GNSS-Antennen für Trägerphasenmessungen

Fragen und Hinweise zu Software, die mit dem Thema GPS zu tun hat. Egal ob PC oder Handheld.

Moderator: Roland

Yvonne
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Re: GNSS-Antennen für Trägerphasenmessungen

Beitrag von Yvonne » 03.01.2012 - 15:39

Josef Gerstenberg hat geschrieben:Hallo Yvonne,

1.
die Literatur
V. Filippov, D. Tatarnicov, J. Ashjaee, A. Astakhov, I. Sutiagin: "THE FIRST DUAL-DEPTH DUAL-FREQUENCY CHOKE RING", Javad Positioning Systems
war 2009 noch frei im Internet erhältlich und kannst du von mir haben.
Wenn du daran Interesse hast, dann schicke mir eine persönliche Mitteilung mit deiner E-Mail Adresse.

In dem U.S. Patent von Ashjee wird beschrieben, wie man eine L1+L2 Antenne optimieren kann.
Macht man die Tiefe kleiner als L2/4, dann ist die Multipathunterdrückung für L1 besser und für L2 schlechter,
als bei der normalen Bauform.
Bei mir geht es nur um eine L1 Antenne!

3.
Das Material für einen L1 Choke Ring mit 28,5 cm Durchmesser und 3 bis 4 Slots habe ich schon.
Mir fehlt nur die Zeit, ihn zu biegen und zu löten....
Ein Choke Ring mit einem Durchmesser von 20 cm passt in meinen Rucksack. Das war der primäre Grund, ihn zu bauen.

4.
Choke Ringe müssen an der Oberfläche immer aus Metall bestehen!
Die benötigte Dicke des Metalls ist allerdings sehr frequenzabhängig:
http://de.wikipedia.org/wiki/Skin-Effekt
Bei 1 GHz beträgt die Skin-Tiefe nur 0,0021 mm.
Also kann man auch einen Kunststoffkörper mit einer dünnen Metallschicht versehen.

Nur für die Basisplatte habe ich glasfaserverstärktes Epoydharz mit einer 0,035 mm Kupferauflage verwendet,
weil es leicht und sehr stabil ist. Der Rest besteht aus Messingblech, weil es gebogen sehr hart wird.

5.
Ja, wir haben bisher mit einer Bullet3 + 20cm-Chokering + Lea-4T bei trockenem Wetter gemessen.
Basisstation war dabei ein Trimble 5700 mit einer Zephyr-Antenne.
Die Ergebnisse sind deutlich besser als ohne Choke Ring!
So richtig kann allerdings der Choke Ring seinen Vorteil erst zeigen, wenn regnet und alles nass ist.
Dann geht mit einfachen Antennen ohne Choke Ring bei RTK fast nix mehr.

Ich habe mit unterschiedlich großen Groundplanes unter einfachen GPS-Antennen experimentiert:
Es ist ein Märchen, dass große Metallplatten unter einer GPS-Antenne die Mehrwegeffekte minimieren.
Die Wellen, die von unten kommen, hüpfen einfach um die Kante der Groundplane rum und vergnügen sich dann auf dem Weg zur Antenne.

Gruß Josef

PS Ich sollte ein Märchen schreiben, wie es GPS-Signalen geht, wenn sie auf eine Antenne treffen.
Hallo Josef,

frohes neues Jahr :)
Danke für die detaillierte Antwort. Danke Roland für den Link, das habe ich ewig gesucht.
Ich habe den U.S. Patent von Ashjee nochmal bei einigen Stellen gelesen. Der U.S Patent kommt später als den Paper "THE FIRST DUAL-DEPTH DUAL-FREQUENCY CHOKE RING", deswgen habe ich mich mehr an den Patent oritiert.
1. Die Tiefe darf weder zu klein noch zu groß sein, es soll bei ca. 47/48mm (wie bei Deinem Design) liegen. Wenn es größer als 50 mm hat man Problem bei "secondary wave".
4. Danke für die Infomation über "Ski-Effekt", es ist neu mich aber sehr hilfsreich. Wenn ich richtig verstanden, die Dicke des Metalls soll in unserem Fall möglich klein sein. Ist es bei Deinem Choke Ring 0,2 mm? Weil die gängige Modell eine Dicke etaw 3.5 mm hat, was ist aber stark "Skin Effekt" besetzen soll.
Außerdem habe ich auch wirklich plastik Choke Ring gefunden: http://www.prc68.com/I/AshtechZ12.shtml
Ich habe den U.S. Patent nochmal angeschaut. Ich habe damals was versehen. Dort steht eigentlich, dass der Grund-/Basisplatte aus Plastik sein soll. Ich bin jetzt total verirrt....

