Vereinfachung der GNSS-Produktentwicklung auf dem Frontend

Globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) gehen auf die frühen 1970er Jahre zurück, als die USA begannen, das spätere Global Positioning System (GPS) einzuführen. Dieser Reifegrad täuscht jedoch über die rasche Ausbreitung kommerzieller Anwendungen hinweg, die auf GNSS-Funkfrequenzsignale für Geolokalisierung, Telematik und Ortungsdienste angewiesen sind.

Es werden zunehmend GNSS-Empfänger in Produkte und Systeme eingebaut, um neue Funktionen für autonome Fahrzeuge, unbemannte Fluggeräte und Anwendungen in der Präzisionslandwirtschaft sowie Verbesserungen für die Systeme zu schaffen, die eine genaue und sichere Navigation in der kommerziellen und militärischen Luftfahrt gewährleisten.

Viele dieser Systeme müssen die wachsende Zahl globaler und regionaler GNSS-Konstellationen berücksichtigen und sich für eine präzisere Positionsbestimmung auf Multiband-Frequenzen stützen. Es gibt zahlreiche Komplikationen bei der Entwicklung, darunter die Forderung nach immer kompakteren Komponenten und einer effizienteren Energieverwaltung.

Ganz oben auf der Liste der Komplikationen steht die Vermeidung unerwünschter Störungen außerhalb des Bandes, die von Systemrauschen und Sonnenaktivität bis hin zu böswilligen Spoofing- und Störsendungen reichen, die darauf abzielen, die Ortungsergebnisse irrezuführen oder zu blockieren.

Vermeidung langer und mühsamer Entwurfsprozesse

Bei Dualband-GNSS-Empfängern müssen in der Regel die Signalleistung angepasst und die Systemrauschparameter in den verschiedenen HF-Schaltungen zwischen Antenne und Empfänger eingehalten werden. Dies kann mehrere Verstärker und Filter erfordern, um das Signal abzustimmen. Der gesamte Entwurfsprozess kann lang und mühsam sein.

Taoglas Limited hat sich zum Ziel gesetzt, diesen Prozess mit hochpräzisen Multiband-GNSS-Frontend-Modulen zu vereinfachen, die eine oberflächenmontierte Gesamtlösung in einem einzelnen Gehäuse für den einfachen Einsatz mit jeder Antenne oder jedem GNSS-Empfänger bieten.

Das TFM.110A von Taoglas ist ein GNSS-Frontend mit einem Eingang und einem Ausgang mit aktiver Elektronik (Abbildung 1). Es deckt L1/L2/L5 für hochpräzise Multiband-Multikonstellationsanwendungen ab und verfügt über eine SAW/LNA/SAW/LNA-Topologie im Signalpfad. Die SAW-Filter wurden so ausgewählt und platziert, dass sie eine hervorragende Unterdrückung von Störungen außerhalb des Bandes über mehrere Bandkonfigurationen und benachbarte Störungen hinweg gewährleisten und gleichzeitig ein geringes Rauschen von <3,5 dB in den niedrigen Bändern und <4,0 dB in den hohen Bändern beibehalten.

Abbildung 1: Das TFM.110A von Taoglas ist ein oberflächenmontierbares GNSS-Frontend, das das gesamte Multiband-GNSS-Spektrum abdeckt. (Bildquelle: Taoglas)

Das TFM.110A integriert die benötigten HF-Schaltkreise in einer modularen Form, die die notwendige Impedanzanpassung, Filtereffizienz und ein rauscharmes Design bietet, die Unternehmen benötigen, aber möglicherweise nicht über das Fachwissen oder die Zeit verfügen, sie selbst zu entwickeln.

Der Zugang zu empfängeroptimierten HF-Lösungen mit hoher Verstärkung und niedrigen Rauschwerten kann laut Taoglas die Entwicklungszyklen um zwei Jahre oder mehr beschleunigen, indem Integrationsprobleme und technische Hindernisse verringert werden. Der flache Formfaktor hat einen kleinen Footprint, der wertvollen Platz spart, da externe Komponenten und Kabelführung entfallen.

Taoglas bietet auch ein Modul mit zwei Eingängen und einem Ausgang an, das TFM.120A, das über die SAW/LNA/SAW/LNA-Topologie verfügt und das L1+B1+G1/L2/L5+L-Band für hochpräzise Multiband-Anwendungen abdeckt, die das gesamte Spektrum der GNSS-Konstellationen benötigen. Die niedrige Rauschzahl des TFM.120A beträgt <3,25 dB in niedrigen Bändern und <3,0 dB in hohen Bändern.

Entwicklungsteams können auch die Vorteile verschiedener kompatibler Taoglas-Antennen nutzen, wie zum Beispiel die GVLB258. A mit dem TFM.110A und die GPDF6010.A mit dem TFM.120A.

Fazit

Hochentwickelte Komponenten, die eine nahtlose Kommunikation in höchster Qualität unterstützen, sind entscheidend für fortschrittliche Produkte, die für GNSS-Anwendungen sehr gefragt sind. Seit der ersten GPS-Antenne im Jahr 2004 bringt Taoglas jährlich Hunderte von neuen Antennen, Steckern, Kabelkonfektionen, Audio- und Abschirmlösungen auf den Markt.