1970年代後半から1980年代にかけて,アメリカ国防総省 (DoD) の指導のもとで開発されて以来,世界定位システム (GPS) の役割と応用は急激に拡大しています当初はナビゲーションとミサイル誘導にのみ使用されていましたが 現在では資産追跡と監視,自動車の自動運転,農業,ウェアラブルデバイス,創始者が想像もできなかった.
米国でのGPSの成功後,他の国や地域も対応するGPSシステムを開発し,開始しました."グローバルナビゲーション衛星システム" (GNSS) と呼ばれるGNSSにはロシアのGLONASS,欧州連合のガリレオ,中国の北斗,そして日本のQZSSとインドのIRNSS/NavICという2つの地域GNSSシステムが含まれています.
当初のGPS受信機システムは 大きく車箱に収められず ほぼ不可能でしたが 近代技術は GNSSコアエンジンを 単一の統合回路 (IC) に簡素化しましたGNSS の種類に関係なくGNSS衛星配列からの超弱いRF信号を受信するために最適化されたアンテナが必要です. GNSS受信機のサイズが縮小し,電力需要が減少するにつれて,アンテナのサイズも相応に小さくする必要があります..
しかし,これは複数のGNSSシステムや周波数帯を処理しなければならない受信機にとって課題です.受信機には,使用する異なるシステムの下と上 RF バンドに対応できるアンテナが必要です (図1).
図1:現在,GNSSの周波数配分と利用されている様々なシステムによって計画されている周波数帯は,重複する共存と交差分離の両方を有しています. (画像源:タオグラス・リミテッド)
GNSSの周波数帯と周波数の配分は次のとおりである.
1559 から 1610 メガヘルツ (MHz),L1,E1,B1 周波数帯として知られる
1215〜1300 MHz,L2,E6,B3,L6周波数帯
1164〜1215 MHz,L5,E5,B2,L3周波数帯として知られる
L帯は,様々な衛星が校正信号を送信する1525〜1559 MHzの周波数帯を指す.
ブロードバンドまたはマルチバンドアンテナの需要は20世紀初頭の初期のワイヤレス通信に遡ることができる.当時,2つの一般的な方法がありました.ある 方法 は,物理 的 な "ノッチ フィルター" や 負荷 さ れ た コイル を 用い て,単一 の 狭帯 帯 の アンテナ が 2 つの 異なる 中央 周波数 に 響く よう に する こと ですブロードバンド性能のために設計された単一のアンテナを使用することです.
この2つのソリューションは,今日のコンパクトシステム設計におけるGNSSアンテナにとって理想的ではありません.ノッチフィルタ方法には,比較的大きな離散誘導体とコンデンサーが必要です.ブロードバンドアンテナは,性能や効率などの重要な性質を損なう可能性があります..
より良いアンテナ方法
現在,よりよい解決策は,タオグラス・リミテッドのインセプションシリーズアンテナによって達成できます.例えば,HP5354.A (図2) はマルチバンドです.1160〜1610 MHz の GNSS パッチアンテナこの革新的なセラミックベースの複合パッチアンテナは,ベイドー (B1/B2a),GPS/QZSS (L1/L5),GLONASS (G1) およびガリレオ (E1/E5a) の周波数帯に最適化された利益をもたらしました.
図2:HP5354.Aは,GNSS性能のための二重帯域 (L1およびL5) を最適化したコンパクトのフラットアンテナである. (画像源:タオグラス・リミテッド)
HP5354のサイズは35 × 35ミリメートル (mm) で,高度は4mmで,コンパクトで平坦な設計に非常に適しています.11ピンのパッケージは受信信号インターフェースとして3ピンを使用する (L1周波数帯に2ピン,L5周波数帯に1ピン)残りのピンは接地に使われます
調節と検証後,HP5354は70 × 70mmの接地平面を装備したマルチフィードアンテナで,優れた放射線特性を持っています.このアンテナは,新しい世代 L1/L5 GNSS システムが必要とする周波数帯をカバーし,これらの2つの周波数帯における主要な周波数関連パラメータを完全に特徴付けることができます.,回帰損失,電圧静止波比 (VSWR),放射線効率,平均増幅,ピーク増幅,軸比,相中心偏移,相中心漂移,およびグループ遅延を含む.
タオグラスHP5354を使って アンテナ
HP5354はアンテナをユーザーから提供されたフロントエンドモジュールとペアリングできるが,TaoGlasはTFM.100A GNSS RFモジュールを使用することで,基礎信号チェーンの開発プロセスを簡素化している.この高性能モジュールは,L1/L5の二重周波数帯をカバーし,マルチフィードパッチアンテナシステムのために特別に設計されています..
TFM.100Aには,2段階の低騒音増幅器 (LNA) が搭載されており,すべての周波数帯で25デシベル (dB) 以上の増幅が可能で,騒音値は3dB以下である. 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.100A の SAW フィルターは,低音量 3 dB を維持しながら,優れた OOB 抑制を行うために慎重に選択され配置されています.この簡単に統合される表面マウント装置は,20 × 18mmを測定し,1から1までの単一の電源で電気を供給.8から5.5VDC
タオグラスはまた,対応するAHPD5354A評価ボード (図3) を提供し,HP5354Aの統合をさらに簡素化します.評価ボードはTFMを採用します.100A RF 前増幅器とタオグラス HC125AHP5354 A,TFM.100A,HC125Aは統合信号チェーンとして連携する.