GPS антенна своими руками
В наше время спутниковая навигация, это неотъемлемая часть повседневной жизни, GPS встроен во всех мобильных устройствах. Навигаторы и трекеры работающие с GPS или отечественной Глонасс, получают все большее распространение, в основном в транспортных средствах, в автомобилях и т. д. При работе с различными GPS гаджетами, часто приходится сталкиваться со слабым сигналом GPS или полным его отсутствием. Сегодня рассмотрим как можно усилить GPS сигнал, в устройствах работающих с ним.
Главным образом речь пойдет об антенне, но не просто об антенне, которую можно купить в магазине, а о самодельной GPS антенне, которую можно подключить к любому устройству имеющему GPS модуль. Данную антенну, а точнее способ как её изготовить, нам поведал постоянный читатель блога Юрий из Тамбова, он в свою очередь откапал эту схему на каком-то американском форуме, за что ему большое спасибо.
Антенна мною была изготовлена и протестирована, не смотря на то, что она получилась со второго раза, полностью подтверждаю работоспособность данной конструкции. Изготавливалась антенна для китайского GPS трекера, который как раз и страдал постоянной потерей сигнала с GPS спутников. Известно, что у дешёвых трекеров это главная проблема, там стоят слабенькие GPS модули, у которых в качестве антенны работает патч имеющийся на корпусе самого модуля. Такой модуль будет работать только под отрытым небом, стоит же устройство куда-нибудь спрятать, (под капот машины, например) и сигнал сразу же теряется.
Прежде чем браться за изготовление GPS антенны, стоит убедиться, сможете ли вы добраться до GPS модуля, к которому антенна и будет подключаться. В китайском трекере, добраться до GPS модуля не составляет труда, там все хорошо разбирается и также собирается, ниже на фото показанно как выглядит GPS модуль у трекера. Выглядит он в принципе почти одинаково на всех устройствах, будь то трекер или навигатор. Но вот если в трекере до него просто добраться, то в навигаторе с разборкой могут возникнуть проблемы, так как устройство посложнее. Поэтому обязательно убедитесь, стоит ли разбирать ваше устройство, если вы точно не знаете как это сделать. К тому же лучше подключить покупную внешнюю антенну к разъёму устройства, если такой разъем имеется.
В обычных же, недорогих GPS трекерах, такого разъёма нет. Так что самодельная доработка вполне оправданна. Чем хороша данная антенна, так это тем, что она проста в изготовлении, и имеет миниатюрные размеры, это квадрат 46 на 46 мм. Антенна изготавливается из медной проволоки сечением 2,5 мм 2 . Это обычный монолитный электрический провод, который используется в электропроводке.
Фото изготовления GPS антенны
Сам процесс изготовления GPS антенны подробно показан на фото. Смысл заключается в правильном изгибании проволоки по размерам указанным на схеме. Проволока легко гнется руками с помощью плоскогубц. Обязательно все размеры выдержать точно, от этого зависит работоспособность конструкции.
После изготовления самой антенны, ее нужно будет припаять к патчу на GPS модуле как показано на фото. Ни в коем случае не спутайте GPS модуль с GSM антенной, на трекере GSM антенна выведена отдельно в виде небольшой схемы. GPS модуль впаян в плату устройства. Далее вся конструкция собирается, и самодельная антенна припаивается небольшим отрезком провода, который вводится в корпус через специально проделанное отверстие. Саму антеннку можно прикрепить к корпусу трекера обычным скотчем.
Результат от такой доработки стал заметен сразу, трекер ловит спутники даже в помещении, до этого он отказывался это делать даже на окне. Стабильный сигнал GPS теперь обеспечивается практически в любых условиях, что для трекера очень важно. Такая самодельная GPS антенна подойдет к любому GPS устройству, главное добраться к модулю. Но главное преимущество такой конструкции, это то, что такую простую GPS антенну своими руками сможет изготовить любой.
Источник
Антенна GPS
Антенна GPS используется для определения специальными приборами координат местности, в которой находится человек в данный конкретный момент. С недавнего времени наша страна располагает собственной разработкой в данной области – системой ГЛОНАСС. Современные GPS-приёмники без дополнительных систем уточнения обладают достаточной для определения местоположения точностью – в районе 3-х метров.
