Câbles d'antenne GPS

De nombreuses antennes GPS ont des connecteurs SMA-mâles ou des câbles d'antenne vers des connecteurs SMA-mâles

• Voir nos offres de câbles SMA.

Les  câbles d'antenne GPS sont des longueurs de câble coaxial qui sont spécifiquement utilisées pour conduire les signaux GPS d'une antenne GPS à un récepteur radio GPS en aval avec une  perte ou une modification minimale. Il s'agit d'un composant essentiel pour l'utilisation du système propriétaire de radionavigation par satellite créé et détenu par le gouvernement des États-Unis et qui peut être utilisé pour accéder aux fonctions de localisation, de navigation et de temps du système. Le câble est donc nécessaire pour la communication par satellite entre les segments Espace et Utilisateur du GPS. Les données reçues par l'antenne GPS sont transmises par le câble à un récepteur GPS. Cet appareil de navigation par satellite dispose des capacités logicielles et des pilotes nécessaires pour extraire les données du système satellitaire et les afficher dans un format accessible.

Un câble GPS est terminé par une classe de connecteur de radiofréquence compatible avec le connecteur d'antenne et capable d'effectuer une connexion mécanique et électrique compétente. Les câbles peuvent être utilisés pour connecter une antenne GPS externe à un appareil GPS ou une antenne GPS interne à l'intérieur d'un appareil. Ils peuvent également être nécessaires pour la connexion d'un amplificateur à faible bruit (LNA), comme expliqué ci-dessous.

Le type de câble utilisé comme câble GPS est essentiel aux performances de l'assemblage du câble, avec des types spécifiques de câble coaxial fabriqués pour être à faible perte, de préférence. La nature du signal GPS, explorée ci-dessous, signifie que la longueur des câbles GPS doit être maintenue aussi faible que possible. Ceci est réalisé de plusieurs manières, notamment en doublant le blindage du câble coaxial et en maintenant la longueur du câble courte.

La sélection de câbles GPS fournie ici est fabriquée selon les normes les plus élevées de qualité et de provenance. Tous les matériaux et la fabrication de nos câbles GPS sont conformes à la législation de l'UE sur la restriction des substances dangereuses (RoHS) et à la législation sur les minéraux de conflit telle que la loi Dodd-Frank (2010) et le règlement sur les minéraux de conflit (2020).

À propos du GPS

Qu'est-ce que le GPS?

Le système de positionnement mondial est le premier et le plus important système de radionavigation par satellite au monde. Il a été conçu par le ministère de la Défense des États-Unis dans les années 1970 et était un projet nouveau et ambitieux. Au cours des 20 années suivantes, les États-Unis ont lancé et établi une constellation de 24 satellites en orbite continue, qui s'est étendue à plus de 30 à l'époque contemporaine. La constellation de satellites GPS est utilisée pour fournir une géolocalisation de précision et des données chronologiques qui peuvent être utilisées à des fins militaires et civiles. Cela se fait à l'aide d'une diffusion satellitaire continue à partir des satellites en orbite. L'accès au signal transmis était initialement limité à l'armée américaine, mais depuis 2000, il est disponible pour tous ceux qui peuvent acquérir et utiliser le signal avec un appareil compatible qui a une ligne de vue dégagée avec le ciel. Le gouvernement américain a conservé la possibilité que le GPS soit dégradé de manière sélective ou suspendu à tout moment.

Comment fonctionne le GPS

Le GPS utilise 24 des satellites en orbite, qui ont été positionnés sur une orbite terrestre moyenne de sorte qu'un minimum de 4 satellites seront visibles par les récepteurs depuis n'importe quel point de la Terre. Chaque satellite fait le tour de la Terre deux fois en 24 heures, voyageant à des vitesses supérieures à 8 000 miles (12 875 kilomètres) par heure. Chaque satellite en orbite de la constellation transmet en permanence un signal qui encode des données temporelles et de position spécifiques à l'aide d'horloges atomiques synchronisées qui sont à bord des satellites. Ces émissions sont continuellement surveillées et corrigées si nécessaire par l'US Space Force via son vaste réseau de centres de commandement et de contrôle. Les composants clés du signal GPS sont les suivants:

