发表 2019/02/08
GNSS天线性能比较
背景
天线和GPS接收机中的LNA元件,对接收机最终可用灵敏度至关重要。在没有暗室和专用设备的情况下,很难对每个天线进行绝对测量,但是有一种简单的方法来进行比较评估。 C/No是绝对指标,主要是天线加前端性能。 C/No是1Hz带宽中载波功率与混合信号的噪声功率的比率。该比率定义了GPS接收机的灵敏度限制。无任什么原因C/No值降低,即带宽限制或LNA噪声数值增加,GNSS灵敏度将相应减少。一旦受阻,没有办法恢复C/No。即使额外增益也不管用,因为C和No被同样放大,因此不起作用。 C/No测试就像天线+前端LNA性能的“药物测试”,不可忽悠!比较天线性能(以优势评判)的简单方法是比较标准NMEA $ GPGSV导航电文中特定卫星的C/No值。该导航电文报告每个可视卫星的C/No值,由接收机解调器解算。大多数GNSS芯片制造商提供PC实用程序来显示每个被跟踪卫星的C/No值,通常以条形图表示。这通常需要实用程序用$ GPGSV NMEA命令输出信息。
测试方法
一般来说是在单个接收机上简单地安装要进行比较的天线,并且比较最佳的两个或三个卫星的C / No的报告值。卫星星座在几分钟的过程中会改变,报告值将由于星座变化而变化,并且由于天线不同而不同。重要的是:a)报告值与特定卫星相关,b)序列快速,以及c)重复测量几次。最简单的情况是GPS L1。由于GPS L1信号相对较窄,天线评估简化为几个最佳GPS卫星C/No平均值的比较。对于多星座/多频天线,情况稍微复杂一些,因为测量必须包括多卫星星座和多信号。这可以通过“眼球”观察C/No的条形图值来完成,但更好的方法是使用记录终端软件捕获NMEA输出。
GNSS接收机和要评估的天线应当布置成:a)测试天线必须清楚地看到整个天空,具有相对低的天际线b)接收机被设置为输出NMEA $ GPGSV导航电文(GLONASS为$ GLGSV,Galileo为$ GAGSV,BeiDou为$ GBGSV),c)接收机的串口连接到运行C/No条形图实用程序的计算机(用于目视检查)或具有日志记录的终端实用程序(Hyperterm),d)每个天线放置在临近相同的接地平面(100mm,圆形或正方形是理想的)上,e)被测天线彼此相隔不要小于0.5米(以确保没有耦合),以及f)可能在接收机处非常快速地切换天线。
该方法是将按理想顺序连接每条天线不超过30秒,并在该时间期间记录NMEA数据流。天线更换应该光滑,以便接收机快速重新获取。终端实用程序可以快速记录NMEA输出数据。每条NMEA $ GxGSV导航电文报告天线在最多4个可视卫星的C/No视图(参见下面关于NMEA语句信息范例)。最佳报告参数是高于48dB的特定卫星的数值。具有低C/No值的卫星不能用于比较,因为低信号电平掩盖天线性能。快速重复测量有助于克服报告值的变异性并适应卫星星座的连续变化。记录数据方便以后进行文字整理工作。
NMEA $ GPGSV导航电文格式
$ GPGSV导航电文提供了关于跟踪卫星的详细信息。表單的頂端
$ GPGSV,x,x,xx,xx,xx,xxx,xx,................xx,xx,xxx,xx * hh
GS =可视SV(卫星)数,PRN号,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 =此周期中此类型的电文总数
2 =电文数
3 =可视SV(卫星)总数
4 =(第一颗)卫星PRN号
5 =以度为单位的仰角,最大值为90°
6 =与真北的方位角,000°到359°,
7 = SNR(信噪比),00-99 dB(不跟踪时为零)
8-11 =第二颗SV(卫星)的信息,与字段4-7相同,
12-15 =第三颗SV(卫星)的信息,与字段4-7相同,
16-19 =有关第四颗SV(卫星)的信息,与字段4-7相同
20 =校验和
结果解读
对于多星座接收机,C/No对GLONASS,Galileo和BeiDou具有与GPS L1卫星相同的意义,并且应当将比较GPS-L1与GPS-L1,GLONASS与GLONASS,Galileo与Galileo,和北斗与北斗特定卫星。更好的C/No值减少了GNSS丢星、更好的捕获和更好的整体准确度,因为GNSS水平精度(HDOP)值变小了。以下给出一些预期值,54dB是惊人的,53dB是优秀的,52dB是好的,49/50dB是“(不理想)可接受的”。这些是数值的小差异;降3dB天线差一半。罕有,但是可能遇到报告的所有C/No值都低于48dB的情况,在这种情况下,等待一个小时左右星座改变可能更好。