В GPS-антенне важны правая круговая поляризация RHCP, обзор неба, рабочие полосы и фазовый центр. Утверждение о доле спиральных антенн 85% не подтверждено приведёнными источниками. Сравнивать следует конкретные плоские спирали, объёмные спирали, патчи и другие конструкции.
Поляризация и направления прихода
Прямые сигналы GPS используют RHCP. При согласовании антенн учитывают принятую конвенцию направления вращения и наблюдения.
При идеальной круговой поляризации и идеальном линейно поляризованном приёмнике коэффициент связи по мощности равен 1/2, то есть потеря около 3 dB. Реальные эллиптичность, направление и отражения меняют результат.
Для позиционирования принимаются несколько спутников с разных направлений. Максимального усиления строго в зенит недостаточно: нужна характеристика в требуемом диапазоне углов места.
Плоская спираль и helix
Плоская спираль использует закрученные в плоскости проводники. При изменении частоты меняется основная активная область; конечный размер и питание ограничивают полосу.
Helix — объёмный проводник, навитый вокруг оси. Существуют осевой режим, многофилярные структуры и другие варианты. Три–пять витков сами по себе не обеспечивают весь набор требований GNSS.
Русское слово «спиральная» может охватывать разные геометрии. Уточните рисунок, возбуждение и требуемый режим, прежде чем сравнивать характеристики.
Патчи и другие варианты
Патч позволяет получить низкопрофильную конструкцию. Круговая поляризация требует подходящих мод и питания. Размер, плоскость земли, корпус и расположение влияют на результат.
В геодезических системах встречаются конструкции с choke ring для определённых требований к отражённым сигналам. Радом — защитное покрытие, а не отдельный тип внутреннего излучателя.
Частоты GPS
| Полоса | Центральная частота |
|---|---|
| L1 | 1575,42 MHz. |
| L2 | 1227,60 MHz. |
| L5 | 1176,45 MHz. |
Нужен пропуск требуемого спектра вокруг центральной частоты. Замена антенны не добавляет приёмнику обработку неподдерживаемого сигнала. Работа на нескольких полосах также не гарантирует одинаковые свойства непрерывно от 1 до 2 GHz.
Осевое отношение и многолучёвость
Осевое отношение — отношение большой и малой осей эллипса поляризации. Для идеального круга это 1, или 0 dB. Проверяют частоты, азимут и угол места, а не только одну точку.
Отражение может изменить поляризацию, но не всегда превращает сигнал в чистую LHCP. Материал, угол и многократные отражения имеют значение; антенна также обладает ненулевой кросс-поляризационной чувствительностью.
Поэтому круговая поляризация не гарантирует одинаковое уменьшение многолучёвости на 60% во всех местах. Низкое осевое отношение не означает фиксированную точность координат.
LNA и фазовый центр
Малошумящий усилитель может уменьшить влияние последующих потерь. Его усиление, шум, фильтрация, линейность и питание согласуются с приёмником. Усиление LNA в dB не равно усилению излучателя в dBi.
В точном позиционировании учитывают положение электрического фазового центра и его вариации по направлению и частоте. Может требоваться калибровка с радомом и заданной установкой.
Сравнивать в установленном состоянии
Включите корпус, плоскость земли, кабель и близкий металл. С тем же приёмником сравнивайте C/N0, устойчивость сопровождения и результаты позиционирования, учитывая время и геометрию спутников.
ESA Navipedia описывает конструкции GNSS-антенн и частоты GPS. Эти сведения объясняют физику, но не подтверждают текущую долю рынка какой-либо конструкции.
