অ্যান্টেনার উদ্ভাবনী উপকরণ এবং নকশা মাল্টি ব্যান্ড জিএনএসএসের সমস্যার সমাধান করেছে

1970 এর দশকের শেষের দিকে মার্কিন প্রতিরক্ষা বিভাগের (DoD) নেতৃত্বে এর বিকাশ এবং 1980 এর দশক পর্যন্ত প্রসারিত হওয়ার পর থেকে, গ্লোবাল পজিশনিং সিস্টেম (GPS) এর ভূমিকা এবং প্রয়োগ দ্রুতগতিতে বৃদ্ধি পেয়েছে। সিস্টেমটি প্রাথমিকভাবে শুধুমাত্র নেভিগেশন এবং ক্ষেপণাস্ত্র নির্দেশনার জন্য ব্যবহার করা হয়েছিল, কিন্তু এখন এটি সম্পদ ট্র্যাকিং এবং পর্যবেক্ষণ, গাড়িতে স্বায়ত্তশাসিত ড্রাইভিং, কৃষি, পরিধানযোগ্য ডিভাইস এবং অন্যান্য অনেক ব্যবহারে একত্রিত হয়েছে যা এর প্রতিষ্ঠাতারা কল্পনাও করেননি।

মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে জিপিএস সফলভাবে স্থাপনের পর, অন্যান্য দেশ এবং অঞ্চলগুলিও সংশ্লিষ্ট জিপিএস সিস্টেমগুলি তৈরি এবং চালু করেছে, যা সম্মিলিতভাবে গ্লোবাল নেভিগেশন স্যাটেলাইট সিস্টেম (জিএনএসএস) নামে পরিচিত। GNSS-এর মধ্যে রয়েছে রাশিয়ার GLONASS, ইউরোপীয় ইউনিয়নের গ্যালিলিও এবং চীনের Beidou পাশাপাশি দুটি আঞ্চলিক GNSS সিস্টেম: জাপানের QZSS এবং ভারতের IRNSS/NavIC।

যদিও প্রাথমিক জিপিএস রিসিভার সিস্টেমটি ছিল ভারী এবং গাড়ির ট্রাঙ্কে ফিট করা প্রায় অসম্ভব, আধুনিক প্রযুক্তি জিএনএসএস কোর ইঞ্জিনকে একটি একক ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটে (IC) সরলীকৃত করেছে। GNSS-এর ধরন নির্বিশেষে, GNSS স্যাটেলাইট অ্যারে থেকে অতি দুর্বল RF সংকেত পেতে এই সমস্ত সিস্টেমের জন্য একটি অপ্টিমাইজড অ্যান্টেনার প্রয়োজন। GNSS রিসিভারের আকার সঙ্কুচিত হওয়ার সাথে সাথে বিদ্যুতের প্রয়োজনীয়তা হ্রাস পাওয়ার সাথে সাথে অ্যান্টেনার আকারও একইভাবে হ্রাস করতে হবে।

যাইহোক, এটি রিসিভারদের জন্য একটি চ্যালেঞ্জ যেগুলিকে অবশ্যই একাধিক GNSS সিস্টেম বা ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ড পরিচালনা করতে হবে। রিসিভারের জন্য একটি অ্যান্টেনা প্রয়োজন যা ব্যবহৃত বিভিন্ন সিস্টেমের নিম্ন এবং উচ্চতর RF ব্যান্ডগুলি পরিচালনা করতে পারে (চিত্র 1)।

চিত্র 1: বর্তমানে, জিএনএসএস ফ্রিকোয়েন্সি বরাদ্দকরণ এবং বিভিন্ন ব্যবহারের সিস্টেম দ্বারা পরিকল্পিত ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডে ওভারল্যাপিং সহাবস্থান এবং ক্রস বিচ্ছেদ উভয়ই রয়েছে। (ছবির উৎস: টাওগ্লাস লিমিটেড)

GNSS ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ড এবং ফ্রিকোয়েন্সিগুলির বরাদ্দ নিম্নরূপ:

