GPS-Antennen werden nach RHCP-Empfang, Himmelsabdeckung, Signalbändern und Phasenzentrum ausgewählt. Eine allgemeine Dominanz von Spiralantennen mit 85% Marktanteil ist nicht belegt. Unterscheiden Sie die ebene Spirale von einer räumlichen Helix und vergleichen Sie auch Patch- und andere Bauformen.
Polarisation und Empfangsrichtung
Die direkt empfangenen GPS-Signale sind grundsätzlich rechtszirkular polarisiert. Antenne und Dokumentation müssen dieselbe Definition von Ausbreitungs- und Beobachtungsrichtung verwenden.
Eine ideale linear polarisierte Antenne koppelt aus einer idealen zirkularen Welle die halbe Leistung, entsprechend etwa 3 dB Polarisationsverlust. Reale Achsenverhältnisse, Richtungen und Reflexionen ändern die Bedingungen.
Zur Positionsbestimmung werden mehrere Satelliten aus verschiedenen Richtungen empfangen. Ein hoher Gewinn nur in einer Richtung ist deshalb nicht automatisch optimal. Prüfen Sie die benötigten Elevationen und Azimute.
Spirale und Helix sind unterschiedliche Strukturen
Eine ebene Spirale besitzt gewundene Arme in einer Fläche. Breitbandige Ausführungen können eine mit der Frequenz wandernde aktive Region nutzen; endliche Abmessungen und Speisung begrenzen die reale Bandbreite.
Eine Helix führt Leiter räumlich um eine zylindrische oder konische Achse. Es gibt axiale und andere Betriebsarten sowie mehrdrahtige Ausführungen. Drei bis fünf Windungen allein bestimmen weder GNSS-Diagramm noch Polarisation.
Ein mechanischer Gewindeeinsatz ist trotz ähnlicher Helix-Bezeichnung keine GPS-Antenne. Die Geometrie muss als elektromagnetische Struktur mit ihrer Speisung bewertet werden.
Patch und weitere GNSS-Bauformen
Patchantennen können eine flache Bauform bieten. Für Zirkularpolarisation werden Moden und Speisung entsprechend ausgelegt. Massefläche, Gehäuse und Einbau wirken auf die Antwort.
In geodätischen Anwendungen kommen unter anderem Choke-Ring-Strukturen zum Einsatz. Ein Radom ist eine Abdeckung und keine eigenständige Bezeichnung des darunterliegenden Strahlertyps.
GPS-Signalbänder
| Band | Mittenfrequenz |
|---|---|
| L1 | 1575,42 MHz. |
| L2 | 1227,60 MHz. |
| L5 | 1176,45 MHz. |
Die Antenne muss das benötigte Signalspektrum übertragen, nicht nur exakt dessen Mittenfrequenz. Der Austausch gegen eine breitbandige Antenne macht einen inkompatiblen Empfänger nicht automatisch mehrbandfähig.
Mehrbandbetrieb bedeutet außerdem nicht zwingend gleichmäßige Eigenschaften über das gesamte Intervall von 1 bis 2 GHz.
Achsenverhältnis und Mehrwegeempfang
Das Achsenverhältnis beschreibt das Verhältnis der großen zur kleinen Feldellipse. Ideale Zirkularpolarisation hat den Wert 1 beziehungsweise 0 dB. Ein guter Zenitwert garantiert nicht denselben Wert bei allen Elevationen.
Reflexion kann die Polarisation verändern, erzeugt aber nicht immer eine vollständig entgegengesetzte Kreiswelle. Werkstoff, Einfallswinkel und Mehrfachreflexionen zählen ebenso wie die Kreuzpolarantwort der Empfangsantenne.
Daher folgt aus Zirkularpolarisation keine feste Unterdrückung von 60% aller Mehrwegefehler. Diagramm, Montage und Signalverarbeitung müssen zusammen bewertet werden.
LNA und Phasenzentrum
Ein LNA kann die Bedeutung nachfolgender Verluste verringern. Verstärkung, Rauschen, Filterung, Linearität und Versorgung müssen zum Empfänger passen. Seine Verstärkung in dB ist nicht der Strahlergewinn in dBi.
Präzise Positionierung kann Daten zur Lage und Variation des elektrischen Phasenzentrums benötigen. Richtung, Frequenz, Radom und Montage beeinflussen die Kalibrierung. Niedriges Achsenverhältnis allein legt keine feste Positionsgenauigkeit fest.
Im eingebauten Zustand vergleichen
Beziehen Sie Massefläche, Gehäuse, Kabel und nahes Metall ein. Vergleichen Sie C/N0, Nachführung, Beobachtungsdaten und Positionsergebnisse mit demselben Empfänger unter dokumentierten Bedingungen.
Berücksichtigen Sie unterschiedliche Satellitengeometrie und Zeit. Quellen: ESA Navipedia zu GNSS-Antennen und zum GPS-Signalplan. Strukturbeispiele sind keine Belege aktueller Marktanteile.
