في أواخر الثمانينيات، تم بنجاح إدخال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في التشغيل التجاري في الولايات المتحدة.العديد من البلدان الأخرى في العالم أيضاً طورت وأطلقت إصداراتها الخاصة من نظام تحديد المواقعفي السنوات الـ 25 الماضية ، تطورت تكنولوجيا GNSS باستمرار ولعبت دورًا حاسمًا في العالم المتصل. في الوقت الحاضر ،نظام GNSS يتضمن نظام غاليليو من الاتحاد الأوروبي، غلوناس من روسيا، بيدو من الصين، IRNSS/NavIC من الهند، و QZSS من اليابان. بالمقارنة مع المستقبلات التقليدية GPS التي تستخدم فقط أنظمة الأقمار الصناعية GPS،تستخدم أنظمة استقبال GNSS العديد من نطاقات التردد للعمل بالتنسيق مع العديد من كواكب الأقمار الصناعية، لتحقيق دقة وموثوقية أعلى.
الهوائي هو عنصر رئيسي في جهاز الاستقبال، يلعب دورًا حاسمًا في التقاط إشارات الراديو الضعيفة المنبعثة من الأقمار الصناعية لتحديد الموقع الدقيق والملاحة والوقت للمستخدم.لذلك، يجب أن تستخدم أجهزة استقبال GNSS العديد من نطاقات التردد ، والتي تتوافق مع نطاقات التردد الراديوي (RF) الأدنى والعليا التي تنقلها أنظمة الملاحة الفضائية المختلفة في الفضاء.يتم تلخيص نطاقات الترددات والترددات التي تغطيها أجهزة استقبال GNSS على النحو التالي::
نطاق التردد لمجموعات التردد L1 و E1 و B1 هو 1559 MHz إلى 1610 MHz
نطاق التردد للفئات الترددية L2 و E6 و B3 و L6 هو 1217 MHz إلى 1300 MHz
نطاق التردد لقطاعات التردد L5 و E5 و B2 و L3 هو 1164 MHz إلى 1217 MHz
لذلك، تستخدم أجهزة استقبال GNSS هوائيات النطاق العريض أو متعددة النطاقات التي يمكن أن تتعامل مع نطاقات ترددات متعددة تستخدمها شبكات الأقمار الصناعية الفضائية المختلفة.استخدام ترددات متعددة النطاقات يمكن أن يحسن دقة تحديد المواقع وموثوقية أنظمة استقبال GNSS، تقليل أخطاء الإشارة والتداخلات، وتمكين هوائيات GNSS من توفير أداء ممتاز في بيئات واسعة وقاسية.
الهوائي المزروع متعدد النطاقات
بسبب استخدام الهوائيات الكبيرة والكبيرة المكدسة في أنظمة استقبال GPS الأولية ، والتي احتلت مساحة قيمة ، كان هناك طلب كبير على الحلول المدمجة والسطحية في السنوات الأخيرة.من أجل تلبية متطلبات وحدات GNSS RF الأمامية الحديثة بكفاءة وفعالية من حيث التكلفة، طوغلاس المحدودة صممت وطورت تكنولوجيا هوائية ممتازة لتطبيقات محدودة للغاية ودقيقة.A هو هوائي التصحيح السلبي مع العديد من النطاقات الترددية التي تتراوح من 1160 MHz إلى 1610 MHz، مصممة لتحسين دقة تحديد الموقع، والصلبة، والموثوقية.تضمين هوائيين داخل نفس الأبعاد الخارجية للهوائي GPS ذات التردد الواحد (الشكل 1)وبالتالي ، يمكن أن يضمن مكاسب الاستقطاب المثلى لمجموعات ترددات Beidou (B1/B2a) ، GPS/QZSS (L1/L5) ، GLONASS (G1) ، و Galileo (E1/E5a) (بما في ذلك IRNSS/NavIC (L5)).هذا يضمن أيضا التوافق مع التطبيقات المختلفة في أي مكان.
