Ich muss eine Reihe von Geräten testen und warten, die GPS-Module enthalten. Ich kann am Rest des Geräts arbeiten, aber wenn ich den GPS-Teil teste, habe ich kein Signal auf meinem Schreibtisch, egal wie nahe ich versuche, zum Fenster zu gelangen. Ich muss nur überprüfen, ob die Empfänger das richtige Signal erhalten, die Position erfassen und ein S / N-Verhältnis erhalten, das ich mit anderen Arbeitseinheiten vergleichen kann.

Ich könnte eine Antenne auf dem Dach platzieren (ich habe tatsächlich eine), aber die Geräte haben keinen Antenneneingang (und sie unterstützen sowieso keine aktiven Antennen). Da ich diese Aufgabe für einige Zeit erledigen werde, habe ich gedacht, dass eine neu abgestrahlte GPS-Antenne das ist, was ich brauche. Hier in Argentinien sind sie jedoch praktisch unbekannt. Kein Fachgeschäft hat sie, also muss ich meine eigenen bauen. Schlimmer noch, in Argentinien ist es ziemlich schwierig, die meisten spezialisierten Elektronikkomponenten zu bekommen (denken Sie an eine Liste von nicht mehr als 200 gängigen Transistoren), und der Import aus Übersee ist praktisch unmöglich. Hey, sogar 1 / 8W-Durchgangslochwiderstände werden schwer zu finden! (nur 1 / 4W 5% sind verfügbar).

Was kann ich also tun? Ich habe ein paar kommerzielle aktive und passive GPS-Antennen für Leiterplatten. Ich habe versucht, die aktive Antenne mit 5 V über einen Induktor zu versorgen und den Ausgang über einen kleinen Kondensator (1 nF) mit dem passiven zu verbinden. Die aktive Antenne soll eine Verstärkung von 28 dB haben, und ich habe (laut Spezifikation) höchstens 2 dB Verluste in den Kabeln und Verbindungen. Ich hatte gedacht, es würde funktionieren, aber ich kann überhaupt keine Verbesserungen im empfangenen Signal sehen. Die aktive Antenne befindet sich auf dem Dach und ist von dem Raum, in den ich mich befinde, völlig verdeckt. Ich glaube also nicht, dass sich die Antennen gegenseitig stören könnten. Das Netzteil ist ein 7805, der von einer 12-V-Batterie gespeist wird (daher weiß ich, dass keine seltsamen Geräusche durch die Stromschiene kommen).

Die aktive Antenne ist nicht das Problem. Ich kann es zum Laufen bringen, indem ich es an einen Empfänger anschließe, der aktive externe Antennen unterstützt und die Position in Ordnung einnimmt.

Vielleicht sollte ich eine zweite LNA-Stufe in der Nähe der Strahlungsantenne installieren? Was sollte sein Gewinn sein? Ich habe kaum Messgeräte. Ich habe sicherlich nichts Nützliches, um überhaupt ein 1,5-GHz-Signal zu messen, also arbeite ich hier blind. Eine Beispielschaltung mit sehr wenigen Komponenten wäre besonders nützlich.

Jede Hilfe wäre dankbar.

BEARBEITEN: Schaltplan hinzugefügt

EDIT2: Mist Foto von meinem Board hinzugefügt

Ein GPS-Repeater ist genau das, was Sie brauchen, und Sie sind auf dem besten Weg, einen funktionierenden zu erstellen.

Gesamtdesign des Repeaters

wird so etwas sein:

• Patch-Antenne im Freien, um schöne starke GPS-Signale zu empfangen
• Verstärker (in der Patchantenne)
• Kabel, um das Signal auf Ihre Werkbank zu bringen
• Vorspannung T zum Einspeisen von Gleichstrom für den Verstärker
• Patch-Antenne, um Signale bis zu Ihrem Experiment abzustrahlen.

Der Teufel steckt im Detail, und ich kann Ihnen vielleicht mit einigen Details helfen. Beginnen Sie mit einer Beispielschaltung und verfeinern Sie sie.

