Как уже отмечалось в предыдущих разделах, основное назначение входящих в состав спутниковых приемников антенных устройств состоит в том, чтобы с наибольшей эффективностью производить преобразование распространяющихся в окружающем нас пространстве электромагнитных волн в соответствующие электрические сигналы, которые можно передавать по электрическим цепям приемника, подвергая их усилению и различного рода преобразованиям.

Оценка качества применяемых в приемниках антенн принято характеризовать такими основными параметрами, как показатель преобразования, которое должно осуществляться с наименьшими энергетическими потерями (коэффициент усиления антенны), и показатель, характеризующий направленные свойства антенны (коэффициент направленного действия). Последний принято представлять в виде полярной диаграммы направленности, Применительно к спутниковым приемникам немаловажными являются и такие специфические для них показатели, как равномерность фазовой диаграммы направленности и стабильность положения фазового центра. Кроме того, спутниковые антенные устройства оцениваются степенью их защиты от влияния побочных, отраженных от окружающих объектов радиосигналов (влияние многопутности).

Для создания одинаковых условий приема для всех сигналов, поступающих от находящихся в поле зрения спутников, антенная система должна иметь диаграмму направленности в виде полусферы. Такая диаграмма направленности может быть сформирована на базе использования различных конструкций антенных систем дециметрового диапазона. К настоящему времени в спутниковых приемниках наибольшее распространение получили микрополосковые антенны (микропо-лосковые склейки), которые представляют собой своеобразную печатную плату с нанесенными на нее отдельными элементами антенны, при соответствующем соединении и фазировании которых удается сформировать требуемую диаграмму направленности.

Применительно к спутниковым GPS-приемникам используется понятие амплитудной и фазовой диаграммы направленности. При этом амплитудная диаграмма направленности оценивает в относительных единицах уровень сигнала на выходе антенны в зависимости от направления его прихода, а фазовая диаграмма направленности — временные (или фазовые) задержки этих сигналов при их прохождении через антенное устройство. Идеальной формой фазовой диаграммы направленности также, как и амплитудной, является полусфера, обеспечивающая одинаковую величину задержек сигнала независимо от направления их прихода. При обеспечении такой формы эти задержки удается исключить в случае использования разностных методов измерений.

На практике реальная форма фазовой диаграммы направленности несколько отличается от идеальной, в результате чего могут возникать ошибки в определении интересующих нас величин. При разработке высокоточных спутниковых приемников геодезического типа

56 стремятся к тому, чтобы уклонения реальной фазовой характеристики от идеальной не превышали 5-10 градусов, что соответствует ошибкам в определении расстояний на уровне около 3-5 мм.

Если приемник является днухчастотиым, то для сигналов обеих частот (LI и L2) формы диаграммы направленности должны быть по возможности идентичными.

Наряду с диаграммами направленности важным показателем антенного устройства спутникового приемника является понятие фазового центра, его положение и стабильность этого положения с течением времени. При этом пол фазовым центром понимают ту неподдающуюся геометрическим измерениям точку в антенной системе, от которой отсчитываются все измеряемые до спутников расстояния, а ее положение «привязывается» к положению соответствующей точки относимости на пункте наблюдения.

При использовании в приемнике конструкции антенны, симметричной относительно своей вертикальной оси, положение фазового ценра в горизонтальной плоскости совпадает, как правило, с положением упомянутой оси симметрии. Что касается смешения этого центра по вертикали, то такое смещение определяется на основе специальных исследований (чаще всего в процессе настройки и калибровки антенны). В высокоточных приемниках геодезического типа положение фазового центра стремятся определить на миллиметровом уровне точности и принимают все меры к тому, чтобы положение фазового центра не изменялось с течением времени. При таком подходе есть все основания для того, чтобы параметр, характеризующий положение фазового центра записать в паспорт приемника и пользоваться им всякий раз как константой.

Еще одной специфической для спутниковых приемников характеристикой антенны является показатель невосприимчивости к приему сигналов, отраженных от подстилающей поверхности и других окружающих объектов. С этой целью стремятся к тому, чтобы устранить все лепестки диаграммы направленности, расположенные с нижней тыльной стороны антенны. Следует заметить, что попадание на антенну отраженных сигналов, прошедших отличный от прямых сигналов путь, приводит к возникновению ошибок в величине измеряемых расстояний. Наличие отраженных сигналов применительно к спутниковым измерениям получило название многопутности.