কমপ্যাক্ট মাল্টি-ব্যান্ড প্যাচ অ্যান্টেনা জিএনএসএস রিসিভারের আরএফ ফ্রন্ট-এন্ড ডিজাইনকে সহজ করে তোলে

1980-এর দশকের শেষের দিকে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে গ্লোবাল পজিশনিং সিস্টেম (GPS) এর সফল বাণিজ্যিক ক্রিয়াকলাপের দ্বারা অনুপ্রাণিত হয়ে, বিশ্বের অন্যান্য অনেক দেশও GPS-এর নিজস্ব সংস্করণ তৈরি এবং চালু করেছে, যা সম্মিলিতভাবে গ্লোবাল নেভিগেশন স্যাটেলাইট সিস্টেম (GNSS) নামে পরিচিত। GNSS প্রযুক্তি গত 25 বছরে বিকশিত হয়েছে এবং আন্তঃসংযুক্ত বিশ্বে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছে। আজ, GNSS-এর মধ্যে ইউরোপীয় ইউনিয়ন গ্যালিলিও, রাশিয়ার GLONASS, চীনের Beidou, ভারতের IRNSS/NavIC এবং জাপানের QZSS অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। শুধুমাত্র জিপিএস স্যাটেলাইট সিস্টেম ব্যবহার করে প্রচলিত জিপিএস রিসিভারের সাথে তুলনা করে, একাধিক উপগ্রহ নক্ষত্রের সাথে কাজ করার জন্য, জিএনএসএস রিসিভার সিস্টেম উচ্চ নির্ভুলতা এবং নির্ভরযোগ্যতা পেতে মাল্টি-ব্যান্ড ফ্রিকোয়েন্সি ব্যবহার করে।

অ্যান্টেনা হল রিসিভারের একটি মূল উপাদান এবং ব্যবহারকারীর সুনির্দিষ্ট অবস্থান, নেভিগেশন এবং সময় নির্ধারণ করতে স্যাটেলাইট থেকে দুর্বল রেডিও সংকেত ক্যাপচার করতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। তাই, জিএনএসএস রিসিভার একাধিক ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ড ব্যবহার করে, যা মহাকাশে বিভিন্ন স্যাটেলাইট নেভিগেশন সিস্টেম দ্বারা প্রেরিত নিম্ন এবং উচ্চতর রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি (আরএফ) ব্যান্ডগুলির সাথে মিলে যায়। GNSS রিসিভার দ্বারা আচ্ছাদিত ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ড এবং ফ্রিকোয়েন্সিগুলি নিম্নরূপ সংক্ষিপ্ত করা হয়েছে:

L1, E1 এবং B1 ব্যান্ডের ফ্রিকোয়েন্সি পরিসীমা হল 1559 MHz থেকে 1610 MHz
L2, E6, B3, L6 ব্যান্ডের ফ্রিকোয়েন্সি পরিসীমা 1217 MHz থেকে 1300 MHz
L5, E5, B2 এবং L3 ব্যান্ডের ফ্রিকোয়েন্সি সীমা হল 1164 MHz থেকে 1217 MHz
তাই, GNSS রিসিভার ব্রডব্যান্ড বা মাল্টি-ব্যান্ড অ্যান্টেনা ব্যবহার করে এবং বিভিন্ন স্পেস স্যাটেলাইট নেটওয়ার্ক দ্বারা ব্যবহৃত বিভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জ পরিচালনা করতে পারে। মাল্টি-ব্যান্ড ফ্রিকোয়েন্সি জিএনএসএস রিসিভার সিস্টেমের অবস্থান নির্ভুলতা এবং নির্ভরযোগ্যতা উন্নত করতে পারে, সংকেত ত্রুটি এবং হস্তক্ষেপ কমাতে পারে এবং প্রশস্ত এবং গুরুতর পরিবেশে জিএনএসএস অ্যান্টেনার চমৎকার কার্যক্ষমতা প্রদান করতে পারে।

