Development of GNSS all band low noise amplifier for an receiving antenna system

Abstract

The low-noise amplifier is an important part of the antenna system. The article presents the results of the development and experimental study of a low-noise radio circuit of the antenna system for receiving signals of modern GNSS (L1/L2/L5, G1/G2/G3, E1/E5ab/E6, B1/B2/B3), including SBAS, OmniSTAR and CDGPS services. The developed circuit provides a low noise figure (no more than 1.6 dB) and a high gain (40 dB). A comparison with the commercial Taoglas TFM.110A module was carried out, which confirmed the advantages of the developed solution in terms of noise and gain. The study includes: optimization of noise characteristics, development of a structural diagram and experimental verification of the radio path characteristics.

• gnss
• radio path
• low-noise amplifier
• multiband antenna system
• noise figure

Аннотация (на русском)

Разработка радиотракта приемной антенной системы ГНСС

Радиотракт выделения и предварительного усиления является важной частью антенной системы. В статье представлены результаты разработки и экспериментального исследования малошумящего радиотракта антенной системы для приема сигналов современных ГНСС (ГЛОНАСС, GPS, Galileo, BeiDou, QZSS), включая сервисы дифференциальных поправок SBAS, OmniSTAR и CDGPS. Разработанная схема радиотракта обеспечивает низкий коэффициент шума (не более 1,6 дБ) и высокий коэффициент усиления (не менее 40 дБ). Проведено сравнение с коммерческим модулем Taoglas TFM.110A, подтвердившее преимущества разработанного решения по коэффициентам шума и усиления. Исследование включает: оптимизацию шумовых характеристик, разработку структурной схемы и экспериментальную проверку характеристик радиотракта.

For citation

References

1. Eghtesadi M., Mosavi M. R., Ragonese E. A Pseudo-Differential LNA with Noise Improvement Techniques for Concurrent Multi-Band GNSS Applications //Electronics. - 2024. - Т. 13. - №. 14. - С. 2805.
2. Tamjid F. et al. Toward high-performance wideband GNSS antennas-design tradeoffs and development of wideband feed network structure //IEEE Transactions on Antennas and Propagation. - 2020. - Т. 68. - №. 8. - С. 5796-5806.
3. Владимиров В. М. и др. Трехдиапазонный малошумящий усилитель для активной антенны высокоточного позиционирования по сигналам ГЛОНАСС/GPS //Радиотехника. - 2013. - №. 6. - С. 012-017.
4. Бойко С. Н., Исаев А. В., Марьянов В. Б. Малогабаритный двухдиапазонный антенный модуль для приемников глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС/GPS //Радиотехника и электроника. - 2020. - Т. 65. - №. 6. - С. 551-558.
5. Caizzone S. et al. Antennas as precise sensors for GNSS reference stations and high-performance PNT applications on earth and in space //Sensors. - 2021. - Т. 21. - №. 12. - С. 4192.
6. Simpson G. et al. A new noise parameter measurement method results in more than 100x speed improvement and enhanced measurement accuracy //2008 72nd ARFTG Microwave Measurement Symposium. - IEEE, 2008. - С. 119-127.
7. Lane R. Q. The determination of device noise parameters //Proceedings of the IEEE. - 1969. - Т. 57. - №. 8. - С. 1461-1462.
8. Lange J. Noise characterization of linear twoports in terms of invariant parameters //IEEE Journal of Solid-State Circuits. - 1967. - Т. 2. - №. 2. - С. 37-40.
9. Boglione L. An Original Demonstration of the Tmin/To ≤ 4N Inequality for Noisy Two-Port Networks //IEEE microwave and wireless components letters. - 2008. - Т. 18. - №. 5. - С. 326-328.
10. Belostotski L. On the number of noise parameters for analyses of circuits with MOSFETs //IEEE transactions on microwave theory and techniques. - 2011. - Т. 59. - №. 4. - С. 877-881.
11. Соковишин М. Основы измерения коэффициента шума в радиочастотном и микроволновом диапазонах. Часть 1 //Современная электроника. - 2015. - Т. 5. - С. 66-69.
12. Соковишин М. Основы измерения коэффициента шума в радиочастотном и микроволновом диапазонах. Часть 2 //Современная электроника. - 2015. - Т. 6. - С. 86-90.