آنتن جی‌پی‌اس پسیو با طراحی جمع‌وجور و عملکرد پایدار، دریافت سیگنال ماهواره‌های GPS را بدون مدول داخلی یا تقویت‌کننده فراهم می‌کند. مناسب برای نصب در تجهیزاتی که واحد پردازش یا تقویت‌کننده سیگنال جداگانه دارند.
در ایجا به تحلیل و بررسی الگوهای تابش سه‌بعدی یک آنتن جی‌پی‌اس پسیو معادل Part#: GPDF357B در دو فرکانس نمونه‌برداری‌شده 1227 مگاهرتز و 1575 مگاهرتز پرداخته می‌شود. نمودارهای مؤلفه‌های Theta، Phi و الگوی کلی (Total) ارائه و تفسیر شده‌اند. هدف ارزیابی رفتار همه‌جهت (omnidirectional)، تفاوت عملکرد در دو فرکانس، و پیامدهای فنی برای کاربردهای موقعیت‌یابی GNSS است.
- مقدمه
آنتن‌های جی‌پی‌اس پسیو به‌عنوان گیرنده‌های ساده و کم‌هزینه برای دریافت سیگنال‌های ماهواره‌ای کاربرد گسترده‌ای دارند. ارزیابی الگوهای تابش در فرکانس‌های هدف، از جمله L1 (1575.42 مگاهرتز) و فرکانس‌های کمکی (مثلاً ~1227 مگاهرتز)، برای اطمینان از پوشش زاویه‌ای مناسب و عملکرد قابل‌اطمینان در شرایط نصب مختلف ضروری است. در این مقاله نمودارهای سه‌بعدی اندازه‌گیری‌شده برای محصول مورد بررسی، تحلیل و نکات عملی استخراج شده است. - داده‌ها و ساختار نمودارها
تصاویر تحت بررسی شامل دو مجموعه نمودار سه‌بعدی هستند که برای فرکانس‌های 1227 MHz و 1575 MHz رسم شده‌اند. هر مجموعه شامل سه نما است:
- Theta: مؤلفه θ میدان تابش.
- Phi: مؤلفه φ میدان تابش.
- Total: الگوی ترکیبی کلی (مجموع مؤلفه‌ها) که توزیع توان/فشار میدان را نشان می‌دهد.
هر نمودار محورهای مختصات x، y و z را داراست؛ نوار رنگی جانبی دامنه سطح را بر مبنای دسی‌بل (dB) نمایش می‌دهد (از حدود +2 dB تا −40 dB). مقادیر آزیموت، ارتفاع و رول در نماهای ارائه‌شده برابر صفر تنظیم شده‌اند تا نمایش مرجع ارائه شود.
- تحلیل الگوها در فرکانس 1227 MHz
3.1 شکل و توزیع
- الگوهای Theta و Phi در 1227 MHz نشانگر رفتار نیمه‌همسانگرد با نواحی نامنظم و لوب‌های جزئی هستند.
- نمودار Total تقریباً کروی ولی با بیضی‌شدگی و فرورفتگی‌های موضعی است؛ به‌عبارت دیگر آنتن در این فرکانس عملکردی تقریباً همه‌جهت دارد اما با عدم یکنواختی در برخی زوایا.
3.2 تفسیر دامنه
- مقیاس رنگی نشان می‌دهد اختلاف بین بیشینه و کمینه ممکن است تا حدود 10–20 dB باشد که ارتعاشات قابل‌توجهی در حساسیت زاویه‌ای ایجاد می‌کند.
- نواحی سبز تا آبی نشان‌دهنده کاهش توان در جهت‌های مشخصی هستند که می‌تواند در شرایطی با هندسه نامناسب ماهواره‌ها موجب کاهش کیفیت دریافت شود.
3.3 عوامل مؤثر
- ناهمسانگردی مشاهده‌شده ممکن است ناشی از طراحی عناصر داخلی، توزیع جریان روی آنتن یا اثرات همجواری با قطعات دیگر در نمونه اندازه‌گیری باشد.
