str150

10.3. Budowa techniczna

Typowy, współczesny odbiornik GPS składu «l(i / (ryn 10.3):

1.    Anteny.

Przedwzmacniacza.

3    Konwertera częstotliwości    pośredniej.

4    Generatora częstotliwości    wzorcowej.

6.    Bloku IF.

(i    Syntezera częstotliwości.

/    Procesora sygnałowego.

M,    Procesora nawigacyjnego.

Kilimu

pseudoodłegłość,

współrzędne pozycji, prędkość, czas itp.

Rys. 10.3. Schemat blokowy odbiornika GPS.

Y

Antona odbiorcza - jest urządzeniem transformującym energię fal radowych na szybki i.-mlonne drgania elektryczne. W przypadku anten GPS musi ona być zdolna do odbierania '.polaryzowanych okrężne sygnałów. Wynika to z metody polaryzacji sygnału po stronie nadaw-i /oj satelity. W praktycznych rozwiązaniach często stosowany jest wzmacniacz antenowy tworząc jednolitą obudowę z anteną. Anteny GPS charakteryzowane są przez pewne cechy, któro decydują o jej jakości. Należą do nich w szczególności:

dopasowanie kształtu charakterystyki kierunkowej anteny do potrzeb użytkownika (zalecane są odmienne charakterystyki dla różnych aplikacji),

> zysk anteny,

- tłumienie sygnałów niepożądanych poprzez zastosowanie filtrów,

>■ odporność na wibracje, wilgotność i temperaturę.

/n najistotniejszą cechę, predestynującą konkretny typ anteny do określonych aplikacji należy uznać kształt charakterystyki kierunkowej oraz zysk. Oba te parametry wpływają decydująco nn możliwości odbioru sygnałów ze ściśle określonego kierunku. W odbiornikach GPS używa nip generalnie trzech typów anten:

I pasywne anteny o stałej charakterystyce kierunkowej - pasywne (ang.: Passive Fixed Radiation Pattern Antenna - PFRPA),

2,    aktywne anteny o stałej charakterystyce kierunkowej - z zintegrowanym przedwzmac-nlaczem,

3.    anteny z kontrolowaną charakterystyką kierunkową- (ang.: Controled Radiation Pattern Antenna - CRPA). W przeciwieństwie do anten PFRPA są rzadko stosowane w aplikacjach cywilnych.

Pasywne anteny FRPA nie wymagają zasilania. Można podzielić je na kilka podtypów. Najprostszym z rozwiązań jest monopol, którego rozmiary nie przekraczają 5 cm. Charakterystyka kierunkowo om/ wl.i • iwmii i .iluąilonlucyjno taj nntnny ną łllnlo u/olnżnlonu od kondliklyw-noścl dolnej oolony Monopnl |mit anteną o prostej konHltukcJI dipole, przeznaczoną dla odbiorników JednoR/i.ititotllwośclowydi. Cechuje |i| wysoko niezawodność przy małych wymiń rach. Wymaga Jednnk stonowania dodatkowych osłon (ang.: groundplane) antenę od dołu przed efektom wlelodrogowoścl. Antena ta posiada toroldalną charakterystykę kierunkową będąc wertykalnie spolaryzowaną. Z tego względu nie jest ona optymalnym rozwiązaniem odbiorczym dla okrężne spolaryzowanego sygnału GPS. Zysk anteny jest niski, ho waha się od -40 dBic w płaszczyźnie podstawy do maksymalnie 0 dBic dla 70 stopni.

Spirala Helikalna - jest anteną przeznaczoną dla aplikacji wymagających małych rozmiarów urządzeń odbiorczych. Wpływ podłoża na właściwości elektryczne jest znikomy stąd moźn być montowana na elementach o praktycznie zerowej konduktywności. Posiada szerokie zn stosowanie począwszy od pojazdów a skończywszy na odbiornikach ręcznych Typowy zysk anteny waha się w granicach od -4 dBic do 0 dla 80 stopni. Antena spiralna jest znacznie bardziej skomplikowana niż typowy monopol. Posiada relatywnie wysoki zysk antenowy I lekko niesymetryczną charakterystyką kierunkową.

Pętla Helikalna - jest anteną przeznaczoną do ręcznych odbiorników oraz aplikacji mulmy zacyjnych. Jej typowy zysk antenowy jest nie mniejszy niż -3 dBic. Ze względu na swe wlm.i i wości stosowana jest również na obiektach o średniej dynamice (np. śmigłowce).

Mikrowstęga (ang.: microstrip) - antena bardzo popularna, ze względu na plaski ks/tall charakterystyki kierunkowej oraz małe wymiary. Posiada niski zysk antenowy. Wykonu|o się je w zakresie obu częstotliwości. Współcześnie najczęściej używany typ anten Gl ’S

W poniższej tabeli zestawiono podstawowe cechy charakterystyczne typowych anten < il " ■

Tab. 10.1. Porównanie właściwości anten GPS

Pętla Helikalna	Monopol	Spirala Helikalna	Mikrowstęga
-    częstotliwość L1, -    wysoki zysk antenowy, -    nie wymaga osłony zabezpieczającej przed wielodrogowością sygnału, -    trudne do określenia położenia centra fazowego, -    asymetryczność charakterystyki kierunkowej.	-    częstotliwości: L1, L2, -    wymaga osłony zabezpieczającej przed wielodrogowością sygnału, -    stabilne centrum fazowe, -    prosta konstrukcja dipola.	-    częstotliwości: L1, L2, -    wysoki zysk antenowy, -    antena o wysokim profilu (konstrukcji), -    asymetryczność charakterystyki kierunkowej.	-    częstotliwość U, I 2, -    prosta konstrukcja, -    antena plasku (niewysoka), -    niski zysk anionowy, -    najczęściej stosowi im i

Pozostałe elementy odbiornika to:

Przedwzmacniacz - składa się z układów: zabezpieczającego przed przepięciami, filtrującei()( oraz wzmacniacza. Zadaniem tego elementu jest wzmocnienie sygnałów GPS z jednoczesnyn wytłumieniem zakłóceń oraz innych niepożądanych przebiegów.

Generator częstotliwości wzorcowej tworzy sygnał wzorcowy w zakresie częstotliwość i czasu. Wysoka stabilność generatora jest niezmiernie pożądanym parametrem, bowiem wplywł ona znacząco na wynik pomiaru pseudoodległości realizowany w oparciu o określenie czaru przejścia fali elektromagnetycznej.

Syntezer częstotliwości generuje lokalne przebiegi niezbędne odbiornikowi, które wykorzy stuje on dla różnych zastosowań. Sygnały tworzone są w oparciu o generator częstotliwość wzorcowej odbiornika.

30I