Антенны синхронизации.
Ещё один интересный класс антенн. Для получения очень точных сигналов времени и ещё более точной синхронизации двух событий, происходящих в разных местах, необходимо принимать сигналы исключительно со спутников, исключая все возможные отражения снизу и сбоку. И уж тем более — помехи.
Что ещё важнее, для определения местоположения нам нужны относительно низкорасположенные (близко к горизонту) спутники. Однако для определения времени лучше использовать только высокорасположенные спутники (более 30 градусов над горизонтом), поскольку они меньше задерживаются тропосферой, что приводит к меньшему количеству ошибок в решении триангуляции. Поэтому антенны для измерения времени плохо воспринимают как низкорасположенные спутники, так и помехи и отражения снизу и сбоку.
Ещё одна особенность антенн синхронизации — поляризация. Спутниковые сигналы ГНСС имеют правую круговую поляризацию (RHCP). При каждом отражении поляризация меняется на противоположную, то есть с правой на левую, с RHCP на LHCP и наоборот. Антенны синхронизации разработаны для приёма сигналов с поляризацией RHCP гораздо лучше, чем с LHCP. Эта функция называется анти-помехоустойчивостью anti-jamming.
Фото: anti_Jam.jpg На фотографии видно, что сигналы спутников RHCP (чёрные) принимаются значительно лучше, чем отражённые сигналы LHCP (красные). Кроме того, заметно, как уровень приёма падает с увеличением угла от вертикали.

Ещё одной особенностью антенн тактовой частоты является необходимость передачи на оборудование точного сигнала времени (1PPS). Сигнал с передним фронтом длительностью в одну наносекунду имеет спектр от единиц до сотен гигагерц, в зависимости от требуемой крутизны фронта, и его сложно передать по обычному кабелю; требуется очень хороший коаксиальный кабель. Кроме того, сложно обеспечить надлежащее согласование импеданса, чтобы передний фронт не отражался от конца кабеля и не создавал вторичный пик.

Поэтому приёмники точного времени располагаются ближе к устройствам, использующим точное время, и соединяются с антенной длинным (до сотен метров) кабелем. Это обуславливает ещё одну особенность антенн точного времени – высокий коэффициент усиления (до 40 дБ, то есть в 10 000 раз) встроенного малошумящего усилителя.
Тот факт, что антенны синхронизации обычно устанавливаются на металлических мачтах, приводит к еще трем интересным особенностям.

Во-первых, антенна имеет форму ракеты, чтобы птицы не садились на неё. Красный цвет — это краска, отпугивающая птиц. Для обычной антенны прерывание сигнала на несколько секунд, вызванное посадкой птицы, может быть приемлемым, но для непрерывной синхронизации это может иметь катастрофические последствия.

Во-вторых, высокая мачта – привлекательная цель для молний. Поэтому только антенны с функцией синхронизации времени имеют молниезащиту, поскольку обычно она рассчитана на 5-6 ударов молнии. Она должна быть последней линией защиты от молнии, а не первой. Третья особенность хорошо видна на фотографии – это боковое крепление к трубе, из которой сделана мачта. Однако важно понимать, что труба не должна быть выше границы между верхней (белой) и нижней (красной) частями. На фотографии слева видны неправильно установленные антенны – красные трубы расположены слишком высоко и вызывают значительное отражение в антенне. Кроме того, антенная система справа расположена ниже этих труб и также принимает отраженный сигнал.
Раз уж мы заговорили об ошибках при монтаже, расскажу про «рояль в кустах». Как видите, антенна расположена на опушке рощи, значительно ниже окружающих деревьев. Создатели этого чуда жаловались, что им удавалось принимать сигналы только от 2-3 спутников каждой системы. Повторюсь ещё раз: антеннам нужно чистое небо. Деревья, особенно мокрые, могут значительно ослаблять сигналы ГНСС и вызывать отражения, если антенны расположены на опушке леса.

Снижение помех с помощью антенн с защитой от глушения.
Помехи приходят с произвольной поляризацией — линейной, правой или левой. Поэтому антенны с защитой от глушения принимают меньше помеховых сигналов.

Измерение качества сигнала с помощью осевого отношения Axial Ratio.
Качество антенны измеряется с использованием особого параметра, называемого осевым отношением Axial Ratio, который показывает, насколько антенна приближена к идеальной поляризации, при которой принимается только RHCP. Для идеальной антенны оно равно 0 дБ (т.е. 1). Для хорошей антенны оно составляет 1-2 дБ (т.е. 1,12-1,26). Если этот параметр очень высокий, он не указывается в спецификации антенны.

Понимание осевого отношения Axial Ratio.
Для понимания: осевое отношение 1 дБ означает разницу в усилении между прямым и отражённым сигналом в 25 дБ, т.е. примерно в 18 раз по напряжению и 316 раз по мощности. Осевое отношение 2 дБ означает разницу в усилении сигнала в 19 дБ, т.е. примерно в 9 раз по напряжению и 80 раз по мощности. Осевое отношение 3 дБ означает разницу в усилении сигнала в 15 дБ, т.е. примерно в 5,5 раз.