1. Un code de bruit pseudo-aléatoire (PRN) est une séquence binaire unique utilisée pour identifier le satellite émetteur. Le PRN est sélectionné pour éviter les interférences entre plusieurs signaux satellites GPS et fonctionne comme un type de code d'étalement qui augmente la bande passante du signal GPS.
2. Les données d'éphémérides fournissent des informations sur l'état de santé du satellite de radiodiffusion ainsi que des données spécifiques sur la précision du satellite, le numéro de la semaine, l'âge des données transmises et l'heure. Il reste valable à des fins de calcul jusqu'à deux heures à compter de sa diffusion, connu sous le nom de Temps des éphémérides (ToE).
3. Almanac Data fournit des données supplémentaires de position et de localisation qui rendent compte de la constellation dans son ensemble. Ces données sont valables jusqu'à 90 jours et peuvent être utilisées par les récepteurs GPS pour raccourcir le temps de première réparation.

Le PRN est l'élément d'identification avec les éphémérides et les données d'almanach fournissant la partie radionavigation du message satellite. Le téléchargement de l'intégralité du message peut prendre plusieurs minutes, bien que les récepteurs puissent raccourcir ce temps en se basant uniquement sur les données des éphémérides. Le signal de diffusion GPS est utilisé par les récepteurs GPS pour capturer l'heure d'arrivée (TOA) et l'heure de vol (TOF). En connaissant l'heure à laquelle le signal est arrivé et la position, la direction du voyage et la vitesse des satellites émetteurs, il est possible de tracer la trajectoire du satellite par rapport à la position du récepteur sur la Terre.

Bandes de fréquences utilisées par le GPS

Les signaux satellites GPS sont des signaux inférieurs à 2 GHz qui utilisent une bande du spectre radioélectrique connue sous le nom de bande L. L'Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) a désigné la bande L qui s'étend de 1 à 2 GHz et est principalement utilisée pour l'aérospatiale et les communications par satellite. Les signaux de fréquence en bande L sont avantageux car ils sont capables de pénétrer efficacement l'ionosphère, les nuages atmosphériques, le brouillard et les précipitations sans avoir besoin d'une antenne à faisceau encombrante pour recevoir des signaux. Les principales fréquences de la bande L utilisées par les GPS d'accès civil sont:

• L1 fonctionne à 1575,42 MHz et sa largeur est de 15,345 MHz.
• L2 fonctionne à 1227,60 MHz et a une largeur de canal de 11 MHz.
• L5 fonctionne à 1176,45 MHz avec une bande passante de 12,5 MHz.

Les fréquences utilisées sont directement proportionnelles à la fréquence par défaut en bande L de l'horloge atomique transportée par les satellites en orbite. Ils fournissent une bande passante adéquate non seulement pour les données d'horloge, mais aussi pour l'encodage des codes PRN, des données d'éphémérides et des données d'almanach sur le signal porteur. En fonction de l'antenne GPS utilisée, une, deux ou les trois fréquences peuvent être reçues pour une acquisition rapide du signal et le temps le plus court possible pour la première fixation.

Câbles d'antenne GPS: Points clés

Le choix du câble d'antenne GPS est essentiel aux performances d'une antenne et d'un récepteur GPS en raison de plusieurs faiblesses notables dans un système qui dépend de la réception de signaux d'origine extraterrestre. Au moment où le signal GPS a pénétré toutes les couches de l'atmosphère terrestre pour atteindre un récepteur, une proportion importante de l'énergie électromagnétique a été absorbée, ce qui signifie que le signal reçu est déjà affaibli. Les principaux défis rencontrés avec les signaux GPS sont les suivants:

