GPS天线应该如何选择

2012-03-01 16:34:20来源: 互联网

GPS关系到我们的日常生活的方方面面,本文主要介绍GPS天线的分类、结构、性能应该掌握的几点,以及在选择GPS天线过程中需要注意的事项,给需要采购的一些建议。

  一、GPS概述

  GPS就是通过接受卫星信号,进行定位或者导航的终端。而接受信号就必须用到天线。 GPS卫星信号分为L1和L2,频率分别为1575.42MHZ和1228MHZ,其中L1为开放的民用信号,信号为圆形极化。信号强度为166-DBM左右,属于比较弱的信号。这些特点决定了要为GPS信号的接受准备专门的天线。

  二、GPS天线的分类

  1、从极化方式上GPS天线分为垂直极化和圆形极化。以现在的技术,垂直极化的效果比不上圆形极化。因此除了特殊情况,GPS天线都会采用圆形极化。

  2、从放置方式上GPS天线分为内置天线和外置天线。天线的装配位置也是十分重要。早期GPS手持机多采用外翻式天线,此时天线与整机内部基本隔离,EMI几乎不对其造成影响,收星效果很好。现在随着小型化潮流,GPS天线多采用内置。此时天线必须在所有金属器件上方,壳内须电镀并良好接地,远离EMI干扰源,比如CPU,SDRAM,SD卡,晶振,DC/DC。

  车载GPS的应用会越来越普遍。而汽车的外壳,特别是汽车防爆膜会GPS信号产生严重的阻碍。一个带磁铁(能吸附到车顶)的外接天线对于车载GPS来说是非常有必要的。

  三、GPS天线的构造

  目前绝大部分GPS天线为右旋极化陶瓷介质,其组成部分为:陶瓷天线、低噪音信号模块、线缆、接头。

  其中陶瓷天线也叫无源天线、介质天线、PATCH,它是GPS天线的核心技术所在。一个GPS天线的信号接受能力,大部分取决与其陶瓷部分的成分配料如何。

  低噪声信号模块也称为LNA,是将信号进行放大和滤波的部分。其元器件选择也很重要,否则会加大GPS信号的反射损耗,以及造成噪音过大。

  线缆的选择也要以降低反射为标准,保证阻抗的匹配。

  四、GPS天线的性能

  影响GPS天线性能的主要是以下几个方面:

  1、陶瓷片:陶瓷粉末的好坏以及烧结工艺直接影响它的性能。现市面使用的陶瓷片主要是25×25、18×18、15×15、12×12。陶瓷片面积越大,介电常数越大,其共振频率越高,接受效果越好。陶瓷片大多是正方形设计,是为了保证在XY方向上共振基本一致,从而达到均匀收星的效果。

  2、银层:陶瓷天线表面银层可以影响天线共振频率。理想的GPS陶瓷片频点准确落在1575.42MHz,但天线频点非常容易受到周边环境影响,特别是装配在整机内,必须通过调整银面涂层外形,来调节频点重新保持在1575.42MHz。因此GPS整机厂家在采购天线时一定要配合天线厂家,提供整机样品进行测试。

  3、馈点:陶瓷天线通过馈点收集共振信号并发送至后端。由于天线阻抗匹配的原因,馈点一般不是在天线的正中央,而是在XY方向上做微小调整。这样的阻抗匹配方法简单而且没有增加成本。仅在单轴方向上移动称为单偏天线,在两轴均做移动称为双偏。

  4、放大电路:承载陶瓷天线的PCB形状及面积。由于GPS有触地反弹的特性,当背景是7cm×7cm无间断大地时,patch天线的效能可以发挥到极致。虽然受外观结构等因素制约,但尽量保持相当的面积且形状均匀。放大电路增益的选择必须配合后端LNA增益。Sirf的GSC3F要求信号输入前总增益不得超过29dB,否则信号过饱和会产生自激。

  GPS天线有四个重要参数:增益(Gain)、驻波(VSWR)、噪声系数(Noise figure)、轴比(Axial ratio)。其中特别强调轴比,它是衡量整机对不同方向的信号增益差异性的重要指标。由于卫星是随机分布在半球天空上,所以保证天线在各个方向均有相近的敏感度是非常重要的。轴比受到天线性能、外观结构、整机内部电路及EMI等影响。

  五、GPS天线的选择

  大陆能自行生产GPS陶瓷天线的厂家主要是艾福电子通讯有限公司、嘉兴佳利电子、飞利华电子、嘉康电子等厂家。

  台湾也有丽台等厂家。

  大部分厂家均从国内外采购陶瓷部分,配合设计的放大电路。采购可以选择欧桥电子。

  超级智能终端越来越成为大势所趋,狭小的空间对配件的大小提出了很高的要求。

  目前国内的技术只在15×15以上成熟,10×10以上基本成熟。更小的天线就需要进口。

关键字:GPS  天线

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0301/article_14682.html
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