Prestazioni dell'antenna GPS
Le prestazioni di un'antenna GPS sono influenzate principalmente dai seguenti fattori:
1. Foglio di ceramica: la qualità della polvere ceramica e il processo di sinterizzazione influiscono direttamente sulle sue prestazioni. I chip ceramici comunemente disponibili sul mercato includono dimensioni come 25x25, 18x18, 15x15 e 12x12 mm. Un'area più ampia del foglio ceramico si traduce in una costante dielettrica, una frequenza di risonanza e una ricezione migliore. I chip ceramici sono progettati prevalentemente in formato quadrato per garantire che la risonanza nelle direzioni XY sia quasi identica, ottenendo così un'acquisizione uniforme del segnale satellitare.
2. Rivestimento in argento: il rivestimento in argento sulla superficie ceramica dell'antenna può influenzare la frequenza di risonanza dell'antenna. Idealmente, la frequenza di un chip ceramico GPS dovrebbe allinearsi esattamente a 1575,42 MHz; tuttavia, questa frequenza è altamente suscettibile ai fattori ambientali, in particolare se integrata in un dispositivo. Per mantenere la frequenza a 1575,42 MHz potrebbero essere necessarie modifiche alla forma del rivestimento in argento. Di conseguenza, i produttori di dispositivi GPS dovrebbero collaborare strettamente con i fornitori di antenne e fornire campioni completi di dispositivi a scopo di test.
3. Punto di alimentazione: l'antenna ceramica riceve segnali risonanti attraverso il punto di alimentazione e li trasmette al backend. A causa del requisito di adattamento della reattanza positiva dell'antenna, il punto di alimentazione in genere non è centrato ma leggermente sfalsato nelle direzioni XY. Questa tecnica di adattamento dell'impedenza è semplice ed economica. Un'antenna con un offset ad asse singolo viene definita antenna a polarizzazione singola, mentre un'antenna con offset su entrambi gli assi è nota come antenna a polarizzazione doppia.
4. Circuito di amplificazione: la forma e l'area del PCB che supporta l'antenna ceramica sono cruciali. Date le caratteristiche dei segnali GPS riflessi dal suolo, un piano di massa ininterrotto di 7 cm x 7 cm ottimizza le prestazioni di un'antenna patch. Nonostante i vincoli imposti dall’estetica strutturale e da altri fattori, è consigliabile mantenere un piano di massa sostanziale e di forma uniforme. Il guadagno del circuito amplificatore deve essere compatibile con il guadagno dell'amplificatore a basso rumore (LNA) di backend. Ad esempio, il chipset GSC3F di SiRF prevede che il guadagno totale prima dell'ingresso del segnale non debba superare i 29 dB per evitare la saturazione del segnale e l'autoeccitazione.
Quattro parametri chiave definiscono le antenne GPS: guadagno, rapporto di onda stazionaria di tensione (VSWR), figura di rumore e rapporto assiale. In particolare, il rapporto assiale è una metrica critica per valutare la coerenza direzionale del guadagno del segnale nell'intero dispositivo. Poiché i satelliti sono distribuiti in modo casuale nel cielo emisferico, è essenziale garantire che l'antenna mostri una sensibilità comparabile in tutte le direzioni. Il rapporto assiale è influenzato dalle prestazioni dell'antenna, dalla struttura fisica, dai circuiti interni e dalle interferenze elettromagnetiche (EMI).