মাল্টি-ব্যান্ড নেস্টেড প্যাচ অ্যান্টেনা
কম্প্যাক্ট, ফ্ল্যাট সলিউশনের প্রয়োজনীয়তা গত কয়েক বছর ধরেই বেশি, কারণ আসল GPS রিসিভার সিস্টেম বড়, ভারী, স্ট্যাক করা অ্যান্টেনা ব্যবহার করত যা মূল্যবান জায়গা দখল করে। উচ্চ দক্ষতা এবং কম খরচে আধুনিক GNSS RF ফ্রন্ট-এন্ড মডিউলগুলির প্রয়োজনীয়তা পূরণ করার জন্য, টেলাস লিমিটেড অত্যন্ত সীমাবদ্ধ নির্ভুলতা প্রয়োগের জন্য একটি অসামান্য অ্যান্টেনা প্রযুক্তি ডিজাইন ও বিকাশ করেছে। কোম্পানির ইনসেপশন সিরিজ HP5354। A হল একটি মাল্টিব্যান্ড, 1160 MHz থেকে 1610 MHz প্যাসিভ প্যাচ অ্যান্টেনা যা অবস্থানের নির্ভুলতা, দৃঢ়তা এবং নির্ভরযোগ্যতা উন্নত করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। এটি একটি উদ্ভাবনী সিরামিক নেস্টেড প্যাচ অ্যান্টেনা প্রযুক্তি ব্যবহার করে এবং একক-ব্যান্ড জিপিএস অ্যান্টেনার মতো একই সামগ্রিক মাত্রায় দুটি অ্যান্টেনা এম্বেড করে (চিত্র 1)। অতএব, এটি Beidou (B1/2a), GPS/QZSS (L1/L5), GLONASS (G1) এবং গ্যালিলিও (E1/E5a) ব্যান্ডগুলির (IRNSS/NavIC (L5) সহ) জন্য অপ্টিমাইজড পোলারাইজেশন লাভ প্রদান করতে পারে। এটি যেখানেই সম্ভব বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনের সাথে সামঞ্জস্যতা নিশ্চিত করে।

ডগলাস চ্যানেল এন্ট্রি সিরিজ HP5354 এর ছবি। একটি অ্যান্টেনা
চিত্র 1: ইনসেপশন সিরিজ HP5354। A হল GNSS রিসিভার সিস্টেমের জন্য একটি ফ্ল্যাট নেস্টেড প্যাচ অ্যান্টেনা। ছবি সূত্র: ট্যাগলাস লিমিটেড)

HP5354। ডুয়াল ব্যান্ড পারফরম্যান্সের জন্য অপ্টিমাইজ করা হল একটি কমপ্যাক্ট, ফ্ল্যাট আকৃতির অ্যান্টেনা যার আকার 35 মিমি x 35 মিমি এবং 4 মিমি উচ্চতা। এটি L1 এবং L5 ব্যান্ডে অর্থোগোনাল রেডিও সংকেত ক্যাপচার করার জন্য তিনটি পিন সহ একটি 11-পিন পৃষ্ঠ-মাউন্ট সিরামিক প্যাকেজ ব্যবহার করে। এই তিনটি পিনের মধ্যে দুটি L1 ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ড থেকে সংকেত গ্রহণ করতে এবং তৃতীয় পিনটি L5 ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ড থেকে সংকেত গ্রহণ করতে ব্যবহৃত হয়। বাকি আটটি পিন গ্রাউন্ডেড।

আউটপুটে সর্বোত্তম অক্ষীয় অনুপাত এবং ডান-হাত বৃত্তাকার মেরুকরণ (RHCP) সংকেত পাওয়ার জন্য, L1 ব্যান্ডের দুটি ফিড সংকেত প্রস্তাবিত হাইব্রিড কাপলার HC125A (চিত্র 2) ব্যবহার করে একত্রিত করা হয়। HC125A ফ্ল্যাট (1.5 মিমি উচ্চ) পৃষ্ঠ মাউন্ট প্যাকেজ গ্রহণ করে, কম সন্নিবেশ ক্ষতি এবং সুষম আউটপুট প্রশস্ততা সহ, মাল্টি-ব্যান্ড GNSS অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত।

প্রস্তাবিত হাইব্রিড কাপলারের সাথে L1 ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডের দুটি ফিড সংকেত একত্রিত করার পরিকল্পিত চিত্র
চিত্র 2: RHCP সংকেত তৈরি করার সময় সর্বোত্তম অক্ষীয় অনুপাত নিশ্চিত করতে L1 ব্যান্ডের দুটি ফিড সংকেতকে HC125A হাইব্রিড কাপলারে একত্রিত করা হয়েছে। ছবি সূত্র: ট্যাগলাস লিমিটেড)