5. Danke für die Infomation, ich möchte auch ein Choke Ring bauen lassen, nur bin mir noch nicht sicher, ob es sich überhaupt lohnt.
Es macht so viel Spass, hier mit Euch zu diskutieren :)
Viele Grüße
Yvonne

Josef Gerstenberg
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Re: GNSS-Antennen für Trägerphasenmessungen

Beitrag von Josef Gerstenberg » 04.01.2012 - 02:28

Hallo Yvonne,

den Skin-Effekt hast du falsch verstanden.
Die Dicke des gut leitfähigen Materials muss größer als die Skin-Tiefe sein!
Übliche Chokering-Strukturen sind nur dicker als meine Blech-Konstruktion, weil sie dann mechanisch stabiler sind.

Wie ich bereits sagte, kann man den Körper aus Plastik fertigen und ihn dann mit Metall beschichten.

Gruß
Josef

Yvonne
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Re: GNSS-Antennen für Trägerphasenmessungen

Beitrag von Yvonne » 13.01.2012 - 12:19

Hallo Josef,

danke für Deine Antwort. Ich habe noch eine Frage: Können die kleine Bohrungen auf der Groundplatte beliebig liegen? Oder ist die Lage und Größe unwichtig.

VG
Yvonne

Josef Gerstenberg
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Re: GNSS-Antennen für Trägerphasenmessungen

Beitrag von Josef Gerstenberg » 13.01.2012 - 23:22

Hallo Yvonne,

die kleinen Bohrungen in der Grundplatte sorgen nur dafür, dass Regen- und Kondenswasser ablaufen kann.
Es sollten möglichst wenige Bohrungen mit einem möglichst kleinen Durchmesser sein.

Macht man den Durchmesser allerdings zu klein, dann kann (wegen der Oberflächenspannung des Wassers) der Choke-Ring mit Wasser volllaufen.

Ich mache bisher in jeden Ring nur eine ungleichmäßig verteilte Bohrung mit einem Durchmesser von 6 mm.

Gruß Josef

MAuVE
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Re: GNSS-Antennen für Trägerphasenmessungen

Beitrag von MAuVE » 01.04.2012 - 12:13

Sorry I do not speak German, plus I am kind of hijacking your discussion.

A friend sent me this link, which I read using Google translate.

On the subject now, my quick and dirty implementation of a choke ring antenna can be found at:

http://www.mauve.gr/var/DIY_Choke_Ring_GPS_Antenna.htm

Josef Gerstenberg
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Re: GNSS-Antennen für Trägerphasenmessungen

Beitrag von Josef Gerstenberg » 01.04.2012 - 22:51

Dear MAuVe,

have you had a comparison A-B tests with a disk ground plane of equal diameter.

Josef

Yvonne
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Re: GNSS-Antennen für Trägerphasenmessungen

Beitrag von Yvonne » 05.04.2012 - 14:22

Hallo Josef,

ich interesiere mich auch für den Paper "T. Hekmat, N. Nilass, M. Maurer: "Integrated GPS/GLONASS Antenna for High Performance Applications "ION GPS-95 Meeting September 12-15, 1995"
Leider habe ich kein Link gefunden, wo man den Paper kostenlos download kann. Haben Sie vielleicht einen Link davon?

Vielen Dank im Voraus und schöne Ostern

Yvonne

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Roland
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Re: GNSS-Antennen für Trägerphasenmessungen

Beitrag von Roland » 07.04.2012 - 12:20

Hallo,

sowas reizt mich, aber außer, dass der eine Delinquent wohl "Niklasch" heißt, konnte auch ich bisher nichts frei Zugängliches finden.

Frohes Osterfest
Roland

Josef Gerstenberg
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Re: GNSS-Antennen für Trägerphasenmessungen

Beitrag von Josef Gerstenberg » 08.04.2012 - 22:25

Hallo Yvonne,

frei Zugängliches kenne ich leider auch nicht.

