Desde su desarrollo bajo el liderazgo del Departamento de Defensa de Estados Unidos (DoD) a finales de 1970 y se extendió hasta la década de 1980,el papel y la aplicación del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) han crecido exponencialmenteEl sistema se utilizó inicialmente sólo para la navegación y la guía de misiles, pero ahora se ha integrado en el seguimiento y monitoreo de activos, conducción autónoma en automóviles, agricultura, dispositivos portátiles,y muchos otros usos finales que sus fundadores nunca imaginaron.
Después del exitoso despliegue del GPS en los Estados Unidos, otros países y regiones también han desarrollado y lanzado sistemas GPS correspondientes.conocidos colectivamente como Sistemas de Navegación Global por Satélite (GNSS)El GNSS incluye el GLONASS de Rusia, el Galileo de la Unión Europea y el Beidou de China, así como dos sistemas GNSS regionales: el QZSS de Japón y el IRNSS/NavIC de la India.
Aunque el sistema de receptor GPS inicial era voluminoso y casi imposible de colocar en el maletero de un automóvil, la tecnología moderna ha simplificado el motor central del GNSS en un solo circuito integrado (IC).Independientemente del tipo de GNSS, todos estos sistemas requieren una antena optimizada para recibir señales de RF ultra débiles de las matrices de satélites GNSS.el tamaño de las antenas también debe reducirse en consecuencia.
Sin embargo, este es un desafío para los receptores que deben manejar múltiples sistemas GNSS o bandas de frecuencia.El receptor requiere una antena que pueda manejar las bandas de RF más bajas y más altas de los diferentes sistemas utilizados (Figura 1).
Figura 1: En la actualidad, la asignación de frecuencias GNSS y las bandas de frecuencia planificadas por varios sistemas en uso tienen una coexistencia superpuesta y una separación cruzada. (Fuente de imagen: Taoglas Limited)
La asignación de las bandas y frecuencias de GNSS es la siguiente:
1559 a 1610 megahertz (MHz), conocida como banda de frecuencia L1, E1, B1
1215 a 1300 MHz, denominadas bandas de frecuencia L2, E6, B3, L6
1164 a 1215 MHz, conocidas como bandas de frecuencia L5, E5, B2, L3
Tenga en cuenta que la banda L se refiere al rango de frecuencia de 1525 a 1559 MHz, dentro del cual varios satélites transmiten señales de calibración.
La demanda de antenas de banda ancha o de banda múltiple se remonta a las primeras comunicaciones inalámbricas a principios del siglo XX, y había dos métodos comunes en ese momento.Un método consiste en usar "filtros de muesca" físicos o bobinas cargadas para hacer que una sola antena de banda estrecha resuene en dos frecuencias centrales diferentesOtro enfoque es utilizar una sola antena diseñada para el rendimiento de banda ancha.
Ambas soluciones no son ideales para antenas GNSS en los diseños de sistemas compactos actuales.Mientras que las antenas de banda ancha pueden comprometer las propiedades críticas del rendimiento como la ganancia y la eficiencia.
Mejores métodos de antena
Ahora una mejor solución puede lograrse a través de las antenas de la serie Inception de Taoglas Limited. Por ejemplo, HP5354.Antena de parche GNSS pasiva de 1160 a 1610 MHz diseñada para mejorar la precisión de posicionamientoEsta innovadora antena de parche compuesto basada en cerámica ha optimizado las ganancias para las bandas de frecuencia Beidou (B1/B2a), GPS/QZSS (L1/L5), GLONASS (G1) y Galileo (E1/E5a).
Figura 2: HP5354. A es una antena plana compacta optimizada para el rendimiento GNSS de banda dual (L1 y L5).
El tamaño de HP5354 A es de 35 × 35 milímetros (mm) y la altura es de 4 mm, lo que es muy adecuado para diseños compactos y planos.El paquete de 11 pines utiliza tres pines como interfaz de señal de recepción (dos para la banda de frecuencia L1 y uno para la banda de frecuencia L5), y los pines restantes se utilizan para la puesta a tierra.
Después de ajuste y verificación, el HP5354. Una antena de alimentación múltiple equipada con un plano de puesta a tierra de 70 × 70 mm tiene excelentes características de radiación.Esta antena puede cubrir las bandas de frecuencia requeridas por el sistema GNSS L1/L5 de nueva generación y caracterizar plenamente los parámetros clave relacionados con la frecuencia en estas dos bandas de frecuencia, incluida la pérdida de retorno, la relación de onda de tensión de pie (VSWR), la eficiencia de radiación, la ganancia promedio, la ganancia de pico, la relación de eje, el desplazamiento del centro de fase, la deriva del centro de fase y el retraso del grupo.
Usando Taoglas HP5354 una antena
Aunque la HP5354. Una antena puede emparejarse con módulos de front-end proporcionados por el usuario, el uso de Taoglas del módulo RF GNSS TFM.100A simplifica el proceso de desarrollo de la cadena de señal subyacente.Este módulo de alto rendimiento cubre las bandas de doble frecuencia L1/L5 y está diseñado específicamente para sistemas de antenas de parche de alimentación múltiple.
TFM.100A tiene un amplificador de ruido bajo de dos etapas (LNA) que puede proporcionar una ganancia de más de 25 decibelios (dB) en todas las bandas de frecuencia, mientras que la cifra de ruido es inferior a 3 dB. 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.
El filtro SAW de TFM.100A ha sido cuidadosamente seleccionado y colocado para realizar una excelente supresión de OOB manteniendo una baja cifra de ruido de 3 dB.Este dispositivo de montaje de superficie fácil de integrar mide 20 × 18 mm y es alimentado por una fuente de alimentación única que va desde 1.8 a 5.5 VDC.
Taoglas también proporciona un panel de evaluación AHPD5354A (Figura 3), simplificando aún más la integración de HP5354. A con el sistema completo.Preamplificador de RF 100A y Taoglas HC125A, que es un acoplador híbrido plano de alto rendimiento de 3 dB diseñado para aplicaciones GNSS de frecuencia múltiple de alimentación múltiple. HP5354. A, TFM.100A y HC125A trabajan juntos como una cadena de señal integrada.