最新のGPS/GNSSアンテナによって実現するセンチメートルレベルの位置測定

図1：GNSS（画像提供：Molex）

全地球測位システム（GPS）/全地球的航法衛星システム（GNSS）アンテナは、トラッキングおよび位置測定アプリケーションがGPS/GNSS衛星コンステレーションにアクセスできるようにします。これらのアンテナは、宇宙空間から送信されたLバンド信号を受信して処理ユニットに送信し、レシーバの場所を正確に特定します。新しい信号と周波数が出現し、高精度の位置測定に依存するアプリケーションが増加している中、GNSSアンテナはますます重要になっています。

GNSSアンテナのアプリケーションは多くの市場に見いだされますが、トラッキングが引き続き主要なアプリケーションであり、精密さと精度がその重要な成功の鍵となっています。メートルレベルの精度があれば十分だと考えられていた時代がありましたが、新しいCDNSS技術と改善されたクロック、軌道モデル、大気モデルの登場により、市場ではセンチメートルレベルの位置測定がますます求められるようになっています。現在、トラッキングアプリケーションのユーザーは、運転している車両がどのレーンを走っているかを知るだけでは満足していません。ユーザーは、車両がレーンのどの部分に位置しているかも知りたがっています。幸いなことに、衛星システムにより、センチメートルレベルの精度を提供するL-5などのLバンド周波数が展開およびアクティブ化されています。

DigiKeyは、正確なL-2およびL-5周波数を有効化するLバンドのサポートを備えたMolexアンテナを提供しています。また、Molexの設計者は、高利得および高放射効率の高効率セラミックパッチを積み重ねて積層型パッチGNSSアンテナを開発しました。このアンテナでは、高精度トラッキングアプリケーション向けの優れた信号処理機能とGPS精度が提供され、別個の基地局が不要になります。これらのアンテナはL1、L5、およびGLONASS周波数バンドで動作し、地理空間データのためにデシメートルレベルからサブメートルレベルの精度を提供します。また、このような高精度トラッキング機能を備えているため、UAV、ドローン、車両安全システム、リアルタイムキネマティクス（RTK）システムに最適です。

図2：車両ナビゲーションシステムのGNSSアンテナ（画像提供：Molex）

精度、持続性、信頼性は、GNSSアンテナの重要成功要因であり、これらの要素はアンテナの強度やアプリケーションのいくつかの側面に依存しています。したがって、要件に的確に一致するアンテナを見つけるには、主要なパラメータを理解することが重要です。GNSSアンテナを選択するときは、次の4つの要素を考慮する必要があります。

1. 地域/周波数
2. サイズ
3. 材料と形態
4. アンテナの場所

1.稼働地域/伝送周波数

言うまでもないと思われますが、アンテナは、GNSS信号の適切な周波数範囲で動作する必要があります。異なる地域では、米国のGPSやロシアのGLONASSなど、異なるGNSSシステムを使用しています。製品が特定の地域に特化している場合、精度を高めるために、システム作成の中心となる対応するGNSSシステムを知る必要があります。

図3：Molexの積層型L1+L5 GPSセラミックパッチアンテナ（画像提供：Molex）

2.製品/アンテナのサイズ

製品とそのPCBの寸法によりアンテナの設置場所が決まるため、製品のサイズを知ることが重要です。アンテナのサイズによってその動作が変化し、不適切に設置すると、アンテナの出力、効率、指向性に影響が及ぶ可能性があります。

3.アンテナの材料と形態

セラミックアンテナ、フレキシブルアンテナ、およびさまざまな複合アンテナはすべて、GNSSトラッカの可能な選択肢ですが、トラッキングデバイスの機能環境とその他のコンポーネントが、材料の選択と伝送効率に影響を及ぼします。たとえば、ウェアラブルトラッキングデバイスの場合はフレキシブルアンテナが適切であり、厳しいアプリケーションの場合はメタルマウントアンテナが賢明な選択肢になります。サイズが懸念事項である場合は、ミニチュアアンテナが最適です。アプリケーションで方向を固定する必要がある場合は、高利得アンテナがソリューションになります。製品設計とアプリケーションを理解して、適切なアンテナ構造を決定してください。

図4：MolexのSMT GPSコンパクトアンテナ（高性能LDSバージョン）（画像提供：Molex）

4.アンテナの場所

屋内または屋外ですか。はんだ付けされますか、またはケーブルを介して接続されますか。場所は、放射パターンと効率に影響を与え、システムの最適性能とユーザーエクスペリエンスを決定します。アンテナをPCBに取り付ける場合は、アンテナのドキュメントを読んで、追加要件を把握してください。

これらの設計および構成上の課題は、技術サポートを通じてアプリケーションに最適なアンテナの選択を支援できる評価の高いメーカーやディストリビュータからアンテナを購入することにより解決が簡単になります。DigiKeyは、Molexのさまざまなフォームファクタおよびサイズが揃っている広範な次世代GNSSアンテナを提供しています。これらのアンテナは、米国の衛星システムおよび全地球衛星システム向けの優れたRF性能と高精度を実現しています。

MolexのGNSSアンテナ設計ソリューション

Molexは、通信およびナビゲーションシステム分野で比類のないリーダーシップを発揮することを可能にするエンジニアリングリソースと業界の専門知識を提供します。DigiKeyは、当社のこれまでの実績が示しているように、現在および将来の要件に最適なソリューションを実現します。LDS/MID、セラミック、フレキシブル、Wi-Fi、コンボ、および積層型パッチGNSSアンテナなど、DigiKeyが扱っているMolex製品を参照してください。また、アンテナソリューションの幅広い製品ラインの一部であるIoT、LTEセルラー、LPWAN、NFC、UWB、およびISMアンテナが必要な場合も、DigiKeyを検討してください。

図5：MolexのセラミックGPSアンテナは、同軸ケーブルでPCBに接続できます。（画像提供：Molex）