GNSS 안테나 가이드: L1/L2/L5 대역, 측지용과 스마트 안테나, RTK

GNSS 안테나란 무엇인가요?

GNSS 안테나는 위성항법 신호를 모아 수신기용 전기 신호로 변환하는 부품입니다. 휴대전화부터 측지용 기준국까지 모든 GNSS 수신기에는 안테나가 내장되어 있거나 케이블로 연결되어 있습니다.

흔히 GPS 안테나를 검색하지만 GPS는 하나의 위성군일 뿐입니다. GNSS(전지구 위성항법시스템) 안테나는 GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou, QZSS 및 NavIC 같은 지역 시스템을 포함한 여러 시스템을 수신하도록 설계됩니다. GNSS와 GPS 비교 문서에서 차이를 자세히 설명합니다.

안테나에 도달하는 위성 신호는 배경 잡음 수준보다 훨씬 약하며 우원편파(RHCP)입니다. 따라서 측량용 안테나는 RHCP여야 하고, 올바른 주파수 대역에서 감도가 높으며 반사 신호에 최대한 강해야 합니다. 능동형 안테나에서는 저잡음 증폭기(LNA)가 신호를 케이블로 보내기 전에 증폭합니다.

GNSS 주파수 대역: GPS L1, L2, L5 및 기타 대역

각 위성군은 여러 주파수로 송신하며, 안테나는 설계된 대역만 통과시킬 수 있습니다. 측량에 사용하는 주요 GNSS 주파수 대역은 다음과 같습니다.

실제로 안테나는 약 1559–1610 MHz의 상위 대역과 약 1164–1300 MHz의 하위 대역을 지원합니다. 일부 제품은 위성 보정 서비스에서 사용하는 약 1525–1560 MHz의 L 대역도 통과시킵니다.

이중 주파수 GPS와 단일 주파수: RTK에서 다중 대역이 중요한 이유

이중 주파수 GPS 수신기는 보통 GPS L1과 L2의 두 대역에서 신호를 추적하며, 최신 측량 수신기는 L5와 다른 위성군의 대응 대역도 추가합니다. 다중 대역 추적은 측량급 RTK가 빠르고 안정적으로 고정해를 얻는 주요 이유입니다.

• 전리층 보정 – 전리층은 주파수마다 다른 지연을 유발하므로 둘 이상의 주파수를 비교하면 대부분의 오차를 제거할 수 있습니다.
• 더 빠른 모호정 결정 – 추가 주파수의 조합을 활용하면 수신기가 반송파 위상 모호정을 수초 내에 결정할 수 있습니다.
• 더 긴 기선 – 다중 대역 RTK는 단일 주파수 L1 RTK보다 베이스에서 더 먼 거리에서도 신뢰성을 유지합니다.
• 견고성 – L5/E5a의 현대적인 신호는 출력이 더 높고 다중경로에 더 강합니다.

저렴한 L1 GPS 안테나는 다중 대역 수신기를 L1으로 제한합니다. RTK에서는 안테나 대역과 수신기 대역이 일치해야 합니다. 반송파 위상 측위의 작동 원리는 RTK GPS란 무엇인가를 참조하세요.

능동형과 수동형 GPS 안테나

능동형 GPS 안테나에는 수신기에서 동축 케이블로 보내는 DC 전압으로 작동하는 저잡음 증폭기가 있으며, 수동형 안테나에는 증폭기가 없습니다. 선택은 주로 케이블 길이에 달려 있습니다.

GNSS RTK용 외장 안테나는 거의 모두 능동형입니다. 그렇지 않으면 케이블 손실로 이미 약한 신호가 더 저하되기 때문입니다. 수신기가 안테나에 필요한 전압을 공급하는지, LNA 이득이 케이블 길이에 맞는지 확인하세요. 이득이 너무 낮으면 신호가 손실되고 너무 높으면 수신기 입력에 과부하가 생길 수 있습니다.

GPS 안테나 유형: 패치, 헬리컬, 측지용, 스마트 안테나

GPS 안테나 유형은 소형 세라믹 패치부터 대형 초크링 설계까지 다양합니다. 크기가 커지면 위상 안정성과 다중경로 억제 성능도 함께 높아집니다.

세라믹 패치 안테나

세라믹 패치 안테나 GPS 모듈은 접지면 위에 평평한 세라믹 소자를 사용합니다. 작고 저렴하여 휴대전화, 추적기, 차량용 GPS 안테나 장치에 사용되며, 대개 한두 개 대역을 지원하고 위상 안정성은 보통 수준입니다.