1. L'interférence par trajets multiples GPS est un problème fréquemment rencontré qui prolonge le temps nécessaire à un appareil GPS pour acquérir une position. Cette interférence est causée par la réflexion et la diffusion du signal GPS sur les bâtiments, la végétation ou d'autres structures naturelles ou artificielles. Cela conduit à la génération de plusieurs versions réfléchies alternatives du signal qui arrivent à l'antenne de réception avec un retard et peuvent atténuer ou corrompre le signal global, entraînant des erreurs de calcul de position.
2. Le mauvais temps peut entraîner une détérioration du signal GPS, malgré sa pénétration fiable. Les performances d'une antenne GPS extérieure peuvent être compromises par l'accumulation de glace et de neige, et des précipitations particulièrement denses et un brouillard dense peuvent retarder l'acquisition d'un signal et le temps de première fixation.
3. Les zones urbaines ont une mauvaise ligne de visée pour les antennes GPS et les satellites cibles en raison de la densité des bâtiments qui réduit l'exposition au ciel ouvert. Une mauvaise visibilité signifie que l'appareil subira une dérive de position et une faible précision. Les zones bâties provoquent également plus d'effets de trajets multiples en raison de la réflexion du signal sur les matériaux de construction denses et les surfaces comme le béton.
4. Les environnements intérieurs rendent le GPS inefficace car ils sont fermés et ne sont pas exposés au signal satellite. Au moment où un signal pénètre dans un bâtiment, il est tellement atténué qu'il ne pourra pas être utilisé.

Des câbles et des antennes GPS de qualité sont essentiels pour que les appareils GPS fonctionnent correctement

Ces défis signifient que l'antenne de réception et l'équipement radio utilisés pour le GPS doivent être efficaces pour acquérir et relayer le signal GPS. De plus, une batterie ou une alimentation secteur optimale sera nécessaire en raison de la consommation d'énergie requise pour les appareils GPS et le logiciel frontal utilisé pour la cartographie doit être précis. Un câble GPS de haute qualité est essentiel pour maintenir la perte de signal à un minimum absolu pour le bon fonctionnement de ce circuit de radiofréquence.

Les antennes utilisées pour le GPS doivent être efficaces, des antennes  omnidirectionnelles d'impédance de 50 ohms   qui ont une polarisation circulaire droite (RHCP) qui correspond à la polarisation du signal GPS et permet à l'antenne de recevoir le signal en tout point du zénith à l'horizon. Les antennes GPS ont généralement un gain élevé, avec des limites légales spécifiées par la Federal Communications Commission (FCC). Lorsqu'elles sont associées à des lignes de transmission par câble coaxial bien adaptées, ces antennes convertissent efficacement au moins 50 % de l'énergie électromagnétique qu'elles reçoivent en puissance rayonnée avec un rapport d'ondes stationnaires de tension (ROS) maintenu aussi bas que possible.

Meilleur câble coaxial pour l'assemblage de câbles GPS

• Le meilleur câble coaxial pour GPS est un câble coaxial à faible perte qui a une perte ou une atténuation de signal réduite  sur toute sa longueur aux fréquences de la bande L utilisées par le GPS.

La structure unique du câble coaxial en fait le moyen le plus efficace de transférer les signaux GPS de la source à la terminaison. Ses doubles conducteurs extérieur et intérieur protègent l'énergie électromagnétique voyageant le long de la ligne contre les interférences extérieures et maintiennent l'énergie radiofréquence transférée à l'intérieur de la ligne. Le type de câble coaxial choisi pour être utilisé comme câble d'antenne GPS déterminera les connecteurs de fréquence radio nécessaires et les spécifications électriques de l'ensemble doivent être adaptées avec précision pour maintenir les pertes ou les écarts dans l'ensemble aussi bas que possible.

À l'intérieur de la limite supérieure de fréquence (la fréquence de coupure) d'un câble GPS, les signaux de radiofréquence se déplacent sur toute sa longueur en mode de champ électrique et magnétique transversal (TEM), les champs électriques et magnétiques étant perpendiculaires les uns aux autres et à l'axe du câble. Les limites du câble seront déterminées par le diamètre du câble avec un câble d'antenne GPS de plus petit diamètre tolérant des fréquences plus élevées. Ceci, cependant, doit être équilibré avec l'atténuation ressentie à des fréquences plus élevées en raison de la perte diélectrique et de l'effet de peau.

