Intercambio entre el chip integrado y las antenas de GPS externas

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Actualmente estoy rediseñando una placa que implementa el posicionamiento GPS. Hasta ahora he estado usando un módulo Fastrax IT520, que es muy bueno pero ha sido descontinuado. Esto me obliga a repensar mi placa y me pregunto cómo se compararían estas opciones para una conexión de antena GPS:

  1. Una antena de GPS con parche incorporado me gusta esta pregunta . Tal vez un Yageo ANT2525B00FT1575A.
  2. Una antena GPS pasiva similar, fuera de la placa que usa conectores SMA y un cable de 1 pie (30 cm.), de un proveedor chino.
  3. Una antena GPS amplificada (LNA), fuera de la placa que usa conectores SMA y un cable de 1 pie (30 cm.), de un proveedor chino.

En mi aplicación necesito rastrear vehículos en movimiento y la antena GPS nunca está colocada en la mejor posición. Por lo general, está a la mitad de la sombra del propio vehículo y tengo poco control sobre esto.

Estaba usando una antena GPS amplificada conectada a través de conectores SMA y una de 30 cm. Coaxial RG174. Sin embargo, esta antena está extrayendo ~ 8 mA de mi dispositivo alimentado por batería, y eso es mucho. Desearía poder deshacerme de esta carga sin renunciar a demasiada precisión de GPS.

La ganancia del LNA de la antena es de aproximadamente 28 dB, que AFAIK podría saturar la entrada de RF del GPS con un cable tan corto, aunque no creo que haya sido un problema con las tarjetas actuales hasta ahora.

Por supuesto, eliminar el LNA reduciría el consumo de energía de la antena a cero, pero me temo que el cable y los conectores podrían producir una notable atenuación, especialmente para las antenas chinas baratas cuyos cables están soldados y engarzados manualmente.

La ubicación de la antena en la placa no es ideal debido al estado real que necesita su plano de tierra. Además, condicionaría fuertemente el diseño de mi placa según dónde colocar la antena en el dispositivo (la antena externa me da cierta libertad al respecto).

Por lo tanto, las tres opciones parecen tener ventajas y desventajas. Mis objetivos de diseño incluyen:

  • El costo no debería aumentar demasiado (un aumento de $ 5 ~ 10 podría ser aceptable).
  • El presupuesto de dB no debe verse severamente afectado; una atenuación de 3 ~ 6 dB como máximo.
  • Espero que una antena incorporada haga que mi entrada de RF GPS esté menos expuesta a ESD, ya que los únicos diodos ESD que puedo encontrar son extremadamente pequeños.

Los dispositivos son de bajo volumen (50 ~ 100 unidades).

Entonces, ¿cuáles crees que son los pros y los contras de cada solución? ¡Gracias!

    
pregunta Guillermo Prandi

2 respuestas

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Por lo general, una antena de parche de tamaño completo (normalmente alrededor de 25 × 25 × 4 mm) tendrá una ganancia de alrededor de 5dB y para una pérdida de inserción del par de conectores SMA, incluso para conectores bastante baratos, es probable que esté por debajo de 0.5dB a 1.5GHz. Para el cable coaxial, el RG-174 es un cable bastante popular (y barato) que se usa a menudo en antenas GPS de nivel de consumidor. Ejecutar los números a través de esta calculadora de manejo de potencia y atenuación en esa corta distancia, la pérdida en las frecuencias GPS es de solo 0.3db. Por lo tanto, aún debería tener una ganancia neta de más de 4dB.

La mayoría de los receptores modernos funcionarán bien con eso y, por ejemplo, la documentación de Fastrax IT520 recomienda una pérdida de menos de 1dB cuando se utiliza una antena pasiva que logra la combinación anterior. En una aplicación de vehículo, a veces se puede mezclar el efecto de una ganancia excesiva, por ejemplo, puede comenzar a captar señales débiles reflejadas que pueden causar efectos de múltiples rutas. Aparte de las pruebas extendidas con un módulo en particular, realmente no hay manera de predecir eso de manera confiable.

Para la protección contra ESD, realmente no veo ningún problema si está utilizando una antena encapsulada y los conectores SMA normalmente siempre están acoplados. Pero un poco de protección ESD adicional no es algo malo y, si bien los diodos de protección de baja capacitancia creados para ese fin son pequeños, normalmente cumplen con todos los estándares ESD habituales.

Por lo tanto, en general, diría que pruebe la antena pasiva externa y compare con un activo en algunas pruebas del mundo real. Algunas de las antenas más baratas son en realidad bastante buenas, así que tome algunas de cada una de una variedad de fabricantes y, a diferencia del nuevo diseño de PCB, se pueden comparar fácilmente. Parece que ha hablado usted mismo de una antena a bordo por otras razones válidas, pero no veo que la pérdida de señal sea lo suficientemente significativa en esa corta distancia para preocuparme por ese lado de las cosas.

    
respondido por el PeterJ
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También debe reconsiderar el uso de antenas activas. Hoy en día, hay módulos GPS que pueden funcionar muy bien (no me he probado) sin Antenas Activas, pero aún tienen un factor de ganancia muy alto.

como enlace

es posible que esta respuesta no responda correctamente a su pregunta, pero sé que agregará algún valor a las respuestas existentes.

    
respondido por el Dina

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