GPS антенна

Типы GPS-антенн

GPS-антенна играет важную роль в повышении точности определения местоположения, что упрощает использование систем отслеживания транспортных средств, судов, активов или даже людей.

GPS-антенна работает за счет улучшения приема и покрытия сигнала, что позволяет GPS-устройствам функционировать лучше в районах с помехами или ухудшением сигнала. В зависимости от конфигурации GPS-антенна может быть установлена как внутри, так и снаружи помещения. Она может быть активной или пассивной;

• Активные GPS-антенны:

  Активная GPS-антенна имеет встроенное усиление, которое может усиливать принимаемые сигналы от GPS-спутников, прежде чем передать их в GPS-приемник. Такая антенна полезна, когда сигналы GPS-спутников слабые или заблокированы. Она увеличивает силу и качество сигнала, обеспечивая надежную информацию о местоположении. Активные GPS-антенны часто используются в сложных местах или ситуациях с помехами, такими как городские каньоны или районы с густой растительностью.

• Пассивные GPS-антенны:

  С другой стороны, пассивная GPS-антенна не имеет усиления. Она полагается исключительно на собственные возможности GPS-приемника для обработки и интерпретации сигналов от спутников. Пассивные GPS-антенны обычно используются в ситуациях, когда сигналы спутников сильные и не заблокированы, например, в открытых сельских районах. Несмотря на то, что они могут быть более простыми и менее дорогими, чем активные антенны, пассивные GPS-антенны не всегда обеспечивают адекватную производительность в сложных условиях приема сигнала.

По конструкции типы включают

• Панельные антенны
• Штыревые антенны
• Антенны с круговой поляризацией
• Интегрированные антенны

Давайте кратко рассмотрим эти типы;

• Панельные антенны:

  GPS-панельная антенна - это тип антенны, широко используемой в GPS-приложениях для приема сигналов от GPS-спутников. Она имеет плоскую прямоугольную форму и устанавливается на мачте или поверхности. GPS-панельная антенна спроектирована для работы в диапазоне частот L1 (1575,42 МГц), который является наиболее широко используемой частотой для гражданских GPS-систем. Обычно она обладает хорошим усилением, что означает, что она может эффективно улавливать слабые сигналы спутников, что делает ее подходящей для различных сред, в том числе для городских районов с высокими зданиями или другими препятствиями, блокирующими небо.

• Штыревые антенны:

  Штыревые антенны - это простые, длинные и тонкие антенны, используемые для GPS-связи. Они обычно состоят из одного прямого металлического стержня, который может передавать и принимать сигналы на различных частотах; следовательно, они способны работать как на больших, так и на малых расстояниях. Штыревые антенны часто предпочитают за их прочность и гибкость, поскольку они могут сгибаться и при этом правильно функционировать. Они обычно устанавливаются вертикально, чтобы обеспечить прямую видимость спутников. Их прочная конструкция и простота в использовании делают их стандартным вариантом для многих наружных GPS-приложений.

• Антенны с круговой поляризацией:

  Антенна с круговой поляризацией - это более продвинутый тип антенны, используемой в GPS-приложениях. В отличие от штыревых и панельных антенн, которые создают линейную поляризацию (электрическое поле сигнала колеблется в одном направлении), эта антенна создает сигнал с круговой поляризацией. Это означает, что электрическое поле может вращаться по кругу, по часовой стрелке или против часовой стрелки. Антенны с круговой поляризацией полезны для GPS, потому что они могут поддерживать лучшее качество сигнала, даже если сигналы спутников отражаются или отражаются от зданий или других объектов. В городских районах с множеством отражений наличие антенны с круговой поляризацией помогает GPS-приемнику получить более точный и стабильный сигнал от спутников.

• Интегрированные антенны:

  В некоторых GPS-устройствах антенна встроена как часть общей конструкции. Они называются интегрированными антеннами. Наличие антенны внутри устройства может сделать все более компактным и удобным в использовании, поскольку нет необходимости в дополнительных кабелях или деталях для отдельного подключения антенны. Многие портативные GPS-устройства или устройства, предназначенные для ближнего действия, имеют встроенные антенны. Это дает пользователям полную систему, которая хорошо работает вместе. В то время как встроенные антенны удобны для портативных устройств, внешние антенны все же могут работать лучше, когда есть препятствия для сигнала спутника, потому что они находятся за пределами основного устройства.

Функции и особенности GPS-антенн

• Диапазон частот

  GPS-антенны работают в различных диапазонах частот, которые определяются их предполагаемым использованием. В то время как GPS-приемники часто работают в диапазоне от 1,57542 ГГц (L1) до 1,2276 ГГц (L2), GPS-приложения также могут использовать частоты GLONASS, Galileo или BeiDou.