1559 থেকে 1610 মেগাহার্টজ (MHz), L1, E1, B1 ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ড নামে পরিচিত
1215 থেকে 1300 MHz, L2, E6, B3, L6 ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ড হিসাবে উল্লেখ করা হয়
1164 থেকে 1215 MHz, L5, E5, B2, L3 ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ড নামে পরিচিত
অনুগ্রহ করে মনে রাখবেন যে এল-ব্যান্ড 1525 থেকে 1559 মেগাহার্টজ ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জকে নির্দেশ করে, যার মধ্যে বিভিন্ন উপগ্রহ ক্রমাঙ্কন সংকেত প্রেরণ করে।

ব্রডব্যান্ড বা মাল্টি ব্যান্ড অ্যান্টেনার চাহিদা 20 শতকের গোড়ার দিকে বেতার যোগাযোগের দিকে ফিরে পাওয়া যায় এবং সেই সময়ে দুটি সাধারণ পদ্ধতি ছিল। একটি পদ্ধতি হল শারীরিক "খাঁজ ফিল্টার" বা লোড করা কয়েল ব্যবহার করা যাতে একটি একক ন্যারোব্যান্ড অ্যান্টেনা দুটি ভিন্ন কেন্দ্র ফ্রিকোয়েন্সিতে অনুরণিত হয়। আরেকটি পদ্ধতি হল ব্রডব্যান্ড পারফরম্যান্সের জন্য ডিজাইন করা একটি একক অ্যান্টেনা ব্যবহার করা।

এই দুটি সমাধানই আজকের কমপ্যাক্ট সিস্টেম ডিজাইনে GNSS অ্যান্টেনার জন্য আদর্শ নয়। খাঁজ ফিল্টার পদ্ধতিতে অপেক্ষাকৃত বড় বিচ্ছিন্ন ইন্ডাক্টর এবং ক্যাপাসিটর প্রয়োজন, যখন ব্রডব্যান্ড অ্যান্টেনাগুলি লাভ এবং দক্ষতার মতো কর্মক্ষমতার সমালোচনামূলক বৈশিষ্ট্যগুলির সাথে আপস করতে পারে।

উন্নত অ্যান্টেনা পদ্ধতি
এখন টাওগ্লাস লিমিটেডের ইনসেপশন সিরিজ অ্যান্টেনার মাধ্যমে আরও ভালো সমাধান পাওয়া যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, HP5354. A (চিত্র 2) হল একটি মাল্টি ব্যান্ড, 1160 থেকে 1610 MHz প্যাসিভ GNSS প্যাচ অ্যান্টেনা পজিশনিং নির্ভুলতা উন্নত করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। এই উদ্ভাবনী সিরামিক ভিত্তিক যৌগিক প্যাচ অ্যান্টেনা Beidou (B1/B2a), GPS/QZSS (L1/L5), GLONASS (G1), এবং গ্যালিলিও (E1/E5a) ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডের জন্য অপ্টিমাইজ করা লাভ করেছে৷

চিত্র 2: HP5354। A হল একটি কমপ্যাক্ট ফ্ল্যাট অ্যান্টেনা যা ডুয়াল ব্যান্ড (L1 এবং L5) GNSS পারফরম্যান্সের জন্য অপ্টিমাইজ করা হয়েছে। (ছবির উৎস: টাওগ্লাস লিমিটেড)

HP5354 এর আকার। A হল 35 × 35 মিলিমিটার (মিমি) এবং উচ্চতা 4 মিমি, যা কমপ্যাক্ট এবং ফ্ল্যাট ডিজাইনের জন্য খুবই উপযুক্ত। 11 পিন প্যাকেজটি রিসিভিং সিগন্যাল ইন্টারফেস হিসাবে তিনটি পিন ব্যবহার করে (দুটি L1 ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডের জন্য এবং একটি L5 ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডের জন্য), এবং অবশিষ্ট পিনগুলি গ্রাউন্ডিংয়ের জন্য ব্যবহার করা হয়।

