कॉम्पैक्ट मल्टी-बैंड पैच एंटीना जीएनएसएस रिसीवर के आरएफ फ्रंट-एंड डिजाइन को सरल बनाता है

1980 के दशक के अंत में संयुक्त राज्य अमेरिका में ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम (जीपीएस) के सफल व्यावसायिक संचालन से प्रेरित होकर,दुनिया के कई अन्य देशों ने भी जीपीएस के अपने संस्करण विकसित और लॉन्च किए हैं।, जिसे सामूहिक रूप से ग्लोबल नेविगेशन सैटेलाइट सिस्टम (जीएनएसएस) के रूप में जाना जाता है। जीएनएसएस तकनीक पिछले 25 वर्षों में विकसित हुई है और इंटरकनेक्टेड दुनिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है। आज,जीएनएसएस में यूरोपीय संघ का गैलीलियो शामिल है, रूस के ग्लोनास, चीन के बीडू, भारत के आईआरएनएसएस/नेविक और जापान के क्यूजेडएसएस की तुलना में पारंपरिक जीपीएस रिसीवर केवल जीपीएस उपग्रह प्रणाली का उपयोग करते हैं,कई उपग्रहों के साथ काम करने के लिए, जीएनएसएस रिसीवर प्रणाली उच्च सटीकता और विश्वसनीयता प्राप्त करने के लिए बहु-बैंड आवृत्ति का उपयोग करती है।

एंटीना रिसीवर का एक महत्वपूर्ण घटक है और उपयोगकर्ता के सटीक स्थान, नेविगेशन और समय को निर्धारित करने के लिए उपग्रह से कमजोर रेडियो सिग्नल को पकड़ने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।अतः, जीएनएसएस रिसीवर कई आवृत्ति बैंडों का उपयोग करता है, जो अंतरिक्ष में विभिन्न उपग्रह नेविगेशन प्रणालियों द्वारा प्रेषित निम्न और उच्च रेडियो आवृत्ति (आरएफ) बैंडों के अनुरूप हैं।जीएनएसएस रिसीवर द्वारा कवर किए जाने वाले आवृत्ति बैंड और आवृत्तियों का सारांश इस प्रकार हैः:

L1, E1 और B1 बैंड की आवृत्ति सीमा 1559 MHz से 1610 MHz है
L2, E6, B3, L6 बैंड में 1217 MHz से 1300 MHz की आवृत्ति सीमा होती है
L5, E5, B2 और L3 बैंड का आवृत्ति दायरा 1164 MHz से 1217 MHz है
इसलिए, जीएनएसएस रिसीवर ब्रॉडबैंड या मल्टी-बैंड एंटेना का उपयोग करता है और विभिन्न अंतरिक्ष उपग्रह नेटवर्क द्वारा उपयोग की जाने वाली विभिन्न आवृत्ति रेंज को संभाल सकता है।मल्टी-बैंड आवृत्ति जीएनएसएस रिसीवर प्रणाली की स्थिति निर्धारण सटीकता और विश्वसनीयता में सुधार कर सकती है, सिग्नल त्रुटि और हस्तक्षेप को कम करता है और व्यापक और कठोर वातावरण में जीएनएसएस एंटीना का उत्कृष्ट प्रदर्शन प्रदान करता है।