Berechnen Sie zuerst den Pfadverlust

Vergleichen Sie die beiden Szenarien:
1) Ihr Gerät im Freien: Satellit -> Gerät
2) Ihr selbstgebauter Repeater: Satellit -> Patch -> LNA -> Kabel -> Patch -> Speicherplatzverlust - > Gerät
Der Unterschied ist natürlich der fett markierte Verlust von Antenne, Verstärker, Antenne und freiem Speicherplatz. Der erste Schritt besteht darin, den Einfluss auf die Signalstärke am Empfänger zu addieren.

Die Antennenverstärkung für eine gute Qualität, ein ziemlich großes (25 mm) passives Keramikpflaster, beträgt in der Mittelachse etwa 3 dBi. Die kompakteren 10-mm-Patches und die Keramik-F-Antennen eignen sich nicht für diese Anwendung.
Die Außenantenne verfügt über einen eingebauten LNA und Filter, Sie müssen nur das Kabel mit Strom versorgen.

Der Pfadverlust ist die Wellenlänge ^ 2 / (2 * pi * r) ^ 2.
Bei 1575 MHz ist es wie folgt:

 0.1 m : 16.4 dB
0.25 m : 24.3 dB
 0.5 m : 30.4 dB
 1.0 m : 36.4 dB

Der Kabelverlust beträgt ca. 5 dB bei einer Länge von 5 m von RG174 , dem üblichen Kabel dieser Antennen. Mit einem dickeren Kabel können Sie es besser machen ...

Die Innen-Patchantenne kann vom gleichen Typ sein, der LNA- und der SAW-Filter sind jedoch nicht erforderlich. Entlöten Sie sie vorsichtig und überbrücken Sie sie mit einem dicken Draht oder etwas Kupferband.

Angenommen, Sie halten das wieder strahlende Pflaster etwa 25 cm vom zu testenden Gerät entfernt, dann ergibt sich die Summe der oben genannten Verluste und Gewinne

• Gpatch +3 dBi
• Glna +27 dB
• Gcable -5 dB
• Gpath -24,3 dB
• Gpatch +3 dBi

Insgesamt beträgt ca. +4 dB

Dies bedeutet, dass wenn alle oben genannten Annahmen korrekt sind, der Signalpegel Ihres getesteten Geräts etwas stärker ist als im Freien.

Jede Abweichung (oder jeder Fehler) drückt den Signalpegel schnell nach unten, wo der Empfänger damit umgehen kann. Dies kann auf ein längeres Kabel, eine Antenne mit geringerem Gewinn, eine Fehlanpassung oder einen Verlust des Bias-T oder eine größere Reichweite vom Sendefeld zum Empfänger zurückzuführen sein.

Mögliche Verbesserungen

Wenn Sie einen unvermeidbaren Verlust in der Schaltung haben oder eine viel größere Entfernung vom Sende-Patch zum Prüfling benötigen, benötigen Sie einen zweiten LNA, der möglicherweise von der zweiten Patch-Antenne stammt und mit einem zweiten Bias-T betrieben wird.

Dies wird sehr unordentlich, es sei denn, Sie haben eine sehr gute saubere Vorspannung T. Ein HF-Leck in die Stromleitungen oder Strahlung kann in den LNA-Eingang (wo sich die erste Vorspannung T befindet) zurückkoppeln und Rückkopplung, Oszillation und vollständigen Ausfall verursachen .

Ihre Bias T-Schaltung

Eine Vorspannung T sieht folgendermaßen aus: MUSS jedoch einen Kondensator haben, der vom Induktor geerdet ist. (Ich werde später mit einer besseren Schaltung aktualisieren.)

Sie haben einen guten Versuch mit der Vorspannungsschaltung gemacht, aber ich befürchte, dass der Induktor und insbesondere der Kondensator zu weit entfernt sind. Wir würden im Allgemeinen einen 2 mm langen Chipinduktor und -kondensator verwenden, die die Übertragungsleitung nicht zu sehr stören. Ich bin mir auch nicht sicher, ob die Impedanz der Leitung nahe genug bei 50 Ohm liegt, es könnte Sie ein paar dB kosten.