Принцип работы
С появлением GPS-устройств для определения местоположения всё меньшее количество человек умеет пользоваться компасом. Первой составляющей GPS-навигатора является его антенна. Именно с помощью неё происходит приём сигнала от ближайшего навигационного спутника связи. От верного подбора характеристик принимающего устройства (антенны) зависит точность и способность принятия нужного сигнала.
Неверно подобранные характеристики принимающего элемента могут сильно усложнить жизнь во время таких природных явлений, как снег или дождь, что сделает определение местоположения невозможным как раз в тот момент, когда это наиболее необходимо. Поэтому проектированием GPS-антенн занимаются специальные проектные организации, и без обязательных полевых испытаний в промышленное производство изделие не запускается.
Дополнительная информация. GPS – Global Positioning System. В переводе означает система глобального позиционирования. Изначально была разработана военными для своих нужд на территории Северной Америки. Она настолько хорошо себя зарекомендовала, что военные ведомства в конце прошлого века вынуждены были поделиться технологией с гражданским населением.
На сегодняшний день в любом новом гаджете присутствует встроенная GPS-антенна. Однако точность определения местоположения зачастую оставляет желать лучшего. Выделяются три основные причины ошибочной работы устройства:
- Отсутствие спутника в данный конкретный момент в данной конкретной местности;
- Плохое качество антенного устройства;
- Нерасторопное программное обеспечение.
Типы антенн
Существуют различные типы антенн:
- Встроенные или внешние;
- Активные или пассивные.
Для правильного выбора GPS-антенны необходимо охарактеризовать перечисленные выше разновидности. Это важно, т.к. неверное применение типа детали может привести к снижению характеристик GPS-приёмника.
Активные GPS-антенны
Это часто применяемое устройство со встроенным усилителем сигнала. Основная область применения – приёмники без встроенного аппарата приёма сигнала, но с возможностью его подключения через соответствующий разъём. Данные аппараты чувствительны. Ими же происходит понижение уровня помех.
Пассивные GPS-антенны
Обычно встроенные. Есть очень сильная зависимость от внешнего электромагнитного поля. Чем больше его влияние, тем менее сильный сигнал дойдёт до конечного устройства.
Производители выпускают огромное количество различных моделей данных GPS-устройств, в которых можно легко запутаться. Различаются и характеристики, вплоть до питающего напряжения. На рынке присутствует даже GPS антенна для планшета с фильтрацией паразитных сигналов.
На сегодняшний момент присутствуют различная комплектация моделей, виды разъёмов и марки кабелей, что позволяет применять их со всеми существующими видами приёмников. При выборе необходимо обращать внимание на длину кабеля: чем он больше, тем лучше.
При всём многообразии моделей устройства всё время модернизируются, улучшаются следующие показатели:
- Коэффициент усиления;
- Снижение потребления энергии;
- Уменьшение себестоимости;
- Уменьшение габаритов.
Подключение гаджетов
У современных гаджетов присутствует встроенная GPS-антенна. Однако в качестве навигаторов их использовать можно далеко не всегда. Не во всех неблагоприятных условиях они могут уловить сигнал от ближайшего спутника связи. К таким неблагоприятным условиям можно отнести:
- Стёкла автомобиля с напылением, мешающим свободному прохождению сигналов;
- Размеры экрана гаджета не всегда позволяют чётко увидеть все детали маршрута;
- Габаритные размеры планшетов не позволяют разместить его под лобовым стеклом автомобиля.
При походе в магазин для приобретения необходимого устройства необходимо очень подробно объяснить продавцу-консультанту тип гаджета, для которого приобретается антенна, для каких целей планируется использование устройства, а также, какой результат применения требуется, где его необходимо будет устанавливать.
Всё это нужно учитывать потому, что сегодняшние усилители применяют такие современные средства коммуникации, как USB-порт и Bluetooth. Для использования в гаджетах последний кодированный протокол передачи данных предпочтительнее, т.к. не вменяет необходимость дополнительных проводов, мешающих при его использовании, например, у смартфона. Однако при данном подключении необходимо очень точно установить антенну в требуемое место. На компьютерах обычно используют специальные разъёмы USB.