• Диаграмма направленности

  Диаграмма направленности антенны важна для определения зоны покрытия и принимаемых сигналов. Например, GPS-антенна с круговой диаграммой направленности равномерно распределяет чувствительность к сигналам со всех направлений, в то время как направленная диаграмма направленности фокусируется на конкретном месте источника.

• Усиление

  Сила сигнала и эффективность антенны зависят от усиления GPS-антенн. Более высокое усиление может привести к лучшему приему и точности. Однако усиление следует выбирать в соответствии с предполагаемой средой - более низкое усиление подходит для городских каньонов, в то время как более высокое усиление подходит для открытых пространств.

• Коэффициент шума (NF)

  Коэффициент шума является важным фактором, определяющим общую точность и производительность, и должен быть низким, чтобы обеспечить высокую чувствительность GPS-антенны. NF помогает оценить качество принимаемого сигнала и производительность GPS-устройства.

• RHCP/VHCP

  Антенны могут иметь правую круговую поляризацию (RHCP) или вертикальную/горизонтальную линейную (VHCP) поляризацию. RHCP часто предпочитают для GPS-приложений, потому что она может снижать ухудшение сигнала, вызванное многолучевым помехами. Однако антенны, изначально разработанные для наземных приложений, могут использовать линейную поляризацию.

• Тип монтажа

  GPS-антенна может быть установлена на крыше, на мачте или на стене. Крышная GPS-антенна является водонепроницаемой, даже когда транспортные средства или оборудование подвергаются воздействию суровых условий окружающей среды. GPS-антенна, устанавливаемая на мачте, обычно устанавливается на мачту или башню с помощью кронштейна или зажима. При установке на стену GPS-антенна может быть установлена непосредственно на стену или поверхность. Тип монтажа должен обеспечить свободный обзор неба и стабильную установку.

• Тип разъема

  Тип разъема должен соответствовать порту GPS-приемника для обеспечения эффективной передачи сигнала. Общие типы - SMA, TNC и BNC-разъемы, но используются и многие другие.

• Длина кабеля

  Длительная передача сигнала между антенной и приемником обеспечивается за счет выбора правильной длины кабеля. Следует выбирать кабель с низкими потерями, чтобы минимизировать ухудшение сигнала, которое зависит от конфигурации установки.

Сценарии использования GPS-антенн

GPS-антенны имеют множество применений, хотя все они используют одну и ту же технологию для определения долготы и широты места. Ниже приведены некоторые распространенные сценарии, где используются GPS-антенны:

• Сельское хозяйство: В сельском хозяйстве GPS-антенны в основном используются для посадки и уборки урожая. Тракторные и посадочные машины оснащены GPS-антеннами, чтобы фермеры могли сажать и убирать урожай по прямым линиям. Причина этого в том, что посевы, посаженные по прямым линиям, созревают одновременно, что облегчает фермерам уборку всего урожая одновременно.
• Морское дело: Морские суда, такие как рыболовецкие суда, грузовые суда и большие яхты, оснащены GPS-антеннами. Большие суда используют GPS-антенну для навигации по океану и определения своего местоположения. Малые суда используют ее для определения своего местоположения и, что наиболее важно, для того, чтобы знать, куда они плывут, чтобы избежать случаев незаконного рыболовства.
• Строительство: В строительной отрасли GPS-антенны используются для определения условий участка, таких как уклон местности. GPS-антенна помогает нескольким людям знать и понимать условия участка в одном месте. Она также используется для измерения расстояния между двумя точками, чтобы работники не тратили время на ручное измерение и обрезку строительных материалов, ускоряя процесс строительства.
• География: GPS-антенны используются в области географии для картографирования местности, такой как холмы, горы, деревья и водоемы. После того как местность будет нанесена на карту, будет проще определить местоположение для зданий и дорог.
• Экстренные службы: Транспортные средства экстренных служб, такие как полицейские машины, машины скорой помощи и пожарные машины, оснащены GPS-антеннами. GPS-антенна позволяет диспетчерам экстренных служб определять местоположение транспортного средства и выбирать кратчайший маршрут до места, где нужна помощь.
• Наблюдение: Как уже упоминалось ранее, GPS-антенна с тяговым зажимом может быть размещена внутри отслеживающего устройства. Многие охранные компании используют GPS-антенны для отслеживания местоположения своих клиентов и обеспечения их безопасности в любое время.

Как выбрать GPS-антенну

• Учитывайте необходимое усиление сигнала:

  Ключевым элементом при выборе GPS-антенн является необходимость усиления сигнала. Если требуется высокая точность позиционирования, то следует выбирать антенны с высоким усилением, которые могут обеспечить более точные результаты. Если достаточно меньшей точности, то могут подойти антенны с более низким усилением. Понимание области применения и необходимого усиления сигнала поможет выбрать правильную антенну.

