Leistung einer GPS-Antenne
Die Leistung einer GPS-Antenne wird hauptsächlich durch die folgenden Faktoren beeinflusst:
1. Keramikplatte: Die Qualität des Keramikpulvers und der Sinterprozess wirken sich direkt auf deren Leistung aus. Zu den auf dem Markt häufig erhältlichen Keramikchips gehören Größen wie 25 x 25, 18 x 18, 15 x 15 und 12 x 12 mm. Eine größere Keramikplattenfläche führt zu einer höheren Dielektrizitätskonstante, Resonanzfrequenz und verbessertem Empfang. Keramikchips sind überwiegend im quadratischen Format gestaltet, um eine nahezu identische Resonanz in XY-Richtung zu gewährleisten und so eine gleichmäßige Satellitensignalerfassung zu erreichen.
2. Silberbeschichtung: Die Silberbeschichtung auf der Keramikantennenoberfläche kann die Resonanzfrequenz der Antenne beeinflussen. Idealerweise sollte die Frequenz eines GPS-Keramikchips genau bei 1575,42 MHz liegen; Allerdings ist diese Frequenz sehr anfällig für Umweltfaktoren, insbesondere wenn sie in ein Gerät integriert ist. Um die Frequenz bei 1575,42 MHz zu halten, sind möglicherweise Anpassungen an der Form der Silberbeschichtung erforderlich. Daher sollten Hersteller von GPS-Geräten eng mit Antennenlieferanten zusammenarbeiten und vollständige Gerätemuster zu Testzwecken bereitstellen.
3. Einspeisepunkt: Die Keramikantenne empfängt Resonanzsignale über den Einspeisepunkt und überträgt sie an das Backend. Aufgrund der positiven Reaktanzanpassungsanforderung der Antenne ist der Einspeisepunkt normalerweise nicht zentriert, sondern in XY-Richtung leicht versetzt. Diese Impedanzanpassungstechnik ist unkompliziert und kostengünstig. Eine Antenne mit einem Versatz in einer Achse wird als Single-Bias-Antenne bezeichnet, während eine Antenne mit Versatz in beiden Achsen als Double-Bias-Antenne bezeichnet wird.
4. Verstärkerschaltung: Die Form und Fläche der Leiterplatte, die die Keramikantenne trägt, sind entscheidend. Angesichts der Eigenschaften von GPS-Signalen, die vom Boden reflektiert werden, optimiert eine ununterbrochene Grundplatte von 7 cm x 7 cm die Leistung einer Patchantenne. Trotz Einschränkungen durch strukturelle Ästhetik und andere Faktoren ist es ratsam, eine solide und gleichmäßig geformte Grundfläche beizubehalten. Die Verstärkung der Verstärkerschaltung muss mit der Verstärkung des Backend-Low-Noise-Verstärkers (LNA) kompatibel sein. Beispielsweise schreibt der GSC3F-Chipsatz von SiRF vor, dass die Gesamtverstärkung vor dem Signaleingang 29 dB nicht überschreiten sollte, um Signalsättigung und Selbsterregung zu verhindern.
Vier Schlüsselparameter definieren GPS-Antennen: Verstärkung, Spannungs-Stehwellenverhältnis (VSWR), Rauschzahl und Axialverhältnis. Insbesondere ist das Achsenverhältnis eine entscheidende Messgröße für die Beurteilung der Richtungskonsistenz der Signalverstärkung im gesamten Gerät. Da Satelliten zufällig über den halbkugelförmigen Himmel verteilt sind, ist es wichtig sicherzustellen, dass die Antenne in allen Richtungen eine vergleichbare Empfindlichkeit aufweist. Das Achsenverhältnis wird durch die Leistung der Antenne, die physikalische Struktur, die internen Schaltkreise und elektromagnetische Störungen (EMI) beeinflusst.