উপরন্তু, ডাবল-ফিড পয়েন্ট অ্যান্টেনা টিউন করা হয়েছে এবং 70 মিমি x 70 মিমি দিগন্তে পরীক্ষা করা হয়েছে এবং একটি চমৎকার রেডিওমেট্রিক মানচিত্র দেখায়। উপরন্তু, এটি দুটি ব্যান্ডে ফ্রিকোয়েন্সি-সম্পর্কিত কী প্যারামিটারগুলিকে সম্পূর্ণরূপে চিহ্নিত করে। এই পরামিতিগুলির মধ্যে রয়েছে রিটার্ন লস, ভোল্টেজ স্ট্যান্ডিং ওয়েভ রেশিও (VSWR), দক্ষতা, গড় লাভ, সর্বোচ্চ লাভ, অক্ষীয় অনুপাত, ফেজ সেন্টার শিফট, ফেজ সেন্টার প্রকরণ এবং গ্রুপ বিলম্ব।

ডাবল-ফিড পয়েন্ট অ্যান্টেনার একটি সমতল আকৃতি রয়েছে, যা এমন পরিস্থিতিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহার করা যেতে পারে যেখানে ঐতিহ্যবাহী স্তরিত প্যাচ ডিজাইনটি খুব ভারী এবং লম্বা। প্রস্তাবিত অ্যাপ্লিকেশনগুলির মধ্যে রয়েছে নেভিগেশন, শিল্প ট্র্যাকিং, স্বায়ত্তশাসিত যানবাহন এবং রোবোটিক্স, সেইসাথে পরিধানযোগ্য ডিভাইস, ছোট সম্পদ ট্র্যাকার এবং নির্ভুল কৃষি।

ফ্রন্ট-এন্ড আরএফ সিগন্যাল লিঙ্ক তৈরি করুন
যদিও মাল্টি-ব্যান্ড GNSS অ্যান্টেনা ব্যবহারকারীর নিজস্ব GNSS ফ্রন্ট-এন্ডের সাথে একত্রিত করা যেতে পারে, TFM.100B GNSS ফ্রন্ট-এন্ড মডিউলটি মাল্টি-ফিড পয়েন্ট প্যাচ অ্যান্টেনার জন্য বিশেষভাবে ডিজাইন করা ব্যবহার করে Talsignificantly সিগন্যাল লিঙ্ক ডিজাইনকে সরল করে।

এই মডিউলটিতে একটি দ্বি-স্তরের লো নয়েজ এমপ্লিফায়ার (এলএনএ) রয়েছে যা সমস্ত ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডে 25 dB-এর বেশি এবং 3 dB-এর কম নয়েজ ফিগার (NF) নিয়ে। এটি একটি SAW/LNA/SWAW/LNA টপোলজি গঠনের জন্য LNA-এর সাথে একত্রিত করার জন্য একটি সারফেস অ্যাকোস্টিক ওয়েভ (SAW) ফিল্টার ব্যবহার করে এবং একই সাথে অপ্রয়োজনীয় আউট-অফ-ব্যান্ড (OOB) হস্তক্ষেপ দমন করতে এবং GNSS কম শব্দ বা প্রাপ্তির ওভারলোডিং প্রতিরোধ করতে কম এবং উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ড সিগন্যাল পাথ প্রক্রিয়া করে। TFM.100B-তে সাবধানে নির্বাচিত এবং স্থাপন করা SAW ফিল্টারগুলি কম 3 dB শব্দের চিত্র বজায় রেখে চমৎকার OOB প্রত্যাখ্যান প্রদান করে। এই সহজে একত্রিত করা, সারফেস-মাউন্ট ডিভাইসটি 20 x 18 মিমি আকারের এবং 1.8 থেকে 5.5 VDC এর একক পাওয়ার সাপ্লাই ব্যবহার করে। বিস্তৃত ইনপুট ভোল্টেজ পরিসীমা ফ্রন্ট-এন্ড মডিউলটিকে বেশিরভাগ জিএনএসএস রিসিভারে সহজেই একত্রিত করার অনুমতি দেয়।

সম্পূর্ণ GNSS রিসিভার ফ্রন্ট-এন্ড মডিউলের ইন্টিগ্রেশন বুঝতে ব্যবহারকারীকে আরও সাহায্য করার জন্য, ট্যাগ্লাস ইঞ্জিনিয়ার ফ্রন্ট-এন্ড সিগন্যাল পাথের রেফারেন্স ডিজাইন হিসাবে একটি মূল্যায়ন বোর্ড AHPD5354A (চিত্র 3) প্রস্তুত করেছেন। এই মূল্যায়ন বোর্ড TFM.100B প্রিমপ্লিফায়ার, ফ্ল্যাট হাই পারফরম্যান্স HC125A 3 dB হাইব্রিড কাপলার এবং HP5354 সংহত করে। একটি একক পিসিবিতে একটি মাল্টিব্যান্ড প্যাচ অ্যান্টেনা।