Frohe Ostern, Josef

Yvonne
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Re: GNSS-Antennen für Trägerphasenmessungen

Beitrag von Yvonne » 19.04.2012 - 14:40

Hallo Josef und Roland,

trotzdem vielen Dank!

Beste Grüße
Yvonne

wrosner
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Re: GNSS-Antennen für Trägerphasenmessungen

Beitrag von wrosner » 26.01.2013 - 00:50

Josef Gerstenberg hat geschrieben: ....der Sprung in der Leitfähigkeit des Mediums Luft zum Absorbermaterial und zur metallenen Patch-Groundplane.
Trimble hat das Prinzip des sanften Leitfähigkeitsübergangs mit absorbierendem Material bei der Zephyr-Antenne ...
Ohne jetzt wirklich Ahnung zu haben, und ohne eine Zephyr jemals aus der Nähe gesehen zu haben, aber manchmal steckt in idiotischen Fragen ja auch eine Idee:

Hängt nicht die Impedanz eines Leiters auch von seiner Geometrie ab?
und sind nicht Strukturen kleiner als die Wellenlänge (geteilt durch tralala) für die Welle nur mehr unscharf existent?

Wenn man nun ein Platte mit stern/spiralförmigen/stochastischen /wasweisichnochwelchen Strukturen ätzt / fräst / lasert / wasserstrahlt / meißelt / nagelscherenschnipselt....
so daß sich von außen nach innen die Geometrie eben so ändert, daß die sanfte Stealth-Anpassung möglich wird, und das ganze kleiner lambda/4 (oder so) ist, damit es für unsere Wellen unscharf wird, kann ich dann nicht den selben Effekt erreichen?
Wenn das Ganze am Ende eher wie geklöppelte Spitze aussieht - umso besser, dann können wir es als Design-Teller austauschen und brauchen keine Angst wg Patentverletzung haben ;-)

Josef Gerstenberg
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Re: GNSS-Antennen für Trägerphasenmessungen

Beitrag von Josef Gerstenberg » 30.01.2013 - 22:12

Hallo Wolfgang,

eine gute Idee!

Leider sind solche "geklöppelten" Strukturen schon lange bekannt, konstruiert und patentiert.

Privat könnte man so eine Groundplane trotzdem verwenden,
wenn man solche Strukturen berechnen, konstruieren und bauen kann.
Ich kann das nicht.

In diesem Artikel findest du eine kurze und gute Zusammenfassung, mit welchen Techniken man bisher Multipath verringern kann:
http://www.roke.co.uk/resources/papers/ ... s.2008.pdf
Deine Idee findest du im Kapitel "Local EBC Surface".

Einen großen Nachteil haben "smarten" Groundplanes gegenüber einem Chokering:
Die Oberfläche muss absolut(!) trocken bleiben, sonst ändern sich die Impedanzen und dann ist nix mehr mit Multipath-Unterdrückung.
Um solche Groundplanes muss man also unbedingt ein sehr dichtes Gehäuse bauen, was nicht einfach ist.

Chokeringe-Groundplanes sind hingegen viel robuster.
Solange sie nicht mit Wasser voll laufen (was man einfach verhindern kann)
und nicht mit Schnee vollgestopft sind (was man nur durch eine Haube verhindern kann),
macht ihnen Feuchtigkeit wenig aus.

Gruß Josef

ssquare_de
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Re: GNSS-Antennen für Trägerphasenmessungen

Beitrag von ssquare_de » 31.01.2013 - 08:56

Servus Josef,


gegen das Einschneien könnte man doch den Chokering an der Unterseite mit elektrischen Heizfolien versehen.
http://www.thermo.de/indexa.php
oder auch hier
http://www.reichelt.de/index.html?ACTIO ... Heizfolien

Nachdem die gesamte Konstruktion sowieso aus metallenen Elementen aufgebaut ist, ist eine gute Wärmeleitung in die Ringe doch gegeben.
Allerding wirkt die Konstruktion mit ihren "Rippen" ja auch als perfekter Kühlkörper, da müsste man prüfen, mit wieviel Wärmeleistung bei welcher Aussentemp. man da den gewünschten Abtaueffekt erzielen kann.
Die unerwünschte , da verschwendete, Wärmeabstrahlung nach unten wäre vielleicht mit einer dünnen Wärmedämmschicht zu unterbinden.


