【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

UAV Receiver-Helical GNSS Antenna TOPGNSSTOP 508

●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。

ホルダーは、M4止め用の穴とスリットがついていて、スリットにマジックバンドと通して、
腕や足、靴に巻き付けて固定できるようになってます。

●作り方は前回の記事ホルダー試作記事にグランドプレーンネジ止めが追加されただけ
前回との違いは、八角形のグランドプレーンをネジ止めにした点です。

【L-RTK】ヘリカルアンテナ取付マウント作った<ポケットベンダー便利>

●以後
  アンテナ4本で、自宅庭で、受信具合を実験してみます。

※2023年3月 更新 スキー用に新たなヘリカルアンテナ台制作しました。
上記のアンテナ台は、20ミリ高さで、L字コネクタでないといけませんでしたが、
L字コネクタがスキーで緩んでしまうのとアンテナの固定力が弱い点を改良しました。
記事はこちらです。

【STA23】ヘリカルアンテナ台改良<雪解け早い>

カテゴリー: RTK

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