启动时捕获GNSS信号在-143dBm的区域,由于信号易受破坏性干扰和树冠衰减等因素的影响,卫星C/No值相对容易下降到捕获阈值以下,因此天线越好,这种情形越少发生,当然,更好的GNSS接收机将跟踪低电平信号。 在消费产品中,偶尔的瞬时GNSS丢失可能是可以接受的。这种情况,如果低成本亚洲天线的消费观是可以接受的,选择是平常的。如果要求连续可用性,则将在良好的天线和优秀的天线之间选择,并且从比较评估竞争者的C/No开始。 对于精确的GNSS应用,唯一的选择是高质量的双馈天线,另一个考虑因素是天线通常是更大系统非常明显的一部分,并且不可避免地代表了用户设备的质量。在这种情况下,天线外壳的坚固性和外观也可以是保持最终产品形象的标准。
《Accutenna™技术》
Tallysman的Accutenna™技术已证明其能够提供卓越的多路径信号抑制,能提供超越其尺寸和价格的精度。 Accutenna™技术:
•采用Tallysman独特的双馈电平板天线技术
•在整个天线带宽上提供真正的圆形响应
•提供卓越的多路径和交叉极化信号抑制
•预滤波可选,对近带信号额外保护
•适用于仅GPS L1或多星系(GPS,GLONASS,BeiDou和Galileo)
GNSS正在改变。越来越多的接收机能够访问多星系(GPS / GLONASS / BeiDou / Galileo)。从前单馈天线对于单星座/单频率接入完全没有问题,但在今日世界,Tallysman的Accutenna™技术是必要的,以提供您所需的精度。
什么是双馈天线?
双馈天线是两个正交取向的偶极。当每个偶极子接收到的信号相加时,两个信号是90度相移时,能完美地在天线的全带宽上复制圆极化响应。这极大地改善了对交叉极化(多路径)信号的抑制,并因此提供比单馈电天线高得多的精度。
单馈电贴片天线仅在其单谐振频率是圆形的。当载波离开单个谐振频率时,它们越来越呈现椭圆形。因此,当使用单个馈电天线接入两个星座,例如GPS(1575.42MHz)和GLONASS(1602MHz)时,它被调谐到两个频率的中点;通常为1590MHz。结果是GPS和GLONASS信号对于这个天线看起来是椭圆的。因此,当单馈电天线接收GPS和GLONASS信号时,其还接收也是椭圆的交叉极化(多路径)信号。最终结果是统计学上非常差的精度。
图2(左边)说明了这一点。在1590MHz的调谐频率下,单馈电天线具有约25dB的交叉极化信号抑制,但在中心频率1575.42MHz和1602MHz处仅有约5dB的抑制。
GNSS接收机有赖天线呈现的信号质量。没有接收机可以完全减轻弱天线的影响。
图2(右边)很好地使用说明了Accutenna™技术的效果,在整个带宽上提供了圆形响应。在两个中心频率处的交叉极化抑制明显更好:在1575.42MHz大约25dB,在1602MHz大约20dB。
Tallysman的Accutenna™技术被应用于许多天线。该技术证明了其对于多径抑制的优越性,其为接收机提供了最佳机会,可靠精确地报告位置坐标,如在Accutenna ™技术的独立并行测试中贴片天线同时访问GPS L1和GLONASS G1,而不是单个反馈。
文: 深圳市海和利创新科技有限公司 图及英文原文:Tallysman Inc
Tallysman发布竞争性产品TW2920/ TW2940 / TW2926,TW3150/TW3152,VP6000
发表2015/12/02
加拿大Tallysman公司发布TW2920(35dB增益)、TW2940(40dB增益)和TW2926(内置天线28dB增益)产品,覆盖GNSS频率从1559Mhz到1610Mhz(GPSL1, GLONASS G1, Galileo E1,和北斗B1)以及L频率差分服务从1525Mhz到1559Mhz。采用Tallysman公司Accutenna专利技术,高多路径抑制,低轴比,紧相位中心误差;更小、更轻、更低成本,比市场上达不到承诺性能的天线更佳!替代Antcom G3系列天线,性能比较如下:
TW3150/TW3152 - 50dB/3级滤波GPS L1授时天线,适合长电缆通信基站授时天线。 替代PCTel (MaxRad) GPS-TMG-50N授时天线,同样性能,更轻、更低功耗、更低价格。 IP67和军标MIL-STD-801F Section 509.4;RoHS和REACH。
VP6000
NGS、GEO++认证全能型天线 VP6000系列天线:
VP6000覆盖所有GNSS频率;
VP6300覆盖所以GNSS频率, 除了B3和E6;
VP6200覆盖L1/L2, G1/G2, B1/B2,和 E1 (加上L频段修正).