Perte de signal GPS via les câbles d'antenne

L'atténuation est la quantité d'énergie radiofréquence qui est perdue lorsqu'un signal est transmis le long d'une longueur de câble. Les pertes sont généralement dues à la dissipation thermique, à l'effet de peau, aux fuites dues à un mauvais blindage du câble et aux pertes diélectriques, ainsi qu'à une proportion du signal qui peut être réfléchie en raison de discontinuités dans la ligne. Aux fréquences inférieures à 10 GHz, telles que les fréquences de la bande L utilisées par le GPS, les pertes dans les conducteurs sont le principal contributeur aux pertes de signal.

Le blindage est la clé des performances du câble d'antenne GPS

Le blindage protège le câble de l'antenne GPS des pertes radiatives qui peuvent compromettre le fonctionnement de l'ensemble. Bien qu'une ligne blindée à 100 % soit difficile à réaliser, un câble bien blindé maintiendra les champs électromagnétiques à l'intérieur du câble et réduira les pertes radiatives au minimum. Les fuites d'énergie radiofréquence diminuent non seulement la force et la qualité du signal, mais peuvent également être une source d'interférences. La combinaison d'une couche diélectrique entièrement fermée, d'une tresse en cuivre et de couches de blindage en feuille minimisera la pénétration de l'énergie électromagnétique indésirable à travers les couches extérieures du câble et le rejet des interférences de l'environnement entourant le câble. Les câbles avec une bonne efficacité de blindage combinent des mécanismes de blindage (par exemple une couche tressée avec un blindage intérieur en feuille) pour une couverture maximale contre la perte de signal.

Câble d'antenne GPS LMR 100

Le câble coaxial LMR 100 ou équivalent de haute qualité offre des performances de pointe pour le câble d'antenne GPS. Ce mini câble coaxial semi-flexible est connu pour ses excellentes performances et ses faibles pertes exceptionnelles et est donc couramment utilisé dans les assemblages de câbles GPS. Les spécifications physiques et électriques de ce câble détaillées ci-dessous sous-tendent son utilité pour la connectivité GPS.

Caractéristiques physiques et spécifications du câble d'antenne GPS LMR 100

Le LMR 100 a une structure comparable à celle de la plupart des câbles coaxiaux avec des caractéristiques clés qui améliorent ses performances en tant que câble à faible perte. Le diamètre du LMR 100 est de 0,11 pouce (2,79 mm) et le câble est connu pour sa flexibilité, ce qui signifie qu'il peut être facilement acheminé sans risque de dommage. Ce câble fiable est également résistant aux intempéries et aux UV avec une longévité s'étendant sur des décennies, ce qui en fait un bon choix pour l'installation d'une antenne GPS.

Son conducteur central solide en acier nu recouvert de cuivre (BCCS) a une conductivité élevée. Entourant le conducteur, un diélectrique en polyéthylène (PE) améliore les performances électriques du câble et reste résistant à l'eau et aux solvants chimiques. La couche diélectrique est entourée d'un ruban d'aluminium non lié et d'une tresse extérieure en cuivre étamé qui est recouverte d'une gaine extérieure en plastique qui est généralement en PVC ou en polyéthylène.

L'importance des câbles d'antenne GPS à double blindage

La conception à double blindage de ce câble est une caractéristique haut de gamme, la combinaison de la feuille et de la tresse étant particulièrement avantageuse pour réduire la perte de signal GPS, en particulier les pertes radiatives dues à l'effet de peau au niveau du conducteur central. Son efficacité de blindage dépasse les 90 décibels. Le ruban adhésif en feuille d'aluminium mylar entoure complètement le diélectrique, conférant une couverture à 100% qui résiste à la fissuration lorsque le câble est fléchi. Le bouclier de tresse en cuivre étamé est étroitement tressé avec une couverture d'au moins 95 %. Cette tresse dense de qualité a un effet de mise à la terre bénéfique.

