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

1980 के दशक के अंत में, ग्लोबल पोजिशनिंग सिस्टम (जीपीएस) को सफलतापूर्वक संयुक्त राज्य अमेरिका में वाणिज्यिक संचालन में लाया गया। इससे प्रेरित होकर,दुनिया के कई अन्य देशों ने भी जीपीएस के अपने संस्करण विकसित किए और लॉन्च किए।, जिसे सामूहिक रूप से ग्लोबल नेविगेशन सैटेलाइट सिस्टम (जीएनएसएस) के रूप में जाना जाता है। पिछले 25 वर्षों में, जीएनएसएस तकनीक लगातार विकसित हुई है और परस्पर जुड़े विश्व में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है। आजकल,जीएनएसएस में यूरोपीय संघ से गैलीलियो शामिल है, रूस से ग्लोनास, चीन से बीडू, भारत से आईआरएनएसएस / नौसेना, और जापान से क्यूजेडएसएस। पारंपरिक जीपीएस रिसीवर की तुलना में जो केवल जीपीएस उपग्रह प्रणालियों का उपयोग करते हैं,जीएनएसएस रिसीवर सिस्टम कई उपग्रह नक्षत्रों के साथ समन्वय में काम करने के लिए कई आवृत्ति बैंड का उपयोग करते हैं, उच्च सटीकता और विश्वसनीयता प्राप्त करना।

एंटीना रिसीवर का एक महत्वपूर्ण घटक है, जो उपग्रहों द्वारा उत्सर्जित कमजोर रेडियो संकेतों को कैप्चर करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है ताकि उपयोगकर्ता का सटीक स्थान, नेविगेशन और समय निर्धारित किया जा सके।अतः, जीएनएसएस रिसीवर को कई आवृत्ति बैंडों का उपयोग करने की आवश्यकता होती है, जो अंतरिक्ष में विभिन्न उपग्रह नेविगेशन प्रणालियों द्वारा प्रेषित निम्न और उच्च रेडियो आवृत्ति (आरएफ) बैंडों के अनुरूप हैं।जीएनएसएस रिसीवरों द्वारा कवर किए जाने वाले आवृत्ति बैंड और आवृत्तियों का सारांश इस प्रकार हैः:

L1, E1 और B1 आवृत्ति बैंड की आवृत्ति सीमा 1559 MHz से 1610 MHz है
L2, E6, B3 और L6 आवृत्ति बैंड की आवृत्ति सीमा 1217 MHz से 1300 MHz है
L5, E5, B2 और L3 आवृत्ति बैंड की आवृत्ति सीमा 1164 MHz से 1217 MHz है
इसलिए, जीएनएसएस रिसीवर ब्रॉडबैंड या मल्टीबैंड एंटेना का उपयोग करते हैं जो विभिन्न अंतरिक्ष उपग्रह नेटवर्क द्वारा उपयोग किए जाने वाले कई आवृत्ति रेंज को संभाल सकते हैं।मल्टी बैंड आवृत्तियों का उपयोग जीएनएसएस रिसीवर प्रणालियों की स्थिति निर्धारण सटीकता और विश्वसनीयता में सुधार कर सकता है, सिग्नल त्रुटियों और हस्तक्षेप को कम करता है, और GNSS एंटेना को व्यापक और कठोर वातावरण में उत्कृष्ट प्रदर्शन प्रदान करने में सक्षम बनाता है।

मल्टी बैंड नेस्टेड पैच एंटेना
आरंभिक जीपीएस रिसीवर प्रणालियों में बड़े और भारी स्टैक किए गए एंटीनाओं के उपयोग के कारण, जो मूल्यवान स्थान ले रहे थे, हाल के वर्षों में कॉम्पैक्ट और सपाट समाधानों की उच्च मांग रही है।आधुनिक जीएनएसएस आरएफ फ्रंट-एंड मॉड्यूल की आवश्यकताओं को कुशलतापूर्वक और लागत प्रभावी ढंग से पूरा करने के लिए, Taoglas लिमिटेड ने अत्यधिक सीमित और सटीक अनुप्रयोगों के लिए एक उत्कृष्ट एंटीना प्रौद्योगिकी डिजाइन और विकसित की है। कंपनी की आरंभ श्रृंखला HP5354।ए एक निष्क्रिय पैच एंटीना है जिसमें 1160 मेगाहर्ट्ज से 1610 मेगाहर्ट्ज तक के कई आवृत्ति बैंड हैं, स्थिति सटीकता, मजबूती और विश्वसनीयता में सुधार के लिए बनाया गया है। यह अभिनव सिरेमिक नेस्टेड पैच एंटीना तकनीक को अपनाता है,एकल आवृत्ति जीपीएस एंटेना के समान बाहरी आयामों के भीतर दो एंटेना को एम्बेड करना (चित्र 1)इस प्रकार, यह बीडौ (बी1/बी2ए), जीपीएस/क्यूजेडएसएस (एल1/एल5), ग्लोनास (जी1) और गैलीलियो (ई1/ई5ए) आवृत्ति बैंड (आईआरएनएसएस/नेविक (एल5) सहित) के लिए अनुकूलित ध्रुवीकरण लाभ सुनिश्चित कर सकता है।यह किसी भी स्थान पर विभिन्न अनुप्रयोगों के साथ संगतता सुनिश्चित करता है.