GPS в автомобиле
В современном автомобиле нужен навигатор, зашитый в бортовой компьютер. Навигацией очень удобно пользоваться любому водителю.
Проектировщики, занимающиеся проектированием систем навигации автомобилей, остановились на следующем алгоритме работы:
- Устройство внешнего типа получает и усиливает сигнал, идущий от спутника. В усиленном виде он попадает в навигатор;
- В приёмном устройстве навигации появляется полученный сигнал. На его основе происходит определение местоположения автомобиля. Далее происходит уточнение координат с помощью блока управления системы;
- После уточнения координат местоположения автомобиля происходит вычисление оптимального маршрута движения до конечного пункта назначения. Это происходит на основе загруженных при производстве машины дорожных карт. Зачастую управление навигационной системой производится голосом. При необходимости обновления загруженных в память автомобиля карт используют специальные загрузочные DVD-диски;
- Определение верного направления движения происходит с помощью параметров угловой скорости колёс, за вычисление которой отвечает бортовой компьютер.
При настройке определения местоположения автомобиля на загруженной в его память карте машина должна быть в статическом покое и в месте, обозначенном на карте. При этом gps антенна для навигационного блока устанавливается на заводе.
GPS-антенна своими руками
Бывают ситуации, в которых без определения местоположения, можно попасть в очень незавидное положение. В таком случае навигационные приборы просто жизненно необходимы. Здесь слабый сигнал от спутника связи или его полное отсутствие недопустимы. Тогда, зная, что из себя представляет GPS-антенна, есть возможность изготовить её самостоятельно.
На приведённом рисунке видно, каким образом можно изготовить необходимый элемент из подручных материалов:
- Берётся проволока, желательно медная, небольшого сечения. В нашем случае 2,5 мм²;
- Из проволоки сгибается квадрат соответствующего размера. Величины сторон показаны на рис.;
- Полученную деталь прикрепляем с помощью пайки или изоленты (скотча) к GPS-приёмнику.
В результате произведённых манипуляций можно получить приемлемый для определения координат местоположения сигнал.
GPS-антенны незаменимы в современных GPS-приёмниках для определения местоположения на местности. Очень востребованы туристами, которые с помощью данных устройств правильно прокладывают маршруты.
Видео
Источник
GPS антенна из куска проволки и какой-то матери.
Есть у меня китайская GPS-ина ET-314 с DealExtreme [http://www.dealextreme.com/p/et-314-gps-engine-board-module-with-sirf-star-iii-chipset-80040], да вот вся проблема нету антенны. Заказывать и ждать, никакого желания нету. Хотя и стоит она всего 15грн.
После некоторых размышлений, и вспоминание своих похождений с Wifi, вышло вот такое чудо. Под названием Biquad
Биквадрат, это правильно изогнутая восьмерка, другое название «зигзаг Харченко»
Все просто. Длина волна Wifi = 125 мм, GPS = 3000/1575мгц = 190.4мм.
Каждый лепесток Биквада равен длине волны поделенной на 4, ака для Wifi 31мм, Для GPS 47.6мм. Высота от отражателя будет Длина волны/8 -> 15.5, и 23.8 мм соответственно
См. Чертеж 
Как это выглядит без отражателя для GPS 
И как это чудо ловит сигнал 
Обновление: Подключение
Подключение антенны идет так как указано в даташите к приемнику. 
Так как антенна была собрана just4fun не о каком согласование речи не шло, хотя формально для согласования требуется выдерживать размеры расстояния между отражателем и активным элементом.
Впрочем я могу быть не прав.
Все размеры брались исключительно по пропорции готовых антенн на другие частоты. Впрочем как частоту не меняй законы остаются одинаковые.
К отражателю подсоединяется AGND соответственно. Как квадрат не крути он со всех сторон будет квадратом, так что активный элемент подключается как удобнее, к точке один и точке два, см самый первый чертеж. Одна точка подключается к AGND, со второй снимается сигнал.
Источник