Spécification électrique du câble coaxial d'antenne GPS LMR 100

Ce câble coaxial de 50 Ohms offre des performances robustes sur les fréquences de la bande L avec une limite de fréquence supérieure à 60 GHz. Les matériaux et la fabrication de ce câble GPS lui permettent de retenir le courant à l'intérieur du câble, ce qui se traduit par une capacité de 30,8 pF/ft (100,1 pF/m). Il a une induction de 0,077 uH/ft (0,25 uH/m). Il s'agit d'une mesure de la tendance du câble à résister au courant conduit et liée à l'impédance du câble. Son noyau BCCS est hautement conducteur et la vitesse de propagation (Vp), exprimée en pourcentage de la vitesse de la lumière, est de 66 %. Son noyau en acier cuivré peut également tolérer des tensions allant jusqu'à 500 volts.

Connecteurs clés utilisés sur les assemblages de câbles d'antenne GPS

Le choix du connecteur utilisé dans le câble d'antenne GPS doit également minimiser les pertes, les réflexions et la dispersion du signal. Il n'existe pas de connecteur homogène parfaitement adapté dans la réalité, mais de nombreux bons choix de connecteurs sont disponibles dans  des câbles d'antenne GPS pré-assemblés  qui offrent de bonnes performances. Les connecteurs coaxiaux couramment utilisés ont tous une impédance de 50 ohms avec une gamme de fréquences qui s'adapte pleinement à la connectivité en bande L. La plupart des connecteurs maintiennent également le ROS, la perte d'insertion et les fuites de radiofréquence aussi faibles que possible, tout en fournissant un nombre élevé de cycles d'accouplement pour la longévité de l'ensemble. Des connecteurs miniatures ou micro-miniatures peuvent être utilisés pour connecter une antenne GPS directement à un circuit imprimé via un adaptateur en queue de cochon micro-miniature qui est aussi court que possible.

Les connecteurs courants utilisés dans un ensemble de câble d'antenne GPS LMR 100 comprennent:

• SMA
• RP-SMA
• De type N
• BNC
• MMCX
• TNC

Foire aux questions

Comment installer une antenne GPS?

En prenant soin de bien monter votre antenne et votre câble GPS, vous vous assurerez qu'il fonctionne comme il se doit. Voici quelques étapes clés pour installer correctement votre antenne GPS:

1. Comment localiser correctement une antenne GPS

Pour que les antennes GPS fonctionnent correctement, elles nécessitent une exposition dégagée au ciel ouvert afin qu'elles puissent être visibles par le plus grand nombre de satellites possible. Montez l'antenne le plus haut possible, sur le toit d'un bâtiment ou d'une voiture, à l'écart des autres structures importantes qui interféreront avec la ligne d'horizon. Un système de montage sur poteau ou sur support approprié peut être utilisé pour les bâtiments, et les supports magnétiques ou les systèmes de montage traversants sont couramment utilisés pour les véhicules. Lors de la localisation de l'antenne, il faut éviter d'autres installations d'antennes, ainsi que les environnements où l'antenne ou son câble peuvent être immergés dans de l'eau stagnante ou recouverts de végétation ou de neige.

2. Connexion du câble GPS à l'antenne

Le câble coaxial doit être attaché à la fois à l'antenne et à d'autres produits auxiliaires du GPS, y compris les parafoudres d'éclairage et les LNA. Plusieurs câbles d'antenne GPS intérieurs et extérieurs appropriés  et des adaptateurs de connecteur peuvent être nécessaires pour les différents composants radio. Les longueurs de câble doivent être aussi courtes que possible et, idéalement, les adaptateurs doivent être évités car ils augmentent les discontinuités dans la configuration. Le câble d'antenne peut être soutenu par des crochets de câble ou installé dans un conduit scellé pouvant accueillir ses connecteurs.