HP5354 की छवि। ताओ ग्लास कंपनी लिमिटेड की प्रवेश स्तर श्रृंखला में एक एंटीना
चित्र 1: आरंभिक श्रृंखला एचपी5354। ए जीएनएसएस रिसीवर सिस्टम के लिए उपयोग किया जाने वाला एक फ्लैट नेस्टेड पैच एंटीना है। (छवि स्रोतः ताओग्लास लिमिटेड)

HP5354। A को दोहरी बैंड प्रदर्शन के लिए अनुकूलित किया गया है और यह 35 मिमी x 35 मिमी के आयामों और 4 मिमी की ऊंचाई के साथ एक कॉम्पैक्ट और सपाट एंटीना है। इसमें 11 पिन सतह माउंट सिरेमिक पैकेज है,L1 और L5 आवृत्ति बैंड में लंबवत रेडियो संकेतों को पकड़ने के लिए उपयोग किए जाने वाले तीन पिन के साथइन तीनों पिनों में से दो का उपयोग L1 आवृत्ति बैंड में संकेत प्राप्त करने के लिए किया जाता है, और तीसरे पिन का उपयोग L5 आवृत्ति बैंड में संकेत प्राप्त करने के लिए किया जाता है। शेष आठ पिन ग्राउंड हैं।

आउटपुट अंत में इष्टतम अक्षीय अनुपात और दाएं हाथ के परिपत्र ध्रुवीकृत (RHCP) संकेत प्राप्त करने के लिए,दो इनपुट सिग्नल L1 आवृत्ति बैंड में अनुशंसित हाइब्रिड युग्मक HC125A (चित्र 2) का उपयोग करके संयुक्त हैं. एचसी125ए एक सपाट (1.5 मिमी ऊंचा) सतह माउंट पैकेज को अपनाता है, जिसमें कम सम्मिलन हानि और संतुलित आउटपुट आयाम होता है, जो मल्टी बैंड जीएनएसएस अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।

एल 1 आवृत्ति बैंड में दो इनपुट संकेतों को संयोजित करने के लिए अनुशंसित हाइब्रिड युग्मक का उपयोग करने की योजनाबद्ध आरेख
चित्र 2: आरएचसीपी सिग्नल उत्पन्न करते समय इष्टतम अक्ष अनुपात सुनिश्चित करने के लिए एचसी125ए हाइब्रिड युग्मक में एल 1 आवृत्ति बैंड के दो इनपुट सिग्नल को मिलाया जाता है। (छवि स्रोतः ताओग्लास लिमिटेड)

इसके अतिरिक्त, दो बार खिलाए जाने वाले बिंदु एंटेना को 70 मिमी x 70 मिमी के ग्राउंड प्लेन पर ट्यून और परीक्षण किया गया है, और उत्कृष्ट विकिरण पैटर्न दिखाया गया है।यह दो आवृत्ति बैंड में आवृत्ति से संबंधित प्रमुख मापदंडों की व्यापक रूप से विशेषता हैइन मापदंडों में रिटर्न हानि, वोल्टेज स्टैंडिंग वेव अनुपात (वीएसडब्ल्यूआर), दक्षता, औसत लाभ, शिखर लाभ, अक्षीय अनुपात, चरण केंद्र ऑफसेट, चरण केंद्र भिन्नता और समूह विलंब शामिल हैं।

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

फ्रंट-एंड आरएफ सिग्नल चेन का निर्माण
यद्यपि मल्टी बैंड जीएनएसएस एंटीना को उपयोगकर्ता के स्वयं के जीएनएसएस फ्रंट-एंड के साथ जोड़ा जा सकता है, लेकिन टैगलास टीएफएम का उपयोग करके सिग्नल श्रृंखला के डिजाइन को काफी सरल करता है।100 ए जीएनएसएस फ्रंट-एंड मॉड्यूल विशेष रूप से मल्टी फ़ीड पॉइंट पैच एंटेना के लिए डिज़ाइन किया गया.

इस मॉड्यूल में एक दो-चरण कम शोर एम्पलीफायर (LNA) शामिल है जिसमें सभी आवृत्ति बैंड में 25 डेसिबल (dB) से अधिक का लाभ और शोर का आंकड़ा (NF) 3 dB से कम है।यह एक SAW/LNA/SAW/LNA टोपोलॉजी बनाने के लिए LNA के साथ संयुक्त सतह ध्वनिक तरंग (SAW) फिल्टर का उपयोग करता है, कम आवृत्ति और उच्च आवृत्ति संकेत पथों को संसाधित करते हुए अनावश्यक आउट-ऑफ-बैंड (ओओबी) हस्तक्षेप को दबाने और जीएनएसएस कम शोर एम्पलीफायरों या रिसीवरों के अधिभार को रोकने के लिए।TFM में SAW फ़िल्टर.100ए को ध्यान से चुना गया है और 3 डीबी के कम शोर के आंकड़े को बनाए रखते हुए उत्कृष्ट ओओबी दमन करने के लिए रखा गया है।यह आसानी से एकीकृत सतह माउंट डिवाइस माप 20 × 18 मिमी है और 1 से लेकर एक एकल बिजली की आपूर्ति द्वारा संचालित है.8 से 5.5 वीडीसी. व्यापक इनपुट वोल्टेज रेंज फ्रंट-एंड मॉड्यूल को अधिकांश जीएनएसएस रिसीवर में आसानी से एकीकृत करने में सक्षम बनाता है।