GNSSアンテナは、GNSS受信機と地球を周回する航法衛星群との間の主要なインターフェースとして機能することにより、衛星ベースの測位システムにおいて中心的な役割を果たします。これらのアンテナは、GPS、Galileo、GLONASS、BeiDouなどのGNSS衛星から送信される微弱な無線信号をキャプチャし、処理のために受信機に送信します。高品質のGNSSアンテナがなければ、最先端のナビゲーションシステムであっても効果的に機能しません。測位データの性能、精度、信頼性はアンテナの品質と特性に大きく依存しており、航空や農業から測量や防衛まで、幅広いアプリケーションにおいて不可欠なコンポーネントとなっています。
GNSSアンテナは、空のさまざまな場所にある複数の衛星から届く信号を検出する必要があります。これらの信号はLバンドの周波数範囲で送信され、通常-130 dBm程度の非常に低い電力で地球に到達します。これらの信号は微弱であるため、GNSSアンテナは、クリーンな信号を受信するために、高感度、低ノイズ、および正確なフィルタリングを必要とします。この段階での歪みや損失は、位置とタイミングの精度に直接影響します。
GNSSアンテナの性能を定義する重要な機能がいくつかあります。まず、目的の衛星コンステレーションと周波数帯域をサポートする必要があります。デュアル周波数アンテナは、システム設計に基づいて、L1とL2、またはL1とL5の帯域からの信号を受信します。マルチコンステレーションのサポートにより、アンテナはより多くの衛星を追跡できます。これにより、信号の可用性が向上し、都市部の峡谷や森林での測位誤差が軽減されます。
もう1つの重要な特性は、位相中心の安定性です。位相中心とは、信号の発信源となるアンテナ内の点のことを指します。測地測量や基準局などの高精度アプリケーションでは、位相中心のわずかな変動でも大きな位置誤差が生じる可能性があります。高品質のGNSSアンテナは、すべての周波数と到来角にわたって安定した位相中心を維持し、経時的に一貫性のある信頼性の高い測定を保証します。
ゲインおよび放射パターン
アンテナゲインと放射パターンも性能に大きく影響します。アンテナは、特に信号が大気中をより長く伝搬し、減衰が大きくなる低い仰角で、空全体にわたって十分なゲインを提供する必要があります。理想的なGNSSアンテナは、空のドーム全体で衛星からの均一な信号受信を保証する無指向性の半球パターンを備えています。また、データが受信機に到達する前に、信号対雑音比を改善するための組み込みフィルタリングと低ノイズ増幅も含まれています。
GNSSアンテナは、マルチパスや無線周波数干渉（RFI）などの不要な信号も除去する必要があります。マルチパスは、GNSS信号が建物、車両、水などの表面で反射してからアンテナに到達するときに発生します。これらの反射は、信号の遅延と歪みを引き起こし、測位精度を低下させます。高度なアンテナ設計では、グランドプレーン、チョークリング、または信号処理技術を使用して、マルチパス効果を抑制します。さらに、多くのアンテナには、近くの送信機からのRFIから保護するための狭帯域フィルタと低ノイズアンプ（LNA）が含まれており、クリーンで信頼性の高い信号取得を保証します。
GNSSアンテナとそのアプリケーション
GNSSアプリケーションが異なれば、必要なアンテナのタイプも異なります。測量およびマッピングの専門家は、センチメートルレベルの精度を実現するために、チョークリングまたはマルチバンド機能を備えた高精度測地アンテナをよく使用します。これらのアンテナは通常、三脚または固定ステーションに取り付けられ、マルチパスを除去するための堅牢なシールドを備えています。対照的に、自動車およびUAVアプリケーションでは、サイズ、重量、および電力効率が優先されます。これらのプラットフォームは、性能とフォームファクタのバランスが取れたコンパクトなパッチまたはヘリックスアンテナを使用します。海洋および航空環境では、振動、湿気、および極端な温度に耐える堅牢なアンテナが必要であり、多くの場合、船舶または航空機の外部に取り付けられます。
防衛および航空宇宙アプリケーションでは、GNSSアンテナは、困難で競争の激しい環境で動作する必要があります。軍用グレードのアンテナには、干渉源にヌルを向けることができる制御受信パターンアンテナ（CRPA）など、妨害防止またはスプーフィング防止機能が含まれていることがよくあります。これらの高度なアンテナは、敵対的な環境でも中断のない測位とタイミングを保証するのに役立ちます。
設置と配置もアンテナの性能に影響します。最良の結果を得るには、アンテナは、信号を遮断または反射する可能性のある障害物のない、空の見晴らしの良い場所に設置する必要があります。モバイルプラットフォームでは、性能の低下を防ぐために、防振、安全な取り付け、および電磁適合性（EMC）も考慮する必要があります。ケーブルの長さとコネクタの品質も信号の完全性に影響を与える可能性があるため、適切な選択とメンテナンスが不可欠です。
GNSS技術の進化に伴い、アンテナの機能も進化しています。 Galileo E5やGPS L5などの新しい信号により、最新のアンテナでサポートされる周波数範囲が拡大しました。これらのアンテナは、より優れた信号分離を提供するようになりました。 RTK、PPP、およびGNSS+INSフュージョンの需要の高まりにより、アンテナの精度に対するニーズが高まっています。ユーザーは現在、GNSSアンテナに、より高い一貫性と精度を期待しています。