3. Évaluer les performances du système GPS et ajuster l'installation si nécessaire

Tous les composants de l'ensemble peuvent nécessiter un réglage si les performances de l'installation de l'antenne GPS sont médiocres. Repositionnez l'antenne et son support si nécessaire. L'ajustement de la longueur du câble peut faire une différence significative dans les performances de l'ensemble du système. Une fois que les performances optimales de l'antenne GPS sont atteintes, le système peut être correctement imperméabilisé avec du ruban adhésif pour câble coaxial ou de la graisse diélectrique pour sceller et protéger toutes les connexions exposées.

Ces câbles fonctionnent-ils avec d'autres systèmes de navigation par satellite?

Les câbles d'antenne GPS disponibles ci-dessus peuvent être utilisés pour la fourniture compétente de connectivité pour tout système mondial de navigation par satellite (GNSS), y compris:

• GLONASS (Russie)
• BeiDou (Chine)
• Galileo (Union européenne)
• Quasi-Zenith (Japon)

Ces systèmes alternatifs de navigation par satellite fonctionnent tous sur une base similaire au GPS, mais diffèrent par le nombre de satellites et les plans orbitaux utilisés.

Le RG 174 peut-il être utilisé comme câble GPS?

Le RG 174 est un câble coaxial flexible d'un diamètre similaire à celui du LMR 100. Cependant, il est différent des câbles de type LMR 100 car il n'est blindé qu'à un seul blindage, a un conducteur interne toronné et une limite de fréquence inférieure. LMR 100 est un meilleur choix pour  le câblage d'antenne GPS car il a  une atténuation plus faible en dB/ft à toutes les fréquences.

Qu'est-ce qu'un LNA?

Un amplificateur à faible bruit (LNA) est un appareil électronique qui peut être installé en ligne pour amplifier les signaux GPS de très faible puissance. Un amplificateur générique amplifiera à la fois le signal reçu et toute interférence ou bruit présent. Un amplificateur à faible bruit est capable d'éliminer le bruit du signal, en préservant un rapport signal/bruit (SNR) optimal.

En conclusion

Le choix d'un câble GPS est essentiel aux performances d'une antenne et d'un récepteur GPS. Les câbles d'antenne GPS doivent être choisis pour leur qualité de blindage, avec un câble coaxial à double blindage comme le LMR 100 délivrant la perte de signal la plus faible. Les assemblages de câbles d'antenne GPS sont dotés de connecteurs robustes de haute qualité qui résisteront aux cycles d'accouplement répétés et aux conditions extérieures.

POUR EN SAVOIR PLUS:

• Antennes GPS
• Pourquoi le câble d'antenne à double blindage est-il important?
• LMR 100
• Glossaire des câbles d'antenne

Répartiteur de signal GNSS

Le répartiteur de signal GNSS de Data Alliance est la solution pour diviser le signal d'une antenne GPS en deux récepteurs GPS.

Résout ces problèmes:

• Une antenne combo ne peut pas avoir deux antennes internes GPS, car les deux auraient trop d'interférences.
• Les antennes GPS ne peuvent pas être placées trop près les unes des autres car elles causent des interférences les unes pour les autres.

Nous pouvons le fournir avec des connecteurs SMA, bien sûr, ou n'importe quel connecteur, sur les câbles répartiteurs.

Spécifications de l'article

• Gamme de fréquences du répartiteur  1535 ~ 1616 MHz
• Bande d'ondes GPS L1/BOUSSOLE B1/GLONASS G1
• Impédance 50Ω
• Perte d'insertion <1,5 dB
• Valeur d'isolement ≥15dB
• V.S.W.R  <1.5
• Tension de tenue: 18 V CC max
• Courant de tenue: 100mA Max
• Câble: équivalent LMR-100 (double blindage)
• Perte d'insertion ≈1,2 dB/m@1575MHz
• Connecteurs: SMA, FAKRA ou autres
• Boîtier en plastique: ABS
• Température de fonctionnement: -40°C~+85°C
• Humidité relative jusqu'à 75%
• Vibration 10 à 55Hz avec une amplitude de 1,5 mm 2 heures

Conforme à la norme ROHS