• Обратите внимание на конструкцию и форм-фактор антенны:

  Конструкция и физические размеры антенны являются еще одним важным фактором. Тип основания для монтажа антенны, будь то заземление или установка на транспортное средство, имеет значение для определения; а также, должна ли антенна быть внешней или легко интегрированной внутренним образом. Эти факторы и многие другие влияют на то, где и как монтируется антенна. Осознание этих деталей приводит к правильному размещению антенны.

• Оцените факторы окружающей среды и рельефа местности:

  Окружающая среда, в которой будет использоваться GPS-антенна, влияет на ее сигнал. Местный рельеф, погодные условия, здания, деревья и другие препятствия могут блокировать, отражать или ослаблять сигналы спутников. Тестирование производительности антенны в реальных условиях помогает подтвердить, что она может обеспечить точные сигналы. Необходимо учитывать факторы окружающей среды, чтобы обеспечить возможность получения надежных GPS-сигналов.

• Знайте возможности обработки сигналов приемника:

  При выборе GPS-антенны важно понимать способность приемника обрабатывать сигналы. Следует учитывать тип сигналов, которые приемник может интерпретировать, и любые встроенные навыки обработки. Антенны могут иметь специальные функции, такие как компенсация многолучевых помех, и знание того, может ли приемник воспользоваться этими функциями, необходимо для правильного сопоставления. Обеспечение совместимости между антенной и способностями приемника к обработке сигнала помогает обеим работать хорошо вместе.

• Проверьте совместимость с GLONASS:

  Если пользователи планируют использовать российские спутники GLONASS вместе с GPS, антенна должна быть способна принимать сигналы от всех используемых спутников. Некоторые антенны спроектированы только для сигналов от американской GPS-системы, поэтому важно убедиться, что антенна работает как для GLONASS, так и для GPS. Наличие антенны, совместимой со всеми используемыми спутниковыми системами, включая GLONASS, обеспечивает надежную производительность для отслеживания местоположения по всему миру.

Вопросы и ответы о GPS-антенне

В: Влияет ли GPS-антенна на сигналы радиоприемника автомобиля?

О: Возможно, если GPS-антенна плохо изготовлена или установлена, она может создавать помехи для другой автомобильной электроники, включая радио. Это связано с тем, что антенны, изготовленные не по высоким стандартам, могут излучать шум, который нарушает нормальную работу электронных компонентов. Кроме того, неправильная установка, например, использование кабелей или разъемов низкого качества, может привести к проблемам с заземлением или блуждающим электрическим сигналам, которые вызывают статическое электричество или помехи в автомобильном радио.

В: В чем разница между активной и пассивной GPS-антенной?

О: Активные антенны имеют встроенные усилители для усиления сигнала, в то время как пассивные антенны - нет. Пассивный тип полагается исключительно на конструкцию антенны для захвата сигналов. В результате активные антенны могут обеспечить лучшее качество сигнала и надежность, особенно в сложных условиях приема. Они делают это за счет компенсации шума и усиления GPS-данных. С другой стороны, большинство пассивных GPS-антенн будут работать нормально, потому что сигналы спутников уже имеют хороший уровень мощности, прежде чем они будут захвачены антенной. Кроме того, при выборе между ними следует учитывать стоимость GPS-антенны, при этом активные антенны обычно дороже пассивных.

В: Какой тип кабеля используется для GPS-антенны?

О: Для подключения GPS-антенн к приемникам обычно используются коаксиальные кабели. Это связано с тем, что они специально разработаны для минимизации потерь сигнала на расстоянии и поддержания целостности сигнала. При выборе коаксиального кабеля для GPS-антенны следует учитывать качество, тип и длину кабеля. Это связано с тем, что качество кабеля влияет на потери сигнала и долговечность. Кроме того, разные типы могут иметь различные характеристики производительности, и чем длиннее кабель, тем больше будет ухудшение сигнала.

В: Какие факторы следует учитывать при установке GPS-антенны?

О: Чтобы обеспечить оптимальную производительность GPS-антенны, следует учитывать местоположение антенны, размер заземляющего экрана, тип монтажа, трассировку кабеля и защиту от окружающей среды. Местоположение антенны должно обеспечить наилучший прием сигнала спутника, что обычно означает самую высокую точку на транспортном средстве, чтобы избежать препятствий. Заземляющие экраны улучшают излучение сигнала, поэтому их размер должен быть не менее 3 дюймов. Существует множество типов монтажа на выбор, в том числе винтовой монтаж, магнитный монтаж и клейкий монтаж. Трассировка кабеля должна избегать резких изгибов, и она не должна проходить параллельно другим кабелям, чтобы не нарушалась целостность антенны. Наконец, убедитесь, что антенна водонепроницаема, если она будет подвергаться воздействию элементов.