VP6200天线 VP6200天线替代Hemisphere A42、NovAtel GPS-702-GG等。 (蓝色强调的部分表示是同组中最强性能。)
VP6300天线
VP6300天线替代Hemisphere A42、NovAtel GPS-703-GG等。蓝色强调的部分表示是同组中最强性能。
VP6000天线
VP6000天线替代Leica AR20、NovAtel GPS-704WB、Trimble Zephyr 2等。蓝色强调的部分表示是同组中最强性能。
市面上几款典型的参考站天线,包括拓扑康PG-S1、诺瓦泰GPS-704WB、Javad TriAnt、Hemisphere A52、NavExperience 3G+C、华信CSX601A,压轴的是Tallysman的VP6000全能型天线,集中了强者和市场主流。你有更好选择吗?参照性能对照一览表,供参考。
蓝色强调的部分表示是同组中最强性能。
市面上几款典型的的大地测量天线,包括诺瓦泰GNSS750、天宝Zephyr 2、Ashtech ChokeRing(扼流圈天线)、拓扑康PN-A5、莱卡AR20、华信HX GG486A,压轴的是Tallysman的VP6000全能型天线,集中了强者和市场主流。你有更好选择吗?参照性能对照一览表,供参考。
蓝色强调的部分表示是同组中最强性能。
NGS天线---VP6000、TW3870
发表 2015/10/07
VP6000:北美著名研究型大学 阿尔伯塔大学(University of Alberta)悉心开发11年,与Tallysman合作推出全能型差分参考站与大地测量天线VP6000,填补了市场VP6000全能型参考站天线,NGS认证空缺。
VeraPhase™专利技术,提供了极低的轴比、覆盖所有频率,包括GPS L1/L2/L5, GLONASS G1/G2/G3, Galileo E1/E2/E5a/E5b/E6, BeiDou B1/B2/B3, WAAS, EGNOS, QZSS, Gagan, TerraStar,OmniSTAR, StarFire所有频率(1164~1300 MHz and 1559~1610 MHz) plus L-Band correction services (1525~1559 MHz)。NGS认证。 NGS认证:http://www.ngs.noaa.gov/ANTCAL/LoadFile?file=TWIVP6000_NONE.atx。 The VP6000 covers all GNSS frequencies; VP6300 covers all GNSS frequencies, except B3 and E6; VP6200 provides coverage of L1/L2, G1/G2, B1/B2, and E1 (plus L-band correction).
TW3870:支持GPS L1/L2, GLONASS G1/G2, Galileo E1, BeiDou B1,和SBAS (WAAS, EGNOS & MSAS)所有频段的 TW3870多频GNSS天线,NGS认证GNSS天线,NGS认证。
著名的GeoCue公司应用实例,在崎岖峡谷、城市环境,小型无人机3D影像达到RTK精度。 GEOCUE appllied TW3870 for sUAVs maping mission for RTK grade positioning. See attached Case Sutdy-GeoConnexion Spet 2015-Where Are We? IN THE THIRD OF HIS SERIES LOOKING AT GETTING THE MOST FROM UAVS, LEWIS GRAHAM REPORTS ON HIS EXPERIMENTS IN USING ON-BOARD TECHNOLOGIES TO OBTAIN SURVEY GRADE POSITIONING INFORMATION. We provide custom tuning service for customer's housing and ground plane, to establish a "goldstandard". This "goldstandard" is kept on file and used to set the benchmark for every antenna we will build for the customer in the future. For example 5MHzhigher than the appropriate tuning. NGS认证:http://www.ngs.noaa.gov/ANTCAL/LoadFile?file=TWI3870%2BGP_NONE.atx。 提供定制服务,按照客户设备外壳与地进行调谐最高可提高5Mhz,金码标准供货。