GNSS 안테나는 GNSS 수신기와 지구 궤도를 도는 내비게이션 위성 간의 주요 인터페이스 역할을 함으로써 위성 기반 위치 측정 시스템에서 중심적인 역할을 합니다. 이러한 안테나는 GPS, Galileo, GLONASS 및 BeiDou와 같은 GNSS 위성에서 전송되는 약한 무선 신호를 캡처하여 처리를 위해 수신기로 전달합니다. 고품질 GNSS 안테나가 없으면 가장 진보된 내비게이션 시스템도 효과적으로 작동할 수 없습니다. 위치 측정 데이터의 성능, 정확성 및 신뢰성은 안테나의 품질과 특성에 크게 좌우되므로 항공 및 농업에서 측량 및 국방에 이르기까지 광범위한 애플리케이션에서 중요한 구성 요소입니다.
GNSS 안테나는 하늘의 여러 위치에 있는 여러 위성에서 도착하는 신호를 감지해야 합니다. 이러한 신호는 L-대역 주파수 범위에서 전송되며 일반적으로 약 -130dBm의 매우 낮은 전력으로 지구에 도달합니다. 이러한 신호의 약한 특성으로 인해 GNSS 안테나는 깨끗한 신호 수신을 보장하기 위해 높은 감도, 낮은 노이즈 및 정확한 필터링가 필요합니다. 이 단계에서의 왜곡 또는 손실은 위치 및 타이밍 솔루션의 정확도에 직접적인 영향을 미칩니다.
GNSS 안테나의 성능을 정의하는 몇 가지 주요 기능이 있습니다. 첫째, 원하는 위성 별자리와 주파수 대역을 지원해야 합니다. 이중 주파수 안테나는 시스템 설계에 따라 L1 및 L2 또는 L1 및 L5 대역에서 신호를 수신합니다. 다중 별자리 지원을 통해 안테나는 더 많은 위성을 추적할 수 있습니다. 이를 통해 신호 가용성이 향상되고 도시 협곡과 숲에서 위치 측정 오류가 줄어듭니다.
또 다른 중요한 특성은 위상 중심 안정성입니다. 위상 중심은 신호가 시작되는 것처럼 보이는 안테나 내의 지점입니다. 측지 측량 또는 기준국과 같은 고정밀 애플리케이션에서는 위상 중심의 작은 변화조차도 상당한 위치 측정 오류를 일으킬 수 있습니다. 고품질 GNSS 안테나는 모든 주파수와 도착 각도에서 안정적인 위상 중심을 유지하여 시간이 지남에 따라 일관되고 안정적인 측정을 보장합니다.
이득 및 방사 패턴
안테나 이득 및 방사 패턴도 성능에 중요한 역할을 합니다. 안테나는 특히 신호가 대기를 통해 더 긴 경로를 이동하고 더 많은 감쇠를 겪는 낮은 고도 각도에서 전체 하늘에서 충분한 이득을 제공해야 합니다. 이상적인 GNSS 안테나는 하늘 돔 전체의 위성에서 균일한 신호 수신을 보장하는 전방향, 반구형 패턴을 가지고 있습니다. 또한 데이터가 수신기에 도달하기 전에 신호 대 잡음비를 개선하기 위해 내장된 필터링 및 저잡음 증폭이 포함되어 있습니다.
GNSS 안테나는 또한 다중 경로 및 무선 주파수 간섭(RFI)과 같은 원치 않는 신호를 거부해야 합니다. 다중 경로는 GNSS 신호가 안테나에 도달하기 전에 건물, 차량 또는 물과 같은 표면에서 반사될 때 발생합니다. 이러한 반사는 위치 측정 정확도를 떨어뜨리는 신호 지연 및 왜곡을 생성합니다. 고급 안테나 설계는 접지면, 초크 링 또는 신호 처리 기술을 사용하여 다중 경로 효과를 억제합니다. 또한 많은 안테나에는 인접 송신기의 RFI로부터 보호하기 위해 협대역 필터와 저잡음 증폭기(LNA)가 포함되어 있어 깨끗하고 안정적인 신호 획득을 보장합니다.
GNSS 안테나 및 해당 애플리케이션
다양한 GNSS 애플리케이션에는 다양한 유형의 안테나가 필요합니다. 측량 및 매핑 전문가는 종종 센티미터 수준의 정확도를 달성하기 위해 초크 링 또는 다중 대역 기능을 갖춘 고정밀 측지 안테나를 사용합니다. 이러한 안테나는 일반적으로 삼각대 또는 고정 스테이션에 장착되며 다중 경로를 제거하기 위한 강력한 차폐 기능을 갖추고 있습니다. 대조적으로 자동차 및 UAV 애플리케이션은 크기, 무게 및 전력 효율성을 우선시합니다. 이러한 플랫폼은 성능과 폼 팩터 간의 균형을 잘 제공하는 소형 패치 또는 헬릭스 안테나를 사용합니다. 해양 및 항공 환경에는 진동, 습기 및 극한의 온도를 견딜 수 있는 견고한 안테나가 필요하며, 종종 선박 또는 항공기 외부에 장착됩니다.
국방 및 항공우주 애플리케이션에서 GNSS 안테나는 까다롭고 경쟁적인 환경에서 작동해야 합니다. 군용 등급 안테나에는 종종 간섭 소스 방향으로 널을 조종할 수 있는 제어된 수신 패턴 안테나(CRPA)와 같은 재밍 방지 또는 스푸핑 방지 기능이 포함되어 있습니다. 이러한 고급 안테나는 적대적인 환경에서도 중단 없는 위치 측정 및 타이밍을 보장하는 데 도움이 됩니다.
설치 및 배치도 안테나 성능에 영향을 미칩니다. 최상의 결과를 얻으려면 안테나가 신호를 차단하거나 반사할 수 있는 장애물이 없는 하늘을 깨끗하게 볼 수 있어야 합니다. 모바일 플랫폼에서는 성능 저하를 방지하기 위해 진동 격리, 안전한 장착 및 전자기 호환성(EMC)도 고려해야 합니다. 케이블 길이와 커넥터 품질도 신호 무결성에 영향을 미칠 수 있으므로 적절한 선택과 유지 관리가 필수적입니다.
GNSS 기술이 발전함에 따라 안테나의 기능도 발전합니다. Galileo E5 및 GPS L5와 같은 새로운 신호는 최신 안테나에서 지원하는 주파수 범위를 확장했습니다. 이러한 안테나는 이제 더 나은 신호 격리를 제공합니다. RTK, PPP 및 GNSS+INS 융합에 대한 수요 증가는 안테나 정밀도에 대한 필요성을 증가시킵니다. 사용자는 이제 GNSS 안테나에서 더 높은 일관성과 정확도를 기대합니다.