Ich hatte die Tallysman TW3430 (mit Konusabdeckung) in den vergangenen Wochen speziell hinsichtlich Schneeablagerungen in Beobachtung:
wenns mal richtig schneit, ist auch die schnell zu.



Stefan

wrosner
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Re: GNSS-Antennen für Trägerphasenmessungen

Beitrag von wrosner » 31.01.2013 - 10:34

ssquare_de hat geschrieben:Servus Josef,
gegen das Einschneien könnte man doch den Chokering an der Unterseite mit elektrischen Heizfolien versehen.
Warum einfach, wenn's auch kompliziert geht?

OK, es mag Anwendungen geben, wo man auch im tiefsten Winter präzise Ortung braucht (Skifahrer tracken??), aber wir Landwirte sitzen bei diesen widrigen Verhältnissen am liebsten hinter'm Ofen und warten bis die Sonne die Antenne wieder frei taut. :lol:

Was steht gegen einen einfachen Platikkonus, so wie z.B hier auf diesem Bild:
http://lnfm1.sai.msu.ru/ao/depnm/innovi ... e_Ring.jpg

Ich weiß einen Kunststoffverarbeiter im Nachbardorf, die bauen normalerweise irgendwelche Tanks aus GFK zum Fischtransport etc.
Hier haben sie einen Bierkühlturm ;-)
http://www.herold-kunststoffe.de/kuehlturm.html
Dessen Spitze sieht fast schon wie ein Radome aus, muß nur noch etwas höher werden.
Ich denke, deren Fertigung ist recht manuell, sollte also auch für Kleinserien / Einzelstücke bezahlbar sein (hoffe ich)
Wenn ich meinen ersten Choke Ring fertig habe, werde ich da mal hin gehen und fragen, ob das geht und was das kostet.

Kann jemand den Effekt der Antennenverstimmung durch das Dielektrikum abschätzen?
hier
http://de.wikipedia.org/wiki/Nahfeld_un ... austregeln
finde ich
r_fern = 2* lambda für kleine Antennen oder
r_fern = 2 * L² / lambda für große Antennen. (was wohl nicht zutrifft)

Mit lambda ~ 20 cm bräuchten wir einen Abstand des Plastiks von 40 cm von der Antenne.
Das wird schon eine heftige Ku/egel.
Aufs Hausdach kann ich mir die noch montieren.
Auf dem Traktor ist das nach dem ersten Waldweg hinüber.

Also hier doch lieber flache Abdeckung mit Loch in der Mitte, aus dem die Antenne mit Original-Dome raus ragt?
ssquare_de hat geschrieben:Ich hatte die Tallysman TW3430 (mit Konusabdeckung) in den vergangenen Wochen speziell hinsichtlich Schneeablagerungen in Beobachtung:
wenns mal richtig schneit, ist auch die schnell zu.
Für 99,9 % Availability wirst Du um einen gewissen Pflegeaufwand wohl nicht rum kommen.
Hab' eine Photovoltaikanlage mit 60° Neigung, die war die letzten 2 Wochen kpl. offline weil vereist.
Selbst meine Satellitenschüssel vom Fernseher friert ab und zu an.

Obwohl - Holzverschläge der Städel mit ihren rauhen Oberflächen sind schnell wieder sauber.
Eine Art "Lotus-Effekt"?

ssquare_de
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Re: GNSS-Antennen für Trägerphasenmessungen

Beitrag von ssquare_de » 31.01.2013 - 15:20

Hallo Wolfgang,


du hast die grosse Unbekannte bei den Abdeckungen schon selbst angesprochen:
die Verstimmung des Patch-Elements durch Änderungen in seinem Nahfeld.

Die Patchhersteller bieten den Antennenherstellern zur optimalen Abstimmung der Antenne ( am Prüfstand ) oft eine Reihe von Patchelementen an.
CustomTuned heisst das dann.
Zudem gibts bei den steilen Hüten wohl vermutlich das Problem, dass gerade die Line-of-Sight hochstehender (=rauscharmer) Sats den Konus in ungünstigem Schrägwinkel trifft.
Wenn die Abdeckung dann nur regenfeucht ist, könnte das schnell zu lästigen Genauigkeitseinbussen führen...

Befürchte ich mal so dahin...
:wink:


Stefan

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