मल्टी-बैंड नेस्टेड पैच एंटेना
पिछले कुछ वर्षों से कॉम्पैक्ट, फ्लैट समाधानों की आवश्यकता अधिक रही है, क्योंकि मूल जीपीएस रिसीवर प्रणाली में बड़े, भारी, ढेर किए गए एंटीना का उपयोग किया गया था जो मूल्यवान स्थान पर कब्जा कर लेते थे।उच्च दक्षता और कम लागत पर आधुनिक जीएनएसएस आरएफ फ्रंट-एंड मॉड्यूल की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिएTailas लिमिटेड ने अत्यधिक प्रतिबंधित सटीक अनुप्रयोगों के लिए एक उत्कृष्ट एंटीना तकनीक डिजाइन और विकसित की है। कंपनी की आरंभ श्रृंखला HP5354।1160 मेगाहर्ट्ज़ से 1610 मेगाहर्ट्ज़ तक निष्क्रिय पैच एंटेना स्थान सटीकता में सुधार के लिए डिज़ाइन किया गयायह एक अभिनव सिरेमिक नेस्टेड पैच एंटेना तकनीक का उपयोग करता है और एकल-बैंड जीपीएस एंटेना (चित्र 1) के समान कुल आयामों में दो एंटेना को एम्बेड करता है।अतः, यह बीडौ (बी1/2ए), जीपीएस/क्यूजेडएसएस (एल1/एल5), ग्लोनास (जी1) और गैलीलियो (ई1/ई5ए) बैंड (आईआरएनएसएस/नेविक (एल5) सहित) के लिए अनुकूलित ध्रुवीकरण लाभ प्रदान कर सकता है।यह जहां भी संभव हो विभिन्न अनुप्रयोगों के साथ संगतता सुनिश्चित करता है.

डगलस चैनल प्रविष्टि श्रृंखला HP5354 की छवि। एक एंटीना
चित्र 1: आरंभ श्रृंखला एचपी 5354। ए जीएनएसएस रिसीवर प्रणाली के लिए एक फ्लैट नेस्टेड पैच एंटेना है। चित्र स्रोत: टैगलास लिमिटेड)

HP5354. दोहरी बैंड प्रदर्शन के लिए अनुकूलित एक कॉम्पैक्ट, सपाट आकार का एंटीना है जिसका आकार 35 मिमी x 35 मिमी और ऊंचाई 4 मिमी है।यह L1 और L5 बैंड में लंबवत रेडियो संकेतों को कैप्चर करने के लिए तीन पिन के साथ एक 11-पिन सतह-माउंट सिरेमिक पैकेज का उपयोग करता हैइनमें से दो पिन का उपयोग एल1 आवृत्ति बैंड से संकेत प्राप्त करने के लिए किया जाता है और तीसरा पिन एल5 आवृत्ति बैंड से संकेत प्राप्त करने के लिए किया जाता है। शेष आठ पिन ग्राउंड किए जाते हैं।

आउटपुट पर इष्टतम अक्षीय अनुपात और दाएं हाथ के परिपत्र ध्रुवीकरण (RHCP) संकेत प्राप्त करने के लिए, L1 बैंड के दो फ़ीड संकेतों को अनुशंसित हाइब्रिड युग्मक HC125A (चित्रा) का उपयोग करके संयुक्त किया जाता है.2) एचसी125ए फ्लैट (1.5 मिमी ऊंचाई) सतह माउंट पैकेज को अपनाता है, जिसमें कम सम्मिलन हानि और संतुलित आउटपुट आयाम होता है, जो बहु-बैंड जीएनएसएस अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त है।

अनुशंसित हाइब्रिड युग्मक के साथ L1 आवृत्ति बैंड के दो फ़ीड सिग्नल के संयोजन की योजनाबद्ध आरेख
चित्र 2: एल 1 बैंड के दो फ़ीड सिग्नल आरएचसीपी सिग्नल उत्पन्न करते समय इष्टतम अक्षीय अनुपात सुनिश्चित करने के लिए एचसी 125 ए हाइब्रिड युग्मक में संयुक्त हैं। चित्र स्रोतःटैगलास लिमिटेड)

