Vào cuối những năm 1980, Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) đã được đưa vào hoạt động thương mại thành công ở Hoa Kỳ.nhiều quốc gia khác trên thế giới cũng phát triển và tung ra phiên bản GPS của riêng họTrong 25 năm qua, công nghệ GNSS đã liên tục phát triển và đóng một vai trò quan trọng trong thế giới kết nối.GNSS bao gồm Galileo từ Liên minh châu Âu, GLONASS từ Nga, Beidou từ Trung Quốc, IRNSS / NavIC từ Ấn Độ, và QZSS từ Nhật Bản.Hệ thống thu GNSS sử dụng nhiều băng tần để phối hợp với nhiều chòm sao vệ tinh, đạt được độ chính xác và độ tin cậy cao hơn.
Lăng kính là một thành phần quan trọng của máy thu, đóng một vai trò quan trọng trong việc nắm bắt các tín hiệu vô tuyến yếu được phát ra bởi vệ tinh để xác định vị trí, định vị và thời gian chính xác của người dùng.Do đóCác máy thu GNSS cần sử dụng nhiều băng tần, tương ứng với các băng tần vô tuyến thấp hơn và cao hơn (RF) được truyền bởi các hệ thống định vị vệ tinh khác nhau trong không gian.Các dải tần số và tần số được bao phủ bởi máy thu GNSS được tóm tắt như sau::
Phạm vi tần số của các băng tần L1, E1 và B1 là 1559 MHz đến 1610 MHz
Phạm vi tần số của các băng tần L2, E6, B3 và L6 là 1217 MHz đến 1300 MHz
Phạm vi tần số của các băng tần L5, E5, B2 và L3 là 1164 MHz đến 1217 MHz
Do đó, các máy thu GNSS sử dụng ăng-ten băng thông rộng hoặc đa băng thông có thể xử lý nhiều dải tần số được sử dụng bởi các mạng vệ tinh không gian khác nhau.Việc sử dụng tần số đa băng tần có thể cải thiện độ chính xác và độ tin cậy vị trí của hệ thống thu GNSS, giảm lỗi tín hiệu và nhiễu, và cho phép ăng-ten GNSS cung cấp hiệu suất tuyệt vời trong môi trường rộng và khắc nghiệt.
Ống ăng-ten đệm nhiều băng tần
Do việc sử dụng các ăng-ten chồng lên nhau lớn và cồng kềnh trong các hệ thống máy thu GPS ban đầu, chiếm nhiều không gian quý giá, trong những năm gần đây đã có nhu cầu cao về các giải pháp nhỏ gọn và phẳng.Để đáp ứng hiệu quả và chi phí hiệu quả các yêu cầu của các mô-đun đầu cuối RF GNSS hiện đại, Taoglas Limited đã thiết kế và phát triển một công nghệ ăng-ten tuyệt vời cho các ứng dụng rất hạn chế và chính xác.A là một ăng-ten đệm thụ động với nhiều băng tần từ 1160 MHz đến 1610 MHz, được thiết kế để cải thiện độ chính xác định vị, độ bền và độ tin cậy.nhúng hai ăng-ten trong cùng kích thước bên ngoài như ăng-ten GPS tần số duy nhất (Hình 1)Do đó, nó có thể đảm bảo lợi ích phân cực tối ưu cho các băng tần Beidou (B1/B2a), GPS/QZSS (L1/L5), GLONASS (G1), và Galileo (E1/E5a) (bao gồm IRNSS/NavIC (L5).Điều này cũng đảm bảo tương thích với các ứng dụng khác nhau ở bất kỳ vị trí.
