니다.총칭 '글로벌 내비게이션 위성 시스템 (GNSS) '. GNSS에는 러시아의 GLONASS, 유럽 연합의 갈릴레오, 중국의 베이두, 그리고 두 개의 지역 GNSS 시스템: 일본의 QZSS와 인도의 IRNSS/NavIC가 포함됩니다.
초기 GPS 수신기는 덩치가 크고 자동차 트렁크에 넣을 수 없을 정도였지만, 현대 기술은 GNSS 핵심 엔진을 하나의 통합 회로 (IC) 로 단순화했습니다.GNSS의 종류와 상관없이, 이 모든 시스템은 GNSS 위성 배열에서 초약 RF 신호를 수신하기 위해 최적화된 안테나를 필요로 합니다.안테나의 크기도 그에 따라 줄여야 합니다..
그러나, 이것은 여러 GNSS 시스템이나 주파수 대역을 처리해야 하는 수신기들에 대한 도전이다.수신기는 사용 된 다른 시스템의 하위 및 높은 RF 대역을 처리 할 수있는 안테나를 필요로합니다. (그림 1).
그림 1: 현재, GNSS 주파수 할당 및 사용 중인 다양한 시스템에서 계획된 주파수 대역은 중복되는 공존과 교차 분리를 모두 가지고 있습니다. (사진 소스: Taoglas Limited)
GNSS 주파수 대역과 주파수는 다음과 같습니다.
1559 ~ 1610 메가헤르츠 (MHz), L1, E1, B1 주파수 대역으로 알려져 있습니다
1215~1300 MHz, L2, E6, B3, L6 주파수 대역
L5, E5, B2, L3 주파수 대역으로 알려진 1164~1215 MHz
L 대역은 다양한 위성이 캘리브레이션 신호를 전송하는 1525에서 1559 MHz의 주파수 범위를 의미합니다.
광대역 또는 멀티 대역 안테나에 대한 수요는 20세기 초반의 초기 무선 통신으로 거슬러 올라갈 수 있으며 그 당시에는 두 가지 일반적인 방법이있었습니다.한 방법 은 물리적 인 "노치 필터"나 부하 된 코일 을 사용 하여 단 하나의 좁은 대역 안테나 를 두 가지 다른 중심 주파수 로 rezonant 하게 하는 것 이다또 다른 접근법은 광대역 성능을 위해 설계된 단일 안테나를 사용하는 것입니다.
이 두 가지 솔루션 모두 오늘날의 컴팩트 시스템 설계에서 GNSS 안테나에 이상적이지 않습니다. 인치 필터 방법은 상대적으로 큰 분리 인덕터와 콘덴서,광대역 안테나는 성능과 효율성 같은 중요한 성질을 손상시킬 수 있습니다..
더 나은 안테나 방법
이제 더 나은 해결책은 Taoglas Limited의 시작 시리즈 안테나를 통해 달성 할 수 있습니다. 예를 들어, HP5354. A (그림 2) 는 멀티 밴드입니다.1160~1610 MHz 패치 안테나이 혁신적인 세라믹 기반 복합 패치 안테나는 베이두 (B1/B2a), GPS/QZSS (L1/L5), GLONASS (G1), 그리고 갈릴레오 (E1/E5a) 주파수 대역에 최적화된 이득을 얻었습니다.
그림 2: HP5354. A는 듀얼 밴드 (L1 및 L5) GNSS 성능에 최적화된 컴팩트한 평면 안테나입니다. (사진 소스: Taoglas Limited)
HP5354의 크기는 35 × 35 밀리미터 (mm) 이며 높이는 4mm이며, 이는 컴팩트하고 평평한 디자인에 매우 적합합니다.11 핀 패키지는 수신 신호 인터페이스로 세 핀을 사용합니다 (L1 주파수 대역에 두 개, L5 주파수 대역에 하나), 그리고 나머지 핀은 토착에 사용됩니다.
튜닝 및 검증 후, HP5354 70 × 70 mm 가어딩 평면으로 장착 된 멀티 피드 안테나는 우수한 방사능 특성을 가지고 있습니다.이 안테나는 새로운 세대의 L1/L5 GNSS에 필요한 주파수 대역을 커버할 수 있으며 이 두 주파수 대역의 주요 주파수 관련 매개 변수를 완전히 특징 지을 수 있습니다., 환전 손실, 전압 정전파 비율 (VSWR), 방사능 효율, 평균 이득, 최고 이득, 축 비율, 단계 중심 오프셋, 단계 중심 이동 및 그룹 지연을 포함합니다.
타오글라스 HP5354 안테나
HP5354 안테나는 사용자가 제공하는 프론트 엔드 모듈과 결합 할 수 있지만, TFM.100A GNSS RF 모듈의 Taoglas의 사용은 기본 신호 체인의 개발 프로세스를 단순화합니다.이 고성능 모듈은 L1/L5 이중 주파수 대역을 커버하고 멀티 피드 패치 안테나 시스템에 특별히 설계되었습니다..
TFM.100A는 2단계 저소음 증폭기 (LNA) 를 갖추고 있으며, 모든 주파수 대역에서 25 데시벨 (dB) 이상 증가할 수 있으며, 소음 수치는 3dB 이하입니다. The module uses surface acoustic wave (SAW)/LNA/SAW/LNA topology in both low and high frequency signal paths to prevent unnecessary out of band (OOB) interference from over driving GNSS LNAs or receivers.
TFM.100A의 SAW 필터는 3 dB 소음 수치의 낮은 수준을 유지하면서 우수한 OOB 억제를 수행하도록 신중하게 선택되고 배치되었습니다.이 쉽게 통합 표면 장착 장치는 20 × 18 mm를 측정하고 1에서 1까지의 단일 전원 공급에 의해 공급됩니다0.8~5.5VDC
타오글라스는 또한 일치하는 AHPD5354A 평가판 (그림 3) 을 제공하여 HP5354 A의 통합을 더욱 단순화합니다. 평가판은 TFM을 채택합니다.100A RF 전 증폭기 및 Taoglas HC125A, 이는 멀티 피드 멀티 주파수 GNSS 애플리케이션을 위해 설계된 평면 고성능 3 dB 하이브리드 커플러입니다. HP5354. A, TFM.100A 및 HC125A는 통합 신호 체인으로 함께 작동합니다.