Das Strahlungsdiagramm einer GNSS-Antenne wird durch die Fähigkeit der Antenne definiert, Signalleistung in verschiedene Richtungen auszustrahlen oder zu empfangen. Dieses Diagramm beeinflusst direkt die Signalqualität und die Positionsgenauigkeit. GNSS-Antennen sind so konstruiert, dass sie Signale von Satelliten am Himmel empfangen.
Erstens hat die ideale GNSS-Antenne ein omnidirektionales Strahlungsdiagramm in der Azimutalebene. Dies gewährleistet eine gleichmäßige Empfindlichkeit in allen horizontalen Richtungen. Sie verfügt außerdem über ein halbkugelförmiges Diagramm in der Elevationsebene, um den sichtbaren Himmel abzudecken.
In der nächsten Phase empfängt die Antenne schwache Satellitensignale von hohen Elevationswinkeln bis zum Horizont. Daher muss sie eine starke Verstärkung in Richtung des Zenits bieten. Dies trägt dazu bei, die Signalstärke von Satelliten in direkter Überkopfposition zu maximieren. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Verstärkung typischerweise bei niedrigeren Elevationswinkeln abnimmt. Die Entwickler steuern diesen Kompromiss, um den Empfang unerwünschter Signale zu reduzieren. Bitte beachten Sie, dass Signale, die von Gebäuden oder dem Boden reflektiert werden, Mehrwegefehler verursachen können. Antennen mit reduzierter Verstärkung am Horizont können helfen, diese Reflexionen zu unterdrücken.
Darüber hinaus spielt die Grundfläche der Antenne eine entscheidende Rolle. Dies hat einen erheblichen Einfluss auf das Strahlungsdiagramm, mit dem Ergebnis, dass der Signalempfang nach unten unterdrückt wird. Es hat sich gezeigt, dass eine gut gestaltete Grundfläche die Symmetrie des Diagramms verbessert und Signalverzerrungen reduziert.
Darüber hinaus verwenden qualifizierte Fachleute häufig Drosselring- und Patch-Antennen in präzisen GNSS-Anwendungen. Diese Antennen bieten stabile Strahlungsdiagramme und reduzieren Mehrwegeinterferenzen. Tests zeigen, dass sie eine konsistente Verstärkung über verschiedene Elevationswinkel beibehalten. Es ist unerlässlich, die Stabilität des Strahlungsdiagramms zu gewährleisten, um präzise Phasenmessungen zu ermöglichen. Jede Verzerrung oder Asymmetrie kann zu einer Verzerrung der Positionsschätzung führen. Daher verwenden hochpräzise GNSS-Empfänger kalibrierte Antennen mit bekannten Strahlungseigenschaften.
Anwendungen in der realen Welt
In dynamischen Umgebungen ist die Konsistenz des Strahlungsdiagramms für eine zuverlässige Verfolgung unerlässlich. Zum Beispiel sind im Zusammenhang mit UAVs oder mobilen Plattformen stabile Diagramme der Schlüssel zur Minimierung von Signalausfällen.
In der Landvermessung und Geodäsie helfen Antennen mit stabilen Diagrammen, eine Genauigkeit im Zentimeterbereich zu erreichen. UAVs benötigen Antennen, die Satelliten bei schnellen Drehungen und Bewegungen verfolgen. In der Landwirtschaft verwenden Maschinen Antennen mit großer Abdeckung, um in der Nähe des Horizonts genau zu bleiben.
Auf Schiffen reduzieren Antennen Signalreflexionen vom Wasser. Flugzeuge benötigen Antennen, die starke Signale von Satelliten über ihnen empfangen.
Timing-Stationen verwenden stabile Diagramme, um Telekommunikations- und Stromnetze synchron zu halten. Selbstfahrende Autos verlassen sich auf eine gleichmäßige Abdeckung, um Signalverluste in Städten zu vermeiden.
Militärische Systeme verwenden spezielle Antennendiagramme, um Störungen zu blockieren und sich auf Satellitensignale zu konzentrieren. In all diesen Fällen hilft das Diagramm der Antenne, Signale stark zu halten, Fehler zu reduzieren und die GNSS-Genauigkeit in verschiedenen Umgebungen zu verbessern.