Was ist zu tun? Verwenden Sie einfach einen Widerstand.

Die LNA in einer typischen GPS-Antenne, die ich sehe, sagt Power Supply : 1.8-5.0 VDC at 10mA. Wenn Sie es also über einen 220-Ohm-0805-Chip-Widerstand versorgen, beträgt der Spannungsabfall nur etwa 2,2 V. Stellen Sie nur sicher, dass Sie ein paar Volt mehr als das erforderliche Minimum haben und der LNA in Ordnung ist. Der Widerstand absorbiert einen Teil des GPS-Signals, reicht jedoch nicht aus, um hier etwas zu ändern. Sie benötigen noch einen Bypass-Kondensator, C2 in Ihrer Schaltung, aber machen Sie es zu einer 10n-Keramik und halten Sie es so nah wie möglich am Widerstand. Es sollte alles zwischen die Beine der SMA-Steckverbinder passen.
Testen Sie die Gleichspannung des Stromkreises, wenn Sie eine GPS-Antenne mit Strom versorgen und betreiben, und passen Sie die Quellenspannung entsprechend an.

Löten Sie die beiden SMA-Steckverbinder hintereinander oder verwenden Sie eine kurze Leiterplatte. Versuchen Sie, die Impedanz nahe bei 50 Ohm zu halten, dh eine 3-mm-Mikrostreifenbahn auf einer 1,6-mm-FR4-Kupferplatte mit darunterliegender Erdung.

Beachten Sie, dass diese Schaltung auch beide Antennen gleichzeitig mit Strom versorgt . Dies sollte kein Problem sein, solange die Innenantenne nicht mit Gleichstrom geerdet ist. Überprüfen Sie dies zuerst. Wenn es sich um einen Kurzschluss handelt, müssen Sie irgendwo einen Kondensator in Reihe schalten.

Nachdem Sie diese Vorspannungsschaltung aufgebaut haben, können Sie sie mit einem normalen GPS-Empfänger testen, der über einen SMA-Anschluss verfügt. Vergleichen Sie einfach die Signalstärke der GPS-Satelliten in den beiden Fällen:

• mit der GPS-Antenne direkt an den Empfang angeschlossen
• mit der GPS-Antenne, die über Ihren Vorspannungskreis mit dem Empfänger verbunden ist

Natürlich wird der Vorspannungsschaltung nicht mit Strom versorgt. Lassen Sie das GPS die Antenne mit Strom versorgen.

Abschließende Gedanken

Experimentieren Sie ein wenig - setzen Sie das Sendefeld auf Ihre Schaltung und bewegen Sie es dann langsam weg.

Erwarten Sie nicht, dass diese Schaltung Ihnen qualitativ hochwertige GPS-Signale zur Charakterisierung der geräteeigenen GPS-Antenne liefert - dafür müssen Sie sich wahrscheinlich im Freien befinden. Die Umgebung ist anders, alle Signale kommen von oben und es gibt einen warmen Raum, keinen kalten Himmel, der auf andere Weise Rauschen zum Empfänger beiträgt. Dies ist eher für einen Pass-Fail-Test des GPS und der davon abhängigen Schaltkreise gedacht.

Ihr Bui l ding ein Gebäude aus Metall? wenn es ist, gett i ng die nativen GPS - Signal in vielleicht unmöglich.

Wenn Ihr Gebäude nicht mit Metallrahmen versehen ist und das Fenster nicht mit Metallrahmen versehen ist. Sie können dies versuchen und es ist ziemlich billig und könnte einfach funktionieren.

Holen Sie sich 3-5 große Pappstücke, bedecken Sie sie mit Aluminiumfolie und platzieren Sie sie außerhalb des Fensters und in verschiedenen Winkeln, damit sie die Overhead-Signale in Ihr Fenster reflektieren. Sie müssen lose voneinander entfernt sein und auf verschiedene Winkel des Himmels zielen. Wenn Sie sie effektiver machen möchten, versuchen Sie, sie in eine parabolische Form zu bringen.

