Một bộ lặp GPS là những gì bạn cần, và bạn hầu hết là cách để làm cho nó hoạt động.
Thiết kế tổng thể của bộ lặp
sẽ là một cái gì đó như thế này:
- Vá ăng-ten ngoài trời, để nhận tín hiệu GPS mạnh đẹp
- Bộ khuếch đại (trong anten vá)
- Cáp để đưa tín hiệu xuống bàn làm việc của bạn
- Xu hướng T để tiêm DC cho bộ khuếch đại
- Patch Anten để phát tín hiệu xuống thí nghiệm của bạn.
Ma quỷ là chi tiết, và tôi có thể giúp với một số chi tiết. Bắt đầu với một mạch ví dụ và tinh chỉnh nó.
Đầu tiên tính toán tổn thất đường dẫn
So sánh hai kịch bản:
1) Thiết bị của bạn, ngoài trời: Vệ tinh -> Thiết bị
2) Bộ lặp tại nhà của bạn: Vệ tinh -> Bản vá -> LNA -> Cáp -> Bản vá -> Mất không gian miễn phí - > Thiết bị
Sự khác biệt tất nhiên là ăng-ten, bộ khuếch đại, ăng-ten và mất đường dẫn không gian trống, được đánh dấu đậm. Bước đầu tiên là thêm tác động lên cường độ tín hiệu nhìn thấy ở máy thu.
Độ lợi anten, cho chất lượng tốt, khá lớn (25 mm), miếng vá gốm thụ động, khoảng 3 dBi trên lỗ khoan. Các bản vá 10 mm nhỏ gọn hơn và ăng ten F gốm không phải là tuyệt vời cho ứng dụng này.
Ăng-ten ngoài trời có LNA và bộ lọc tích hợp, bạn chỉ cần cung cấp năng lượng cho cáp.
Mất đường dẫn là bước sóng ^ 2 / (2 * pi * r) ^ 2.
Ở 1575 MHz, nó như sau:
0.1 m : 16.4 dB
0.25 m : 24.3 dB
0.5 m : 30.4 dB
1.0 m : 36.4 dB
Mất cáp sẽ vào khoảng 5 dB cho chiều dài 5 m của RG174 , cáp thông thường trên các ăng ten này. Bạn có thể làm tốt hơn với một cáp dày hơn ...
Anten vá trong nhà có thể cùng loại, nhưng không cần bộ lọc LNA và SAW. Cẩn thận hàn chúng và cầu qua một số dây dày hoặc một chút băng đồng.
Giả sử bạn giữ bản vá phát xạ lại cách thiết bị đang thử nghiệm khoảng 25 cm, tổng số tổn thất và lợi nhuận ở trên là sau đó
- Gpatch +3 dBi
- Glna +27 dB
- Gc -5 dB
- Đường dẫn -24,3 dB
- Gpatch +3 dBi
Tổng cộng khoảng +4 dB
Điều này có nghĩa là nếu tất cả các giả định ở trên là chính xác, mức tín hiệu mà thiết bị của bạn nhìn thấy sẽ được kiểm tra sẽ mạnh hơn một chút so với những gì nó nhìn thấy ngoài trời.
Bất kỳ sai lệch (hoặc sai lầm) sẽ nhanh chóng đẩy mức tín hiệu xuống dưới mức mà người nhận có thể đối phó với nó. Điều này có thể là do cáp dài hơn, ăng ten khuếch đại thấp hơn, không khớp hoặc mất trong độ lệch-T hoặc phạm vi dài hơn từ bản vá truyền đến máy thu.
Cải tiến có thể
Nếu bạn có một sự mất mát không thể tránh khỏi trong mạch hoặc bạn cần một khoảng cách lớn hơn nhiều từ bản vá truyền đến DUT, thì bạn sẽ cần một LNA thứ hai, có lẽ được thu thập từ ăng ten bản vá thứ hai, được cung cấp với độ lệch thứ hai - T.
