随着卫星导航技术的不断发展,卫星导航精密测量技术已经广泛用于许多领域中,测量性天线直接影响到测量的好坏,本文要介绍RTK基站加入3D扼流圈天线,对卫星导航有什么助益。
什么是3D扼流圈天线呢?我们平头百姓最容易接触到的天线,就是帮助汽车高精度自动导航的“蘑菇头”,专业名称叫扼流圈天线,如下图所示。别看他矮胖的身材,但是其高稳定的相位中心,近似半球的方向图,一定的多径抑制能力,尽可能高而稳的增益,让其成为GNSS接收机忠实而可靠的“看门大爷”。
什么是多径信号?
信号在传播过程中遇到山川、湖泊建筑物、车辆等障碍物时会发生反射或散射现象.这些信号在到达接收机时经过的路径比直达信号经过的路径更长,被称为多径信号。
多径信号的影响
相对于直达信号,多径信号总是有延迟的,并且其幅度有可能衰减,也有可能增强。当多径信号与直达信号同时进入接收机时,其幅度和相位关系会互相叠加,可能造成伪距测量和载波相位测量出现误差或畸变,降低测距精度,并可能造成接收机完全失锁。
抑制多径信号的方法
削弱多径影响的具体方法主要有选择合适的接收环境、采用带有多径消除技术的接收机、采用具有多径抑制效应功能的天线等。当多径信号的延迟较大时,采用具有多径消除技术的接收机可以消除误差;但是当延迟较小时,接收机就很难消除该误差,此时可以采用具有多径抑制效应的天线,如扼流圈天线。
1)电磁波在差分模式下,磁场方向相反并且彼此抵消;根据该原 理,设计 3D 扼流圈用于天线消除 GNSS 天线收发信号的干扰。 如图下图所示,扼流圈天线的的扼流圈,深度一般为工作波长附 近的四分之一波长,即h = λ/ 4。通过控制深度h,可以实现对不同频 点的电磁波杂波消除,实现宽频工作效果。电磁波入射到扼流圈上之 后,在宽度为w的槽内,被反射的电磁波形成和入射波相位相反的电 磁波,从而消除干扰电磁波。 天线扼流圈表面附近呈现高阻抗特性,防止电磁波在其附近形成 表面波,从而防止杂波改变改变 GNSS 天线的增益分布。同时,扼流 圈可以降低天线的后瓣以及旁瓣,达到抑制多路径效应。
2)天线的相位中心稳定度是表征天线各个切面相位中心离散程度 的量, 是包含天线各个切面相位中心点的球体的最小半径。天线的相 位中心稳定度与天线的形式和馈电方式相关,采用对称和多馈电的形 式,稳定相位中心(相位中心的稳定程度和天线结构的对称性,以及 馈电数量相关)。对称情况下,相位中心更容易被寻找到。多点馈电 情况下,场分布集中和发散程度更容易被观测。