টিউনিং এবং যাচাই করার পরে, HP5354. একটি 70 × 70 মিমি গ্রাউন্ডিং প্লেনে সজ্জিত একটি মাল্টি ফিড অ্যান্টেনার চমৎকার বিকিরণ বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এই অ্যান্টেনা নতুন প্রজন্মের L1/L5 GNSS সিস্টেমের জন্য প্রয়োজনীয় ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডগুলিকে কভার করতে পারে এবং রিটার্ন লস, ভোল্টেজ স্ট্যান্ডিং ওয়েভ রেশিও (VSWR), বিকিরণ দক্ষতা, গড় লাভ, পিক গেইন, অক্ষ অনুপাত, ফেজ সেন্টার অফসেট, ফেজ সেন্টার ডি ড্রিফ্ট, এবং গ্রুপ ডি ড্রিফ্ট সহ এই দুটি ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডের মূল ফ্রিকোয়েন্সি সম্পর্কিত প্যারামিটারগুলিকে সম্পূর্ণরূপে চিহ্নিত করতে পারে।

Taoglas HP5354 ব্যবহার করে। একটি অ্যান্টেনা
যদিও HP5354. একটি অ্যান্টেনা ব্যবহারকারীর প্রদত্ত ফ্রন্ট-এন্ড মডিউলের সাথে যুক্ত করা যেতে পারে, টাওগ্লাসের TFM.100A GNSS RF মডিউলের ব্যবহার অন্তর্নিহিত সংকেত চেইনের বিকাশ প্রক্রিয়াকে সহজ করে। এই উচ্চ-কার্যক্ষমতা মডিউল L1/L5 ডুয়াল ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ড কভার করে এবং মাল্টি ফিড প্যাচ অ্যান্টেনা সিস্টেমের জন্য বিশেষভাবে ডিজাইন করা হয়েছে।

TFM.100A-এর একটি দ্বি-পর্যায় লো নয়েজ এমপ্লিফায়ার (LNA) রয়েছে যা সমস্ত ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডে 25 ডেসিবেল (dB) এর বেশি লাভ প্রদান করতে পারে, যখন নয়েজ ফিগার 3 dB-এর নিচে। মডিউলটি সারফেস অ্যাকোস্টিক ওয়েভ (SAW)/LNA/SAW/LNA টপোলজি ব্যবহার করে কম এবং উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি সিগন্যাল পাথ উভয় ক্ষেত্রেই অপ্রয়োজনীয় আউট অফ ব্যান্ড (OOB) জিএনএসএস এলএনএ বা রিসিভারগুলি চালানো থেকে বাধা দেয়।

TFM.100A-তে SAW ফিল্টারটি সাবধানে নির্বাচন করা হয়েছে এবং একটি কম 3 dB শব্দের চিত্র বজায় রেখে চমৎকার OOB দমন করার জন্য স্থাপন করা হয়েছে। সারফেস মাউন্ট ডিভাইসটি 20 × 18 মিমি পরিমাপ করে এবং এটি 1.8 থেকে 5.5 ভিডিসি পর্যন্ত একক পাওয়ার সাপ্লাই দ্বারা চালিত হয়।

টাওগ্লাস একটি ম্যাচিং AHPD5354A মূল্যায়ন বোর্ডও প্রদান করে (চিত্র 3), HP5354-এর একীকরণকে আরও সহজ করে। সম্পূর্ণ সিস্টেম সহ A. মূল্যায়ন বোর্ড TFM.100A RF প্রিমপ্লিফায়ার এবং Taoglas HC125A গ্রহণ করে, যা মাল্টি ফিড মাল্টি ফ্রিকোয়েন্সি জিএনএসএস অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ডিজাইন করা একটি সমতল উচ্চ-কর্মক্ষমতা 3 dB হাইব্রিড কাপলার। HP5354। A, TFM.100A, এবং HC125A একটি সমন্বিত সংকেত চেইন হিসাবে একসাথে কাজ করে।