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        GNSS天線性能比較

        發布日期:2022-07-22??來源:Tallysman??作者:Tallysman我要投稿我要評論
         背景
        天線和GPS接收機中的LNA元件,對接收機最終可用靈敏度至關重要。在沒有暗室和專用設備的情況下,很難對每個天線進行絕對測量,但是有一種簡單的方法來進行比較評估。 C/No是絕對指標,主要是天線加前端性能。 C/No是1Hz帶寬中載波功率與混合信號的噪聲功率的比率。該比率定義了GPS接收機的靈敏度限制。無任什么原因C/No值降低,即帶寬限制或LNA噪聲數值增加,GNSS靈敏度將相應減少。一旦受阻,沒有辦法恢復C/No。即使額外增益也不管用,因為C和No被同樣放大,因此不起作用。 C/No測試就像天線+前端LNA性能的“藥物測試”,不可忽悠!比較天線性能(以優勢評判)的簡單方法是比較標準NMEA $ GPGSV導航電文中特定衛星的C/No值。該導航電文報告每個可視衛星的C/No值,由接收機解調器解算。大多數GNSS芯片制造商提供PC實用程序來顯示每個被跟蹤衛星的C/No值,通常以條形圖表示。這通常需要實用程序用$ GPGSV NMEA命令輸出信息。
         
        測試方法
        一般來說是在單個接收機上簡單地安裝要進行比較的天線,并且比較最佳的兩個或三個衛星的C / No的報告值。衛星星座在幾分鐘的過程中會改變,報告值將由于星座變化而變化,并且由于天線不同而不同。重要的是:a)報告值與特定衛星相關,b)序列快速,以及c)重復測量幾次。最簡單的情況是GPS L1。由于GPS L1信號相對較窄,天線評估簡化為幾個最佳GPS衛星C/No平均值的比較。對于多星座/多頻天線,情況稍微復雜一些,因為測量必須包括多衛星星座和多信號。這可以通過“眼球”觀察C/No的條形圖值來完成,但更好的方法是使用記錄終端軟件捕獲NMEA輸出。
         
        GNSS接收機和要評估的天線應當布置成:a)測試天線必須清楚地看到整個天空,具有相對低的天際線b)接收機被設置為輸出NMEA $ GPGSV導航電文(GLONASS為$ GLGSV,Galileo為$ GAGSV,BeiDou為$ GBGSV),c)接收機的串口連接到運行C/No條形圖實用程序的計算機(用于目視檢查)或具有日志記錄的終端實用程序(Hyperterm),d)每個天線放置在臨近相同的接地平面(100mm,圓形或正方形是理想的)上,e)被測天線彼此相隔不要小于0.5米(以確保沒有耦合),以及f)可能在接收機處非??焖俚厍袚Q天線。
         
        該方法是將按理想順序連接每條天線不超過30秒,并在該時間期間記錄NMEA數據流。天線更換應該光滑,以便接收機快速重新獲取。終端實用程序可以快速記錄NMEA輸出數據。每條NMEA $ GxGSV導航電文報告天線在最多4個可視衛星的C/No視圖(參見下面關于NMEA語句信息范例)。最佳報告參數是高于48dB的特定衛星的數值。具有低C/No值的衛星不能用于比較,因為低信號電平掩蓋天線性能??焖僦貜蜏y量有助于克服報告值的變異性并適應衛星星座的連續變化。記錄數據方便以后進行文字整理工作。
         
        NMEA $ GPGSV導航電文格式
        $ GPGSV導航電文提供了關于跟蹤衛星的詳細信息。
        $ GPGSV,x,x,xx,xx,xx,xxx,xx,................xx,xx,xxx,xx * hh
        GS =可視SV(衛星)數,PRN號,仰角,方位角和SNR值。
        $ GPGSV,3,1,11,03,12,174,,06,20,159,13,14,315,14,02,139,* 7C
        1 =此周期中此類型的電文總數
        2 =電文數
        3 =可視SV(衛星)總數
        4 =(第一顆)衛星PRN號
        5 =以度為單位的仰角,最大值為90°
        6 =與真北的方位角,000°到359°,
        7 = SNR(信噪比),00-99 dB(不跟蹤時為零)
        8-11 =第二顆SV(衛星)的信息,與字段4-7相同,
        12-15 =第三顆SV(衛星)的信息,與字段4-7相同,
        16-19 =有關第四顆SV(衛星)的信息,與字段4-7相同
        20 =校驗和
         
        結果解讀
        對于多星座接收機,C/No對GLONASS,Galileo和BeiDou具有與GPS L1衛星相同的意義,并且應當將比較GPS-L1與GPS-L1,GLONASS與GLONASS,Galileo與Galileo,和北斗與北斗特定衛星。更好的C/No值減少了GNSS丟星、更好的捕獲和更好的整體準確度,因為GNSS水平精度(HDOP)值變小了。以下給出一些預期值,54dB是驚人的,53dB是優秀的,52dB是好的,49/50dB是“(不理想)可接受的”。這些是數值的小差異;降3dB天線差一半。罕有,但是可能遇到報告的所有C/No值都低于48dB的情況,在這種情況下,等待一個小時左右星座改變可能更好。啟動時捕獲GNSS信號在-143dBm的區域,由于信號易受破壞性干擾和樹冠衰減等因素的影響,衛星C/No值相對容易下降到捕獲閾值以下,因此天線越好,這種情形越少發生,當然,更好的GNSS接收機將跟蹤低電平信號。 在消費產品中,偶爾的瞬時GNSS丟失可能是可以接受的。這種情況,如果低成本亞洲天線的消費觀是可以接受的,選擇是平常的。如果要求連續可用性,則將在良好的天線和優秀的天線之間選擇,并且從比較評估競爭者的C/No開始。 對于精確的GNSS應用,唯一的選擇是高質量的雙饋天線,另一個考慮因素是天線通常是更大系統非常明顯的一部分,并且不可避免地代表了用戶設備的質量。在這種情況下,天線外殼的堅固性和外觀也可以是保持最終產品形象的標準。
         
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        本文鏈接:http://www.4njk7a.cn/tech/202207/22/1104.html
        標簽:??GPS天線;性能比較;挑選
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