헬리컬 안테나

쿼드리필러 헬리컬 안테나는 작고 가벼우며 저고도각 수신 성능이 좋아 핸드헬드 수신기와 드론에 적합합니다.

측지용 및 측량용 안테나

GNSS 측량 안테나는 다중 급전 또는 적층 소자, 큰 접지면, 정교한 설계를 사용하여 모든 방향에서 위상 중심을 안정적으로 유지합니다. 초크링 안테나는 동심원 고리를 추가해 낮은 각도의 반사를 억제하며 기준국에 사용됩니다.

스마트 안테나

스마트 안테나는 하나의 하우징에 안테나와 수신기를 결합하여 원시 RF 대신 위치를 출력합니다. 트랙터와 기계에 널리 사용됩니다. 이중 안테나 GPS 설치는 두 안테나로 위치뿐 아니라 방위각도 측정합니다.

좋은 RTK 안테나의 조건은 무엇인가요?

좋은 RTK 안테나는 깨끗하고 안정적인 반송파 위상 측정값을 제공합니다. 이득만이 결정 요인은 아닙니다. 고정밀 GPS 안테나 성능에는 다음 특성이 더 중요합니다.

• 위상 중심 안정성 – 전기적 위상 중심이 위성 방향에 따라 움직이지 않아야 합니다. 변동은 위상 중심 오프셋(PCO)과 위상 중심 변동(PCV)으로 설명되며, 처리 시 보정된 값을 적용할 수 있습니다.
• 다중경로 억제 – 우수한 이득 패턴과 접지면은 지면, 차량, 건물에서 반사된 신호를 줄입니다.
• 축비 – 낮은 축비는 양호한 원편파 특성과 반사된 좌원편파 신호의 더 나은 억제를 뜻합니다.
• 대역 외 필터링 – 필터는 이동통신망과 무전기의 간섭으로부터 보호합니다.
• 견고한 하우징 – IP67 밀봉과 표준 5/8" × 11 측량용 마운트.

항상 안테나 기준점(ARP)까지의 안테나 높이를 측정하고 올바른 안테나 모델을 입력하세요. 그렇지 않으면 수직 결과에 편향이 발생합니다.

GPS 안테나 커넥터, 케이블 및 배선

안테나 커넥터, 케이블 유형, 케이블 길이는 모두 수신기에 도달하는 신호에 영향을 줍니다. 측량 및 기계 설치에서는 일반적으로 안테나에 TNC 커넥터, 소형 수신기와 모듈에 SMA 커넥터, 무선 안테나에 N형 커넥터를 사용합니다.

동축 케이블은 길이에 따라 신호가 손실되며, 주파수가 높을수록 손실이 증가합니다. RG-58 같은 가는 케이블은 GNSS 주파수에서 보통 미터당 약 0.5데시벨 이상 손실되지만, 굵은 저손실 케이블은 손실이 훨씬 적습니다. 배선은 가능한 짧게 하고 증폭기 이득을 선택하기 전에 케이블부터 선택하세요.

1. 설치 위치를 선택합니다 – 무선 안테나와 금속 가장자리에서 떨어진, 시야가 트인 가장 높은 위치를 고릅니다.
2. 견고한 5/8" 마운트 또는 자석 베이스에 안테나를 수평으로 설치합니다.
3. 급하게 꺾거나 눌리지 않도록 케이블을 배선하고, 실외에서는 물방울이 떨어지는 드립 루프를 만듭니다.
4. 자기융착 테이프로 실외 커넥터를 밀봉합니다.
5. 안테나 전원이 공급되고 신호 대 잡음비가 정상인지 수신기를 확인합니다.

측지용 안테나와 스마트 안테나: 어느 것을 선택해야 하나요?

기준국, 모니터링, 별도 수신기를 사용하는 구성에는 측지용 안테나를 선택하고, 단일 장치로 간단히 설치해야 하는 차량과 기계에는 스마트 안테나를 선택하세요.

Mars Geosystems SA102 측지용 GNSS 안테나는 GPS, BDS, GLONASS, Galileo(E1, E5a, E5b, AltBOC), QZSS, SBAS, L 대역을 추적하며, LNA 이득 36 ± 2 dB, TNC 커넥터, IP67 밀봉을 제공합니다. S20 스마트 안테나는 차량용 1408채널 수신기를 통합합니다. GNSS 안테나 가격은 저가 패치부터 몇 배 더 비싼 측지용 모델까지 폭이 넓습니다. 현재 가격은 견적을 요청하세요.

엔지니어가 작성한 추가 자료: GPS 및 GNSS 주파수 대역 설명.

자주 묻는 질문