Frequenzen, Rauschen und Antennen Ergebnisse der Kammerkalibrierung von GNSS Antennen Matthias Becker und Erik Schönemann Institut für Physikalische Geodäsie Technische Universität Darmstadt Philipp Zeimetz Geodätisches Institut Universität Bonn © TU Darmstadt-IPG p 1

Inhalt - Einführung in Kammerkalibrierung - GNSS Spektrum: GPS GLONASS Galileo - Messung der Antennenverstärkung

• Frequenzabhängigkeit der Verstärkung • Filterung und Interferenzen • Signal to Noise und Carrier to Noise • Anwendungen

- Frequenzabhängigkeit der PCV - Ergebnisse Juli 2006 => Vortrag Zeimetz © TU Darmstadt-IPG p 2

Antennenmessungen in der Absorberkammer - Ziel: Absolute Antennenkalibrierung mit automatisiertem Verfahren - Kooperation UBW/TUD mit Uni Bonn seit 2003 - Messungen in Greding 2003, 2004, 2005 - Messungen in Darmstadt 2006 -

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Frequenzen und Bandbreiten I Lower L-Band

ARNS RNSS

RNSS* shared with other services

(E5a+E5b) (E5a+E5b) Quelle: Forrester,

Galileo E5/A or E5/B frequency band options

E6 (E2+L1+E1) (E2+L1+E1) E6

Thales,2001 © TU Darmstadt-IPG p 4

5250MHz

5030MHz

Glonass G2

1610MHz

Galileo E1

GPS L1

1587MHz 1591MHz 1593MHz

1559MHz 1563MHz

1300MHz

Galileo E2

Galileo C1

Galileo E4

Glonass G2

1254MHz 1258MHz 1260MHz 1261MHz

1214MHz 1215MHz

GPS L2

1188MHz

1164MHz

1151MHz

960MHz

GPS L5

ARNS RNSS

RNSS* Galileo E6

1237MHz 1239MHz

Galileo E5/B

Galileo E3

Galileo E5/A

RNSS*

C-Band

5010MHz

ARNS RNSS

Upper L-Band

Frequenzen und Bandbreiten II

© TU Darmstadt-IPG p 5

Frequenzen und Bandbreiten III

30 MHz 1192 1176 1207

Quelle: Galileo JU, 3GPP-Meeting 2005 © TU Darmstadt-IPG p 6

Frequenzgang der Antenne

(LEIAT504))

=> Prüfen der Anpassung der Antennen and die neuen Signale

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Frequenz- und Elevationsabhängige Antennenverstärkung

Schupler&Clark, GPS-World 2001

© TU Darmstadt-IPG p 8

Messung der Antennendämpfung Bestimmung der Dämpfung

⎛ PR ⎞ a[dB] = SNR[dB] = 10 log10 ⎜ ⎟ ⎝ PE ⎠ (1)

Bestimmung der absoluten Dämpfung in der Kammer:

a

dB

a dB

a Kab dB

a Atm dB

a Send dB

SNR referred to 1 Hz bandwidth = Carrier to Noise Ratio C/N0 [dBHz] Minimal received carrier power –160 dBWHz Effective C/N0 is then still about 38.6 dBHz. © TU Darmstadt-IPG p 9

Frequenzgang TRIMBLE Dorne Margolin-Typ

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Frequenzgang TRIMBLE Zephyr

© TU Darmstadt-IPG p 11

Frequenzgang LEIAX1202

© TU Darmstadt-IPG p 12

Frequenzgang LEIAX1202 – GLONASS

© TU Darmstadt-IPG p 13

Antenna Specs GPS-600-LB Antenna 3 dB pass band Out-of-band rejection

L1: L2: fc +- 30 MHz: fc +- 50 MHz: fc +- 100 MHz:

Antenna elevation pattern

q = 90 degrees:

LNA gain

COPYRIGHT 2001 Advanstar Communications, Inc. COPYRIGHT 2001 Gale Group

1575 +- 8 MHz 1228 +- 10 MHz 25 dB mind. 30 dB mind. 50 dB mind.

7.5 dBic 90 degrees = zenith 6.5 dBic q = 90 +- 20 degrees -1.5 dBic -1.5 dBic q < 20 +- 5 degrees: -5.5 dBic -3.5 dBic q = o +- 5 degrees -7.0 dBic -5.0 dBic 26 +- 3 dB L1, L2

Noise figure less than or equal to

1.5 dB typical

L1-L2 differential propagation delay

1.5 nsec typical

Axial ratio

5 dB max L1 3 dB max L2

0° nächster Vortrag (Schupler&Clark, GPS-World 2001)

© TU Darmstadt-IPG p 28

Zusammenfassung • Kammerkalibrierung erlaubt umfassende Antennenanalyse • Phasenzentrum • Elevationsabhängige Verstärkung/Dämpfung • Filtercharakteristiken und Frequenzgang • Testen der Eignung für GNSS

- Schnelle und zuverlässige Methode unabhängig von Störungen bei Feldmessungen - Wichtiger Beitrag zu SNR Bestimmung und Standardisierung - Gute Übereinstimmung mit GEO++ und Feldverfahren bei C/N0 - Noch zu bestätigen ! - Weitergehende Untersuchungen mit GNSS Signalgenerator und Empfänger zur besseren Modellierung des gesamten Signalweges © TU Darmstadt-IPG p 29