Desde o seu desenvolvimento sob a liderança do Departamento de Defesa dos EUA (DoD) no final dos anos 1970 e se estendeu até os anos 1980,O papel e a aplicação do Sistema de Posicionamento Global (GPS) cresceram exponencialmenteO sistema foi inicialmente usado apenas para navegação e orientação de mísseis, mas agora foi integrado no rastreamento e monitoramento de ativos, condução autônoma em carros, agricultura, dispositivos vestíveis,e muitos outros usos finais que os seus fundadores nunca imaginaram.
Após a implantação bem-sucedida do GPS nos Estados Unidos, outros países e regiões também desenvolveram e lançaram sistemas GPS correspondentes,conhecidos coletivamente como Sistemas de Navegação Global por Satélite (GNSS)O GNSS inclui o GLONASS da Rússia, o Galileo da União Europeia e o Beidou da China, bem como dois sistemas GNSS regionais: o QZSS do Japão e o IRNSS/NavIC da Índia.
Embora o sistema inicial de receptor de GPS fosse volumoso e quase impossível de caber em um porta-malas de carro, a tecnologia moderna simplificou o motor do núcleo do GNSS em um único circuito integrado (IC).Independentemente do tipo de GNSS, todos esses sistemas exigem uma antena otimizada para receber sinais de RF ultrafracos de matrizes de satélites GNSS.O tamanho das antenas deve também ser reduzido em conformidade..
No entanto, este é um desafio para os receptores que devem lidar com múltiplos sistemas GNSS ou bandas de frequência.O receptor requer uma antena que possa lidar com as faixas de RF mais baixas e mais altas de diferentes sistemas utilizados (Figura 1).
Figura 1: Atualmente, a atribuição de frequências GNSS e as faixas de frequência planeadas por vários sistemas em uso têm uma coexistência sobreposta e uma separação cruzada. (Fonte da imagem: Taoglas Limited)
A atribuição das faixas de frequência e das frequências do GNSS é a seguinte:
1559 a 1610 megahertz (MHz), conhecida como faixa de frequências L1, E1, B1
1215 a 1300 MHz, denominadas bandas de frequências L2, E6, B3, L6
1164 a 1215 MHz, conhecidas como bandas de frequências L5, E5, B2, L3
Observe-se que a banda L refere-se à faixa de frequências de 1525 a 1559 MHz, dentro da qual vários satélites transmitem sinais de calibração.
A demanda por antenas de banda larga ou multibanda pode ser rastreada até o início da comunicação sem fio no início do século XX, e havia dois métodos comuns naquela época.Um método é usar "filtros de entalhe" físicos ou bobinas carregadas para fazer uma única antena de banda estreita ressoar em duas frequências centrais diferentesOutra abordagem consiste em utilizar uma única antena concebida para desempenho de banda larga.
Ambas as soluções não são ideais para antenas GNSS nos projetos de sistemas compactos de hoje.enquanto as antenas de banda larga podem comprometer as propriedades críticas de desempenho, como ganho e eficiência.
Melhores métodos de antena
Agora, uma solução melhor pode ser alcançada através das antenas da série Inception da Taoglas Limited. Por exemplo, HP5354.Antenna de patch GNSS passiva de 1160 a 1610 MHz concebida para melhorar a precisão de posicionamentoEsta inovadora antena de patch composta com base em cerâmica tem ganhos otimizados para as faixas de frequência Beidou (B1/B2a), GPS/QZSS (L1/L5), GLONASS (G1) e Galileo (E1/E5a).
Figura 2: HP5354. A é uma antena plana compacta otimizada para desempenho GNSS de banda dupla (L1 e L5). (Fonte da imagem: Taoglas Limited)
O tamanho do HP5354 A é de 35 × 35 milímetros (mm) e a altura é de 4 mm, o que é muito adequado para projetos compactos e planos.O pacote de 11 pinos usa três pinos como interface de sinal de recepção (dois para a faixa de frequência L1 e um para a faixa de frequência L5), e os pinos restantes são usados para aterramento.
Após ajuste e verificação, a antena HP5354, equipada com um plano de aterragem de 70 × 70 mm, possui excelentes características de radiação.Esta antena pode cobrir as faixas de frequência exigidas pelo sistema GNSS L1/L5 de nova geração e caracterizar plenamente os parâmetros chave relacionados com a frequência nestas duas faixas de frequência, incluindo a perda de retorno, a taxa de onda de tensão (VSWR), a eficiência de radiação, o ganho médio, o ganho máximo, a taxa de eixo, o deslocamento do centro de fase, a deriva do centro de fase e o atraso do grupo.
Usando o Taoglas HP5354.
Embora a antena HP5354 possa ser emparelhada com módulos front-end fornecidos pelo usuário, o uso do módulo RF GNSS TFM.100A pela Taoglas simplifica o processo de desenvolvimento da cadeia de sinal subjacente.Este módulo de alto desempenho abrange as bandas de freqüência dupla L1/L5 e foi concebido especificamente para sistemas de antenas multi-alimentação.
O TFM.100A possui um amplificador de ruído baixo de dois estágios (LNA) que pode proporcionar um ganho superior a 25 decibéis (dB) em todas as faixas de frequência, enquanto o valor de ruído é 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.
O filtro SAW no TFM.100A foi cuidadosamente selecionado e colocado para executar uma excelente supressão de OOB, mantendo um baixo nível de ruído de 3 dB.Este dispositivo de montagem de superfície de fácil integração mede 20 × 18 mm e é alimentado por uma única fonte de alimentação que varia de 10,8 a 5,5 VDC.
Taoglas também fornece um quadro de avaliação AHPD5354A correspondente (Figura 3), simplificando ainda mais a integração do HP5354. A com o sistema completo.Pré-amplificador de 100A e Taoglas HC125A, que é um acoplador híbrido plano de alto desempenho de 3 dB projetado para aplicações GNSS multi-alimentação multi-frequência.