Hình ảnh của HP5354. Một ăng-ten trong loạt cấp nhập cảnh của Tao Glass Co., Ltd
Hình 1: Dòng bắt đầu HP5354. A là một ăng-ten đệm lồng phẳng được sử dụng cho các hệ thống thu GNSS. (nguồn hình: Taoglas Limited)
HP5354. A đã được tối ưu hóa cho hiệu suất băng tần kép và là một ăng-ten nhỏ gọn và phẳng với kích thước 35 mm x 35 mm và chiều cao 4 mm. Nó có một gói gốm 11 chân gắn bề mặt,với ba chân được sử dụng để thu tín hiệu vô tuyến thẳng đứng trong dải tần số L1 và L5Hai trong số ba chân này được sử dụng để nhận tín hiệu trong băng tần L1, và chân thứ ba được sử dụng để nhận tín hiệu trong băng tần L5.
Để có được tỷ lệ trục tối ưu và tín hiệu phân cực tròn bên phải (RHCP) ở đầu đầu ra,hai tín hiệu đầu vào trong băng tần L1 được kết hợp bằng cách sử dụng bộ ghép lai được khuyến cáo HC125A (Hình 2). HC125A áp dụng một gói gắn bề mặt phẳng (cao 1,5 mm), với tổn thất chèn thấp và phình đầu ra cân bằng, phù hợp với các ứng dụng GNSS đa băng tần.
Sơ đồ sử dụng bộ ghép lai được khuyến cáo để kết hợp hai tín hiệu đầu vào trong băng tần L1
Hình 2: Hai tín hiệu đầu vào từ băng tần số L1 được kết hợp trong bộ ghép lai HC125A để đảm bảo tỷ lệ trục tối ưu trong khi tạo tín hiệu RHCP.
Ngoài ra, ăng-ten điểm được cung cấp hai lần đã được điều chỉnh và thử nghiệm trên mặt đất 70 mm x 70 mm, và cho thấy các mô hình bức xạ tuyệt vời.nó mô tả đầy đủ các thông số chính liên quan đến tần số trong hai băng tần sốCác thông số này bao gồm mất trở lại, tỷ lệ sóng đứng điện áp (VSWR), hiệu quả, lợi nhuận trung bình, lợi nhuận đỉnh, tỷ lệ trục, dịch chuyển trung tâm pha, biến đổi trung tâm pha và sự chậm trễ của nhóm.
Ứng dụng được khuyến cáo bao gồm điều hướng,theo dõi công nghiệp, xe tự động và robot, cũng như các thiết bị đeo, theo dõi tài sản nhỏ và nông nghiệp chính xác.
Xây dựng một chuỗi tín hiệu RF phía trước
Mặc dù ăng-ten GNSS đa băng tần có thể được kết hợp với giao diện GNSS của người dùng, Taoglas đơn giản hóa đáng kể thiết kế chuỗi tín hiệu bằng cách sử dụng TFM.Mô-đun mặt trước GNSS 100A được thiết kế đặc biệt cho ăng-ten đệm nhiều điểm cấp.
Mô-đun này bao gồm một bộ khuếch đại tiếng ồn thấp hai giai đoạn (LNA) với mức tăng vượt quá 25 decibel (dB) trong tất cả các băng tần và số lượng tiếng ồn (NF) dưới 3 dB.Nó sử dụng bộ lọc sóng âm thanh bề mặt (SAW) kết hợp với LNA để tạo thành một hình thái SAW / LNA / SAW / LNA, trong khi xử lý đường dẫn tín hiệu tần số thấp và tần số cao để ngăn chặn sự can thiệp không cần thiết ra khỏi băng tần (OOB) và ngăn chặn quá tải của các bộ khuếch đại hoặc máy thu tiếng ồn thấp của GNSS.Bộ lọc SAW trong TFM.100A đã được lựa chọn cẩn thận và đặt để thực hiện khử OOB tuyệt vời trong khi duy trì con số tiếng ồn thấp 3 dB.Thiết bị gắn bề mặt dễ dàng để tích hợp này đo 20 × 18 mm và được cung cấp bởi một nguồn điện duy nhất từ 1.8 đến 5.5 VDC. Phạm vi điện áp đầu vào rộng cho phép mô-đun front-end được tích hợp dễ dàng vào hầu hết các máy thu GNSS.