【RTK21】グランドプレーン付ヘリカルアンテナ4個作った＜高性能で軽量化できた＞

2set目のTOP GNSSのヘリカルアンテナ、3週間待って中国AliExpressから到着しました。去年購入した1セット目は10日間で届いたのですが、今回は3週間もかかってしまいました。

※２０２３年７月　更に小型化の改良で超小型化VCBLアンテナ化に成功しました。
ヘリカルアンテナ場合グランドプレーンの寸法形状が非対称でも感度がでることを発見いたしました。
アンテナ間BaseLine距離10cmと従来の１ｍの1/10にして精度は、±３度におさまってます。

【STA23】VCBLアンテナ10cmが適当＜Very Close Base Lineと命名＞

※２０２３年３月　追記　スキーに取り付けて受信OKでした。

【STA23】２日分のデータの不良率とアンテナ＜ヘリカル使える＞

●何故ヘリカルなのか３つの理由
パッチアンテナ3.5dBに対して、2dBのヘリカルアンテナを使う理由は、
Sports用RTKとして使うからです。
①軽量化＝＞スポーツ（スキー、歩行、その他運動では重いと運動を妨げる）
パッチアンテナ Ublox-MB00が173gですが、TOPGNSSのヘリカルアンテナは３０ｇしかありませんグランドプレーンをつけても６０ｇ程度で、3分の一の軽さは絶大な効果です。
　実例として、1月テレマークスキーにＭＢ００アンテナ4個をつけて滑走測定しましたが、本来の自分の得意なテレマークターンができなくなってしまいました。板を大きく振り回すテレマークスキーだと１００ｇ超えの重量超過それもモーメントが更に増加する測定機材は、ＮＧだと悟りました。
②姿勢傾き
＝＞人間の運動でいろいろな角度に傾いて受信するのでパッチでは傾きに弱すぎるのでヘリカルのほうが姿勢差での誤差が小さいです
③ヘリカルでもグランドプレーンをつければ、パッチ並みになりそうなことが判ったため。
＝＞Ublox解説、大学の論文でグランドプレーンの効果解説あった

●ヘリカルアンテナTOPGNSS　TOP508 2セット目

昨年1セット目を購入して、パッチアンテナより感度が悪かったので、どうしようかと思っていたのですが、アルミ板でグランドプレーンをつけたら、パッチアンテナに近い感度になったみたい感触なので、2セット目も購入して、ヘリカル4本体制となりました。
https://ja.aliexpress.com/item/4000053667604.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.64b54c4d5I1Ren

●グランドプレーンの効果は絶大らしい
元元ＧＮＳＳアンテナのスペックはグランドプレーン付の計測結果になっていて、ついているのが当たり前だそうです。

●UBLOXのアンテナの解説書
https://www.u-blox.com/sites/default/files/products/documents/GNSS-Antennas_AppNote_%28UBX-15030289%29.pdf

19ページ
5.2.1 Ground plane
Helix antennas typically do not require ground planes. However, a ground plane can significantly
improve performance (e.g. 2-3 dB).
Due to antenna near field radiation patterns, currents can be induced in ground planes in close
proximity to the antenna. This can negatively affect the radiation pattern of the antenna and overall
performance, and additionally increases the antenna’s susceptibility to hand loading and
interference. For this reason ground planes should be kept a minimum distance from the radiating
section of a helix antenna. See the recommendations of the manufacturer for more information (e.g.
Sarantel).

参考資料１：静岡大学様RTKチュートリアルの１１５ページにグラウンドプレーン板の説明、マルチパスを避けると書いてある
https://swest.toppers.jp/SWEST21/program/pdfs/s5a_public.pdf
参考資料２：山口大学科研論文　ヘリカルアンテナでもグランドプレーンをつけることでパッチアンテナ並みの性能になると書いてある
https://kaken.nii.ac.jp/file/KAKENHI-PROJECT-25350506/25350506seika.pdf
参考資料３：土木関連いさぼうネット様　GNSSアンテナの設置でグランドプレーンの作り方説明
https://isabou.net/knowhow/colum-it/colum19.asp
現在、試作評価中ですので、後日まとめます。本ブログ右上の検索欄でヘリカルアンテナで検索すれば最新情報記事が見つけられます。

●DIYグランドプレーン2日がかりで作った。
　円か多角形がよいということで、１０ｃｍｘ１０ｃｍの角を面取りして8角形にしました。
構造としては、8角形のグランドプレーンと取り付けマウントをネジ2か所で結合して
アンテナとL字アダプタをバネ座で軽く締め付けて固定します。
この構造だとグランドプレーンに力がかかってもアンテナに力かからないので、過酷な使い方でもアンテナは無事です。バネ座がないとアンテナが緩んで落ちてしまいます。