GPSモジュールのパッチアンテナへ外部アンテナを取付けて受信感度を上げる実験です。
結果、受信レベルがアップし常時12～15個の衛星から受信出来るようになりました。
パッチアンテナタイプのGPSモジュールを屋内で使うと、当然衛星からの電波が遮られて上手く受信できません。
屋内では天頂の衛星どころか、窓が鉄線入りや防犯用の格子がある窓際では全くFIXせず現在地も表示しません。
これでは、GPSモジュールを使ったテストすら出来ません。
これは10年ほど前に作った当時出始めたMT3339チップを搭載したPA6Cモジュールを使ったロガーです。
これはこれで、PA6Cモジュール内にロガーメモリを搭載していたので、モジュールに電源さえ供給すればロガーになる優れもので感度もほどほどに良かったと記憶します。
さて、このままPCに接続し屋内の防犯用格子+鉄線入り窓の部屋ではGPS衛星のシグナルが全く入ってこず、暫くはUSBケーブルを延ばし窓の外にぶら下げたりしていましたが、さほど長く伸ばせません。
秋月電子の外部アンテナが使えないか実験してみました。
この外部アンテナは、アンテナなしのモジュール向けの外部アンテナで、LNA(帯域アンプ)内蔵のためDC2.5V-5Vを送り込む必要があります。
PA6Cモジュールにはパッチアンテナだけで他にアンテナ入力がないので、アンテナで受信した電波を再度パッチアンテナの所で電波を飛ばしてやれば受け取れるという考えです。
ケーブルの終端からDC5Vの供給と数cmのリードを付けてパッチアンテナに向けての結合アンテナにします。
GPSの周波数範囲は1100MHzから1500MHzの間ですので、各パーツをどの程度にすれば良いか探ってみることにします。
スケッチはこんな感じです。
コイルは50nHで、0.29mm径のポリウレタン線を爪楊枝に8ターンほど密に巻いて解けないように半周ほど耐熱テープ(ポリミドテープ)で固定しました。
ポリミドテープは特に意味はありませんが、コイルの解け防止と半田付けの際にセロハンテープだと融けるので。
最初は500nH程度のチップインダクタを付けても受信出来ましたが、コイルの方がレベル的に安定となりました。
直径2mm 8T 空芯コイル
実装は写真のようにしました。パッチアンテナとの結合アンテナ部分は割と適当です。
結合アンテナ部はＪの字に曲げていますが適当です。
外部アンテナに内蔵のLNAで増幅されて、再度パッチアンテナに飛ばすため回り込みで発信する可能性が大いにあります。
また、インピーダンスマッチングなどお構いなしなので不要輻射とか考えると周囲にばらまきたくないので金属ケースで囲んでしまいました。
これは、FRISK タブレットのケースです。こんな時のために取っておいたものが役に立ちました。
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