صورة HP5354 ، هوائي في سلسلة مستوى الدخول من شركة Tao Glass Co. ، Ltd
الشكل 1: سلسلة البداية HP5354. A هو هوائي بقع مسطح مقيد يستخدم لنظم استقبال GNSS. (مصدر الصورة: Taoglas Limited)
HP5354. تم تحسين الهوائي لتحقيق أداء النطاقين وهو هوائي مضغوط وسطح بأبعاده 35 ملم × 35 ملم وارتفاع 4 ملم. يحتوي على حزمة سيراميكية ذات 11 دبوسمع ثلاثة أقواس تستخدم لاستيعاب إشارات الراديو الارتقائية في النطاقات الترددية L1 و L5يتم استخدام اثنين من هذه الدبابيس الثلاثة لاستقبال الإشارات في نطاق التردد L1 ، ويتم استخدام الدبابيس الثالثة لاستقبال الإشارات في نطاق التردد L5. يتم تأسيس الدبابيس الثمانية المتبقية.
من أجل الحصول على النسبة المحورية المثلى وإشارة الاستقطاب الدائري اليمنى (RHCP) في نهاية الإخراج ،يتم الجمع بين إشارات الدخول في نطاق تردد L1 باستخدام جهاز الارتباط الهجاني الموصى به HC125A (الشكل 2). يتبنى HC125A حزمة تركيب سطحية مسطحة (1،5 ملم عالية) ، مع خسارة إدراج منخفضة ومدى الخروج المتوازن ، مناسبة لتطبيقات GNSS متعددة النطاقات.
رسم بياني لاستخدام مقترح الارتباط الهجين للجمع بين إشارات الدخول في نطاق التردد L1
الشكل 2: يتم الجمع بين إشارتين دخول من نطاق التردد L1 في مقبل الهجينة HC125A لضمان نسبة المحور المثلى أثناء توليد إشارة RHCP. (مصدر الصورة: Taoglas Limited)
بالإضافة إلى ذلك، تم ضبط الهوائي النقطي مزدوج التغذية واختباره على مستوى الأرض 70 ملم × 70 ملم، وأظهر أنماط الإشعاع الممتازة.يصف بشكل شامل المعايير الرئيسية المتعلقة بالتردد في نطاقين تردديينتتضمن هذه المعايير خسارة العودة، ونسبة موجة الجهد الثابتة (VSWR) ، والكفاءة، والكسب المتوسط، والكسب القصوى، ونسبة المحور، ونقل مركز المراحل، وتغير مركز المراحل، وتأخير المجموعة.
هوائي نقطة التغذية المزدوجة له شكل مسطح ويمكن استخدامه على نطاق واسع في الحالات التي تكون فيها تصاميم الرقائق المتراكمة التقليدية ضخمة جدا وطويلة جدا. التطبيقات الموصى بها تشمل الملاحة،التتبع الصناعي، والمركبات المستقلة والروبوتات، فضلا عن الأجهزة القابلة للارتداء، ومتتبع الأصول الصغيرة والزراعة الدقيقة.
بناء سلسلة إشارات RF الأمامية
على الرغم من أنه يمكن الجمع بين هوائي GNSS متعدد النطاقات مع واجهة GNSS الخاصة بالمستخدم ، فإن Taoglas يسهل بشكل كبير تصميم سلسلة الإشارة باستخدام TFM.100A وحدة GNSS الأمامية المصممة خصيصًا للهوائيات متعددة نقاط التغذية.
تتضمن هذه الوحدة مكبر ضوضاء منخفضة مرحلتين مع مكاسب تتجاوز 25 ديسيبل (dB) في جميع النطاقات الترددية ورقم الضوضاء (NF) أقل من 3 ديسيبل.يستخدم مرشح موجة صوتية سطحية (SAW) مع LNA لتشكيل توبولوجيا SAW / LNA / SAW / LNA، مع معالجة مسارات إشارات الترددات المنخفضة والعالية لقمع التداخلات غير الضرورية خارج النطاق (OOB) ومنع الإفراط في مكبرات أو مستقبلات GNSS منخفضة الضوضاء.مرشح SAW في TFM.100A تم اختيارها بعناية ووضعها لتحقيق قمع ممتاز OOB مع الحفاظ على الرقم الضوضاء منخفضة 3 ديسيبل.هذا الجهاز سهل لدمج سطح تركيب قياسات 20 × 18 مم ويتم تشغيله من قبل مصدر طاقة واحد تتراوح من 1.8 إلى 5.5 VDC. مجموعة الجهد المدخل الواسعة تمكن الوحدة الأمامية من التكامل بسهولة مع معظم مستقبلات GNSS.