Es gibt sowohl aktive als auch passive GPS-Repeater aus vielen Quellen. Der Hauptnachteil, wie Benutzer 3453518 sagte, ist, dass Sie die Koordinaten der Dachantenne messen.

Ein aktiver GPS-Repeater bietet eine Verstärkung zwischen 12 und 28 dB. Wenn Sie eine stationäre Antenne verwenden, erzielen Sie eine viel bessere Leistung als mit einer kleinen Patchantenne.

Ich würde die Lücke zwischen den beiden SMA-Board-Startanschlüssen so weit wie möglich verringern. Sie möchten, dass der Abstand zwischen den beiden viel weniger als 1/10 einer Wellenlänge beträgt, unter der die Nahfeldeffekte dominieren. bei 1,5 GHz sind dies ungefähr 2 cm. Nach Ihrem Daumen auf dem Bild zu urteilen, schätze ich, dass der Innenabstand zwischen den beiden SMA-Trägerraketen ungefähr 2 cm beträgt.

Ich würde so weit gehen, die Stifte beim SMA-Start abzuschneiden, damit gerade genug Stichleitung vorhanden ist, um den RFC-Induktor und den Sperrkondensator zu befestigen. Außerdem würde ich den Sperrkondensator loswerden, wenn die Innenantenne bei Gleichstrom bereits offen ist. Wenn möglich, würde ich auch empfehlen, den RFC näher an die Signalspur zu bringen, während es so aussehen sollte, als ob ein Leerlauf bei 1,5-GHz-Übertragungsleitungseffekten die effektive Impedanz modifizieren könnte. Beispielsweise sieht ein offener Stromkreis, der durch eine Übertragungsleitung mit einer Viertelwellenlänge gesehen wird, wie ein Kurzschluss aus.

Ich würde in Betracht ziehen, der Erdungsrückführung Ihrer 5-V-Versorgung einen RFC hinzuzufügen. Es ist möglich, dass dies aufgrund des Fehlens einer guten Erdungsebene die Schaltung beeinflusst. Das Hinzufügen einer geerdeten Metallabschirmungsbox um den gesamten Apparat herum trägt auch dazu bei, die Möglichkeit einer nachteiligen Einkopplung einer externen Quelle in die Übertragungsleitung zu begrenzen.

Dies wird nicht so funktionieren, wie Sie es erwarten.

Es könnte von einem elektrischen Standpunkt aus funktionieren. Wenn die Satellitensignale jedoch über ein Kabel übertragen und erneut abgestrahlt werden, wird das GPS-Lesesignal fehlerhaft. Ich kann nicht alle möglichen Probleme aus reinem Abzug erfassen, aber Sie werden wahrscheinlich ein festes Maß von der Position der aktiven Antenne aus vornehmen, nicht von der Position des GPS-Geräts. Wenn die aktive Antenne mit Strom versorgt wird, wird das Signal von Sats in einem bestimmten Radius überwunden. Mit anderen Worten, Sie führen dazu, dass ein bestimmter Bereich ein festes Ergebnis liefert. Oder etwas ähnliches.

Da die Ankunftszeit für die GPS-Positionierung von entscheidender Bedeutung ist, muss sich die Antenne am selben Ort wie der Empfänger befinden und sich mit ihr bewegen. Wenn Sie eine externe Antenne in einem Auto verwenden, wird dies das Ergebnis nicht beeinträchtigen, da Sie erwarten, die Position des Autos und nicht des Geräts zu messen. Aber was ist der Schweinswal an einem Gebäude?

Sie könnten sehr gut auf das Dach gehen, die Position lesen, sie in ein Stück Papier schreiben und an eine Wand kleben, es wird sich nicht ändern, das Gebäude geht nirgendwo hin, es wird sich nicht bewegen. Mit einer Antenne auf dem Dach erreichen Sie nichts.

Eine andere Lösung, die aufgrund Ihrer Aussage zur Verfügbarkeit von Elektronik für Sie möglicherweise nicht durchführbar ist, wäre die Verwendung eines GPS-Simulators. Dies ist ein Testinstrument, das das GPS-Signal ausstrahlt, das Sie an einer von Ihnen angegebenen Position oder Position erhalten würden.