Neue GPS/GNSS-Antennen machen die zentimetergenaue Positionierung zur Realität

Abbildung 1: GNSS. (Bildquelle: Molex)

GPS/GNSS-Antennen (GPS: Global Positioning System / GNSS: Global Navigation Satellite System) ermöglichen auf GPS/GNSS-Satellitenkonstellationen zugreifende Anwendungen zur Nachführung und Positionsbestimmung. Sie erfassen die aus dem Weltraum übertragenen L-Band-Signale und übertragen sie an eine Verarbeitungseinheit, um den Standort der Empfänger zu bestimmen. Mit neuen Signale und Frequenzen und der Zunahme von Anwendungen, die auf hochpräziser Positionierung beruhen, gewinnen GNSS-Antennen zunehmend an Bedeutung.

GNSS-Antennen finden in vielen Märkten Anwendung, aber die Positionsbestimmung bleibt die Hauptanwendung, und Präzision und Genauigkeit sind ihre kritischen Erfolgsfaktoren. Es gab eine Zeit, in der die metergenaue Positionsbestimmung als gut angesehen wurde, aber mit der neuen CDNSS-Technik und verbesserten Taktgeber-, Orbit- und Atmosphärenmodellen ist die zentimetergenaue Positionierung zu einem wachsenden Marktbedarf geworden. Heutzutage ist der Benutzer einer Anwendung zur Positionsbestimmung nicht nur damit zufrieden, zu wissen, auf welcher Spur er fährt; der Benutzer möchte auch wissen, wo sich sein Fahrzeug auf der Spur befindet. Glücklicherweise haben Satellitensysteme neue L-Band-Frequenzen, wie z.B. L-5, die eine Genauigkeit im Zentimeterbereich bieten, eingeführt und aktiviert.

DigiKey bietet Molex-Antennen an, die L-Bänder unterstützen, die präzise L-2- und L-5-Frequenzen ermöglichen. Darüber hinaus haben die Designer von Molex Keramik-Patches mit hoher Verstärkung und hoher Strahlungseffizienz gestapelt, um GNSS-Antennen mit gestapelten Patches zu entwickeln, die eine überlegene Signalverarbeitung und GPS-Genauigkeit für hochpräzise Positionsbestimmungen bieten und eine separate Basisstation überflüssig machen. Diese Antennen arbeiten in den L1-, L5- und GLONASS-Frequenzbändern und bieten eine Genauigkeit von Dezimeter- bis Submetergenauigkeit für räumliche Daten. Diese hochpräzise Positionsbestimmung macht sie ideal für präzise Positionierungsanwendungen wie UAVs, Drohnen, Fahrzeugsicherheitssysteme und Echtzeit-Kinematik (RTK).

Abbildung 2: GNSS-Antenne im Fahrzeugnavigationssystem. (Bildquelle: Molex)

Genauigkeit, Kontinuität und Zuverlässigkeit sind die Schlüsselfaktoren für den Erfolg der GNSS-Antennen, die von der Stärke der Antenne und einigen wenigen Aspekten der Anwendung abhängen. Daher ist es wichtig, die Schlüsselparameter zu verstehen, um das passende Produkt für Ihre Anforderung zu finden. Vier Faktoren sind bei der Auswahl Ihrer GNSS-Antenne zu berücksichtigen:

1. Region/Frequenz
2. Größe
3. Material und Form
4. Position der Antenne

1. Einsatzgebiet/Frequenz für die Übertragung

Es mag selbstverständlich erscheinen, aber Ihre Antenne muss in einem für GNSS-Signale geeigneten Frequenzbereich arbeiten. Verschiedene Regionen nutzen unterschiedliche GNSS-Systeme, wie z.B. GPS in den USA und GLONASS in Russland. Wenn Ihr Produkt einen regionalen Schwerpunkt hat, ist es am besten, das entsprechende GNSS-System zu kennen, auf dem Sie für eine bessere Genauigkeit aufbauen können.

Abbildung 3: Gestapelte L1+L5-GPS-Keramik-Patchantenne von Molex. (Bildquelle: Molex)

2. Größe des Produkts/der Antenne

Es ist wichtig, die Größe des Produkts zu kennen, da die Abmessungen des Produkts und seiner Leiterplatte bestimmen, wo Sie die Antenne platzieren können. Die Größe der Antenne verändert ihr Verhalten, und eine schlechte Platzierung kann die Ausgangsleistung, den Wirkungsgrad und die Richtwirkung der Antenne beeinträchtigen.

3. Material und Form der Antenne

Keramische, flexible und verschiedene Antennen aus Verbundmaterial sind allesamt praktikable Optionen für GNSS-Ortungsgeräte, aber die Betriebsumgebung und andere Komponenten im Ortungsgerät beeinflussen die Wahl des Materials und die Effizienz der Übertragung. Für ein tragbares Ortungsgerät wäre zum Beispiel eine flexible Antenne besser, und für eine robuste Anwendung ist eine Antenne mit Metallmontage eine gute Wahl. Wenn die Größe ein Problem darstellt, dann wäre eine Miniaturantenne die beste Lösung, und wenn eine Anwendung eine feste Ausrichtung erfordert, dann wäre eine Antenne mit hoher Verstärkung die Lösung. Verstehen Sie Ihr Produktdesign und Ihre Anwendung, um die geeignete Antennenzusammensetzung zu bestimmen.

Abbildung 4: Die kompakte SMT-GPS-Antenne von Molex (Hochleistungs-LDS-Version). (Bildquelle: Molex)

4. Position der Antenne

Intern oder extern? Gelötet oder über Kabel angeschlossen? Der Standort beeinflusst das Feldmuster und den Wirkungsgrad und bestimmt die optimale Leistung des Systems und das Benutzererlebnis. Wenn Ihre Antenne auf einer Leiterplatte platziert ist, lesen Sie unbedingt die Dokumentation der Antenne, um alle zusätzlichen Anforderungen zu verstehen.

Diese Design- und Konfigurationsherausforderungen können vereinfacht werden, wenn Sie Ihre Antenne von einem renommierten Hersteller oder Händler kaufen, der Ihnen mit seinem technischen Support bei der Auswahl der für Ihre Anwendung am besten geeigneten Antenne behilflich sein kann. DigiKey bietet eine Reihe von Molex-GNSS-Antennen der nächsten Generation in verschiedenen Formfaktoren und Größen an, die eine hervorragende HF-Leistung mit hoher Genauigkeit für US-amerikanische und globale Satellitensysteme liefern.

Lösungen für GNSS-Antennendesigns bei Molex

Molex bietet technische Ressourcen und Branchenkenntnisse, die eine beispiellose Führungsrolle in den Bereichen Kommunikations- und Navigationssysteme einnehmen. Wir liefern Lösungen, die für aktuelle und zukünftige Anforderungen gut geeignet sind, wie man an den Fortschritten sehen kann, die wir gemacht haben. Besuchen Sie DigiKey für Molex-Produkte, einschließlich LDS/MID-, Keramik-, flexible, Wi-Fi-, Kombi- und gestapelte Patch-GNSS-Antennen. Denken Sie auch an DigiKey bei der Beschaffung von IoT-, LTE-Mobilfunk-, LPWAN-, NFC-, UWB- und ISM-Antennen, die nur einige unserer umfangreichen Produktlinien von Antennenlösungen darstellen.

Abbildung 5: GPS-Keramikantennen von Molex können mit einem Koaxialkabel an eine Leiterplatte angeschlossen werden. (Bildquelle: Molex)