इसके अतिरिक्त, दोहरे फ़ीड-पॉइंट एंटीना को 70 मिमी x 70 मिमी क्षितिज पर समायोजित और परीक्षण किया गया है और एक उत्कृष्ट रेडियोमेट्रिक मानचित्र दिखाता है।यह दो बैंडों में आवृत्ति से संबंधित प्रमुख मापदंडों की पूरी तरह से विशेषता हैइन मापदंडों में रिटर्न हानि, वोल्टेज स्टैंडिंग वेव अनुपात (वीएसडब्ल्यूआर), दक्षता, औसत लाभ, शिखर लाभ, अक्षीय अनुपात, चरण केंद्र शिफ्ट, चरण केंद्र भिन्नता और समूह विलंब शामिल हैं।

डबल फीड पॉइंट एंटीना का एक सपाट आकार है, जिसका व्यापक रूप से उन स्थितियों में उपयोग किया जा सकता है जहां पारंपरिक लेमिनेटेड पैच डिजाइन बहुत भारी और लंबा है। अनुशंसित अनुप्रयोगों में नेविगेशन,औद्योगिक ट्रैकिंग, स्वायत्त वाहन और रोबोटिक्स, साथ ही पहनने योग्य उपकरण, छोटे परिसंपत्ति ट्रैकर्स और सटीक कृषि।

फ्रंट-एंड आरएफ सिग्नल लिंक बनाएं
यद्यपि मल्टी-बैंड जीएनएसएस एंटेना को उपयोगकर्ता के स्वयं के जीएनएसएस फ्रंट-एंड के साथ जोड़ा जा सकता है, लेकिन टीएएल टीएफएम का उपयोग करके सिग्नल लिंक डिजाइन को काफी सरल करता है।100B जीएनएसएस फ्रंट-एंड मॉड्यूल विशेष रूप से मल्टी-फीड पॉइंट पैच एंटीना के लिए डिज़ाइन किया गया.

इस मॉड्यूल में एक दो-स्तरीय कम शोर एम्पलीफायर (LNA) होता है जिसमें सभी आवृत्ति बैंडों में 25 dB से अधिक का लाभ होता है और शोर का आंकड़ा (NF) 3 dB से कम होता है।यह एक SAW/LNA/SWAW/LNA टोपोलॉजी बनाने के लिए LNA के साथ संयोजन के लिए एक सतह ध्वनिक तरंग (SAW) फिल्टर का उपयोग करता है, और एक साथ कम और उच्च आवृत्ति बैंड सिग्नल मार्गों को कम करने के लिए अनावश्यक आउट-ऑफ-बैंड (ओओबी) हस्तक्षेप को रोकने और जीएनएसएस कम शोर एम्पलीफायर या रिसीवर के अधिभार को रोकने के लिए संसाधित करता है।TFM में सावधानीपूर्वक चयनित और रखे गए SAW फिल्टर.100B एक कम 3 डीबीएल शोर आंकड़ा बनाए रखते हुए उत्कृष्ट ओओबी अस्वीकृति प्रदान करता है। यह एकीकृत करने में आसान, सतह-माउंट डिवाइस 20 x 18 मिमी का आकार है और 1.8 से 5.5 वीडीसी की एकल बिजली की आपूर्ति का उपयोग करता है।व्यापक इनपुट वोल्टेज रेंज फ्रंट-एंड मॉड्यूल को अधिकांश जीएनएसएस रिसीवर में आसानी से एकीकृत करने की अनुमति देती है.

उपयोगकर्ता को पूर्ण जीएनएसएस रिसीवर फ्रंट-एंड मॉड्यूल के एकीकरण को समझने में और मदद करने के लिए,टैगलास इंजीनियर ने फ्रंट-एंड सिग्नल पथ के संदर्भ डिजाइन के रूप में एक मूल्यांकन बोर्ड AHPD5354A (चित्र 3) तैयार कियाइस मूल्यांकन बोर्ड में TFM.100B प्रीएम्पलीफायर, फ्लैट हाई परफॉर्मेंस HC125A 3 डीबी हाइब्रिड कपलर और HP5354 एकीकृत है। एक एकल पीसीबी पर एक मल्टीबैंड पैच एंटीना।