- تحلیل الگوها در فرکانس 1575 MHz
4.1 شکل و توزیع
- در 1575 MHz الگوهای Theta و Phi به‌مراتب یکنواخت‌تر و نزدیک‌تر به حالت کروی کامل هستند.
- نمودار Total تقریباً شبیه یک گوی هموار است که نشانگر رفتار همه‌جهت مطلوب برای دریافت سیگنال‌های ماهواره‌ای است.
4.2 مزایا در این فرکانس
- یکنواختی توزیع انرژی در 1575 MHz نشان می‌دهد آنتن در باند L1 (فرکانس مرجع GPS) عملکرد مطلوب‌تری دارد. این ویژگی در بهبود قابلیت دریافت سیگنال‌های متعدد از آسمان و کاهش وابستگی به جهت نصب مؤثر است.
- مقایسه بین فرکانس‌ها و تفسیر کلی
- آنتن در هر دو فرکانس عملکرد همه‌جهت دارد، اما در 1575 MHz توزیع توان یکنواخت‌تر و نزدیک‌تر به حالت ایده‌آل دیده می‌شود.
- عملکرد کمتر یکنواخت در 1227 MHz نشان‌دهنده محدودیت در طراحی برای آن باند یا نیاز به تنظیمات بیشتر برای کاربردهای دقیق چندفرکانسی است.
- ارائه جداگانه مؤلفه‌های Theta و Phi امکان بررسی قطبش و اطمینان از پوشش هر دو مؤلفه قطبی را فراهم می‌کند؛ اختلاف معنی‌دار بین این مؤلفه‌ها می‌تواند در دریافت سیگنال‌هایی با قطبش متفاوت (مثلاً RHCP مورد انتظار برای GPS) اثرگذار باشد.
- جنبه‌های فنی تکمیلی
- برای تحلیل کامل عملکرد آنتن، علاوه بر الگوهای تابش، بررسی پارامترهای زیر نیز ضروری است:
- بهره (Gain) در هر فرکانس و جهت.
- VSWR / S11 و پهنای باند تطبیق.
- نسبت محوری (Axial Ratio) جهت ارزیابی قطبش دایره‌ای.
- تأثیر شرایط نصب (زمین‌پلیت، فاصله از سطوح فلزی) بر الگو.
- پیامدهای عملی و پیشنهادات
- نصب: هنگام نصب آنتن بر روی سطوح فلزی یا تجهیزات خودرو، توصیه می‌شود الگوها در شرایط نصب واقعی اندازه‌گیری یا شبیه‌سازی شوند، زیرا زمین‌پلیت و اجزای مجاور می‌توانند الگو را تغییر دهند.
- کاربرد چندفرکانسی: اگر کاربری نیاز به عملکرد قوی در هر دو باند 1227 و 1575 MHz دارد، ممکن است نیاز به بهینه‌سازی طراحی برای 1227 MHz یا استفاده از راهکارهای تطبیق/افزایش بهره در آن باند باشد.
- طراحی: نقاط فرورفته یا لوب‌های فرعی ممکن است با اصلاح هندسه عناصر، تغییر تغذیه یا اضافه کردن المان‌های تطبیق کاهش یابند.
- نتیجه‌گیری
آنتن معادل Part#: GPDF357B یک آنتن جی‌پی‌اس پسیو است که در فرکانس مرجع GPS (1575 MHz) عملکرد همه‌جهت و یکنواختی مناسبی نشان می‌دهد و برای کاربردهای معمول موقعیت‌یابی مناسب به‌نظر می‌رسد. در فرکانس 1227 MHz، الگوها اندکی نامنظم‌ترند که می‌تواند نیازمند بازنگری طراحی برای کاربردهای حساس چندفرکانسی باشد.
دیدگاه خود را بنویسید