Il diagramma di radiazione di un'antenna GNSS è definito dalla capacità dell'antenna di irradiare o ricevere potenza di segnale in diverse direzioni. Questo schema influisce direttamente sulla qualità del segnale e sulla precisione del posizionamento. Le antenne GNSS sono progettate per ricevere segnali dai satelliti in tutto il cielo.
In primo luogo, l'antenna GNSS ideale ha un diagramma di radiazione omnidirezionale sul piano azimutale. Questo garantisce una sensibilità uniforme in tutte le direzioni orizzontali. Inoltre, presenta un diagramma emisferico nel piano di elevazione per coprire il cielo visibile.
La fase successiva prevede che l'antenna riceva i segnali satellitari deboli da angoli di elevazione elevati rispetto all'orizzonte. Pertanto, deve fornire un forte guadagno verso lo zenit. Ciò consente di massimizzare la potenza del segnale proveniente dai satelliti in posizione direttamente sopraelevata. Tuttavia, è importante notare che il guadagno diminuisce in genere ad angoli di elevazione inferiori. I progettisti controllano questo compromesso per ridurre la ricezione di segnali indesiderati. Si tenga presente che i segnali riflessi dagli edifici o dal terreno possono causare errori di multipath. Le antenne con guadagno ridotto all'orizzonte possono aiutare a respingere queste riflessioni.
Inoltre, il piano di massa dell'antenna svolge un ruolo fondamentale. Questo ha un impatto significativo sul diagramma di radiazione, con il risultato che la ricezione del segnale verso il basso viene soppressa. È stato dimostrato che un piano di massa ben progettato migliora la simmetria del pattern e riduce la distorsione del segnale.
Inoltre, i professionisti qualificati utilizzano spesso antenne choke ring e patch nelle applicazioni GNSS di precisione. Queste antenne forniscono modelli di radiazione stabili e riducono le interferenze multipath. I test dimostrano che mantengono un guadagno costante in vari angoli di elevazione. È fondamentale garantire la stabilità del diagramma di radiazione per facilitare misure di fase precise. Qualsiasi distorsione o asimmetria può introdurre distorsioni nella stima della posizione. Pertanto, i ricevitori GNSS ad alta precisione utilizzano antenne calibrate con caratteristiche di radiazione note.
Applicazioni reali
In ambienti dinamici, la coerenza del diagramma di radiazione è essenziale per un tracciamento affidabile. Ad esempio, nel contesto degli UAV o delle piattaforme mobili, un pattern stabile è fondamentale per ridurre al minimo le cadute del segnale.
Nel rilevamento del territorio e nella geodesia, le antenne con pattern stabile aiutano a ottenere una precisione centimetrica. Gli UAV hanno bisogno di antenne che continuino a tracciare i satelliti durante le virate e i movimenti veloci. In agricoltura, le macchine utilizzano antenne con un'ampia copertura per mantenere la precisione vicino all'orizzonte.
Sulle navi, le antenne riducono i riflessi del segnale dall'acqua. Gli aerei hanno bisogno di antenne che ricevano segnali forti dai satelliti sopra le loro teste.
Le stazioni di temporizzazione utilizzano schemi stabili per mantenere sincronizzate le reti di telecomunicazione e di alimentazione. Le auto a guida autonoma si affidano a una copertura uniforme per evitare perdite di segnale nelle città.
I sistemi militari utilizzano modelli di antenna speciali per bloccare le interferenze e concentrarsi sui segnali satellitari. In tutti questi casi, lo schema dell'antenna aiuta a mantenere i segnali forti, a ridurre gli errori e a migliorare la precisione GNSS in ambienti diversi.