Điều này sẽ trở nên rất lộn xộn trừ khi bạn có độ lệch sạch rất tốt. Bất kỳ sự rò rỉ RF nào vào đường dây điện hoặc bức xạ, có thể quay trở lại đầu vào LNA (trong đó độ lệch T đầu tiên), gây ra phản hồi, dao động và thất bại hoàn toàn .
Mạch Bias T của bạn
Một thiên vị T trông như thế này:
nhưng PHẢI có một tụ điện nối đất từ cuộn cảm. (Tôi sẽ cập nhật với mạch tốt hơn sau.)
Bạn đã thực hiện một nỗ lực tốt ở mạch thiên vị, nhưng tôi sợ rằng cuộn cảm và đặc biệt là tụ điện ở quá xa. Chúng tôi thường sử dụng một cuộn cảm và tụ điện, dài 2 mm, không phá vỡ đường truyền quá nhiều. Tôi cũng không chắc chắn rằng trở kháng của đường dây đủ gần 50 ohms, nó có thể khiến bạn mất vài dB.
Phải làm sao Chỉ cần sử dụng một điện trở.
LNA trong một ăng-ten GPS điển hình tôi thấy nói Power Supply : 1.8-5.0 VDC at 10mA. Vì vậy, nếu bạn cung cấp nó qua điện trở chip 220 ohm 0805, điện áp rơi sẽ chỉ còn khoảng 2,2 V. Chỉ cần đảm bảo rằng bạn có nhiều hơn một vài volt so với mức tối thiểu cần thiết, và LNA sẽ ổn. Điện trở sẽ hấp thụ một số tín hiệu GPS, nhưng không đủ để thay đổi bất cứ điều gì ở đây. Bạn vẫn cần một tụ điện bypass, C2 trong mạch của mình, nhưng hãy biến nó thành gốm 10n và giữ nó càng gần điện trở càng tốt. Tất cả phải vừa giữa hai chân của đầu nối SMA.
Kiểm tra điện áp DC của mạch khi được cấp nguồn và chạy ăng-ten GPS và điều chỉnh điện áp nguồn phù hợp.
Hàn hai đầu nối SMA back-to-back hoặc sử dụng PCB ngắn. Cố gắng giữ cho trở kháng gần 50 ohms, nghĩa là theo dõi microstrip 3 mm trên bảng đồng 1.6 mm FR4, với mặt đất bên dưới.
Lưu ý rằng mạch này cũng cấp nguồn cho cả hai ăng ten cùng một lúc. Đây không phải là một vấn đề, miễn là ăng-ten trong nhà không được nối đất. Kiểm tra cái này trước, nếu nó ngắn, bạn cần thêm một tụ điện nối tiếp với nó ở đâu đó.
Khi đã xây dựng mạch thiên vị này, bạn có thể kiểm tra nó bằng một máy thu GPS thông thường có đầu nối SMA. Chỉ cần so sánh cường độ tín hiệu của các vệ tinh GPS trong hai trường hợp:
- với ăng-ten GPS được kết nối trực tiếp với máy thu
- với ăng-ten GPS được kết nối với máy thu thông qua mạch thiên vị của bạn
Tất nhiên, bạn không thêm bất kỳ nguồn nào vào mạch thiên vị, hãy để GPS cấp nguồn cho ăng-ten.
Suy nghĩ cuối cùng
Thử nghiệm một chút - đặt miếng vá truyền chạm vào mạch của bạn, sau đó di chuyển nó từ từ.
Đừng mong đợi mạch này sẽ cung cấp cho bạn tín hiệu GPS chất lượng tốt để mô tả ăng-ten GPS của chính thiết bị - vì bạn có thể cần phải ở ngoài trời. Môi trường là khác nhau, tất cả các tín hiệu đến từ phía trên, và có một căn phòng ấm áp không phải bầu trời lạnh đóng góp tiếng ồn theo một cách khác cho người nhận. Đây là nhiều hơn cho một thử nghiệm thất bại của GPS và các mạch phụ thuộc vào nó.
