Prestaties van GPS-antenne
De prestaties van een GPS-antenne worden voornamelijk beïnvloed door de volgende factoren:
1. Keramische plaat: De kwaliteit van het keramische poeder en het sinterproces zijn rechtstreeks van invloed op de prestaties. Algemeen verkrijgbare keramische chips op de markt omvatten formaten zoals 25x25, 18x18, 15x15 en 12x12 mm. Een groter keramisch plaatoppervlak resulteert in een hogere diëlektrische constante, resonantiefrequentie en verbeterde ontvangst. Keramische chips zijn voornamelijk ontworpen in een vierkant formaat om ervoor te zorgen dat de resonantie in de XY-richtingen vrijwel identiek is, waardoor een uniforme satellietsignaalverwerving wordt bereikt.
2. Zilvercoating: De zilvercoating op het keramische antenneoppervlak kan de resonantiefrequentie van de antenne beïnvloeden. Idealiter zou de frequentie van een keramische GPS-chip precies moeten uitgelijnd zijn met 1575,42 MHz; deze frequentie is echter zeer gevoelig voor omgevingsfactoren, vooral wanneer deze in een apparaat is geïntegreerd. Om de frequentie op 1575,42 MHz te houden, kunnen aanpassingen aan de vorm van de zilvercoating nodig zijn. Fabrikanten van GPS-apparaten moeten daarom nauw samenwerken met leveranciers van antennes en volledige apparaatmonsters leveren voor testdoeleinden.
3. Voedingspunt: De keramische antenne ontvangt resonante signalen via het voedingspunt en verzendt deze naar de backend. Vanwege de positieve reactantie-aanpassingsvereiste van de antenne, is het voedingspunt doorgaans niet gecentreerd, maar enigszins verschoven in de XY-richtingen. Deze impedantie-matchingtechniek is eenvoudig en kosteneffectief. Een antenne met een offset op één as wordt een antenne met enkelvoudige bias genoemd, terwijl een antenne met offsets in beide assen een antenne met dubbele bias wordt genoemd.
4. Versterkingscircuit: De vorm en het oppervlak van de PCB die de keramische antenne ondersteunt, zijn cruciaal. Gezien de kenmerken van GPS-signalen die door de grond reflecteren, optimaliseert een ononderbroken grondvlak van 7 cm x 7 cm de prestaties van een patchantenne. Ondanks beperkingen opgelegd door structurele esthetiek en andere factoren, is het raadzaam een substantieel en uniform gevormd grondvlak te behouden. De versterking van het versterkercircuit moet compatibel zijn met de versterking van de backend Low Noise Amplifier (LNA). De GSC3F-chipset van SiRF bepaalt bijvoorbeeld dat de totale versterking vóór signaalinvoer niet hoger mag zijn dan 29 dB om signaalverzadiging en zelfexcitatie te voorkomen.
Vier belangrijke parameters definiëren GPS-antennes: versterking, spanning staande golfverhouding (VSWR), ruiscijfer en axiale verhouding. Met name de axiale verhouding is een kritische maatstaf voor het beoordelen van de directionele consistentie van de signaalversterking over het hele apparaat. Omdat satellieten willekeurig over de hemisferische hemel zijn verspreid, is het essentieel dat de antenne in alle richtingen een vergelijkbare gevoeligheid vertoont. De axiale verhouding wordt beïnvloed door de prestaties van de antenne, de fysieke structuur, de interne circuits en elektromagnetische interferentie (EMI).
