GPS天線的簡介.doc

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1、GPS天線的簡介????GPS天線就是指通過接受衛(wèi)星信號,從而進行定位或者導(dǎo)航所用到的天線.???GPS衛(wèi)星信號為L1和L2,頻率分別為1575.42MHz和1228MHz,當(dāng)中的L1為開放的民用信號,信號為圓形極化.信號一般在166-DBM左右,屬于弱信號.GPS天線的分類???⒈從極化方式上GPS天線分為垂直極化和圓形極化.???以現(xiàn)在的技術(shù),垂直極化的效果比不上圓形極化.因此除了特殊情況,GPS天線都會采用圓形極化.???⒉從放置方式上GPS天線分為內(nèi)置天線和外置天線.???天線的裝配位置也是十分重要.早期GPS手持機多采用外翻式天線,此時天線與整機內(nèi)

2、部基本隔離,EMI幾乎不對其造成影響,收星效果很好.現(xiàn)在隨著小型化潮流,GPS天線多采用內(nèi)置.此時天線必須在所有金屬器件上方,殼內(nèi)須電鍍并良好接地,遠離EMI干擾源,比如CPU、SDRAM、SD卡、晶振、DC/DC.???車載GPS的應(yīng)用會越來越普遍.而汽車的外殼,特別是汽車防爆膜會GPS信號產(chǎn)生嚴重的阻礙.一個帶磁鐵(能吸附到車頂)的外接天線對于車載GPS來說是非常有必要的.GPS天線的構(gòu)造???目前絕大部分GPS天線為右旋極化陶瓷介質(zhì),其組成部分為:陶瓷天線、低噪音信號模塊、線纜、接頭.???其中陶瓷天線也叫無源天線、介質(zhì)天線、PATCH,它是GPS天線

3、的核心技術(shù)所在.一個GPS天線的信號接受能力,大部分取決與其陶瓷部分的成分配料如何.???低噪聲信號模塊也稱為LNA,是將信號進行放大和濾波的部分.其元器件選擇也很重要,否則會加大GPS信號的反射損耗,以及造成噪音過大.???線纜的選擇也要以降低反射為標(biāo)準,保證阻抗的匹配.影響GPS天線的主要因素???影響GPS天線性能的主要是以下幾個方面???1、陶瓷片:陶瓷粉末的好壞以及燒結(jié)工藝直接影響它的性能.現(xiàn)市面使用的陶瓷片主要是25×25、18×18、15×15、12×12.陶瓷片面積越大,介電常數(shù)越大,其共振頻率越高,接受效果越好.陶瓷片大多是正方形設(shè)計,是為

4、了保證在XY方向上共振基本一致,從而達到均勻收星的效果.???2、銀層:陶瓷天線表面銀層可以影響天線共振頻率.理想的GPS陶瓷片頻點準確落在1575.42MHz,但天線頻點非常容易受到周邊環(huán)境影響,特別是裝配在整機內(nèi),必須通過調(diào)整銀面涂層外形,來調(diào)節(jié)頻點重新保持在1575.42MHz.因此GPS整機廠家在采購天線時一定要配合天線廠家,提供整機樣品進行測試.???3、饋點:陶瓷天線通過饋點收集共振信號并發(fā)送至后端.由于天線阻抗匹配的原因,饋點一般不是在天線的正中央,而是在XY方向上做微小調(diào)整.這樣的阻抗匹配方法簡單而且沒有增加成本.僅在單軸方向上移動稱為單偏天

5、線,在兩軸均做移動稱為雙偏.???4、放大電路:承載陶瓷天線的PCB形狀及面積.由于GPS有觸地反彈的特性,當(dāng)背景是7cm×7cm無間斷大地時,PATCH天線的效能可以發(fā)揮到極致.雖然受外觀結(jié)構(gòu)等因素制約,但盡量保持相當(dāng)?shù)拿娣e且形狀均勻.放大電路增益的選擇必須配合后端LNA增益.Sirf的GSC3F要求信號輸入前總增益不得超過29dB,否則信號過飽和會產(chǎn)生自激.???GPS天線有四個重要參數(shù):增益(Gain)、駐波(VSWR)、噪聲系數(shù)(Noisefigure)、軸比(Axialratio).其中特別強調(diào)軸比,它是衡量整機對不同方向的信號增益差異性的重要指標(biāo)

6、.由于衛(wèi)星是隨機分布在半球天空上,所以保證天線在各個方向均有相近的敏感度是非常重要的.軸比受到天線性能、外觀結(jié)構(gòu)、整機內(nèi)部電路及EMI等影響.兩種內(nèi)置GPS天線的簡介???平板式天線(PATCH?Antenna)???平板式天線由于其耐用性和相對地容易制作,所以成了應(yīng)用最為普遍的一類天線.其形狀可以是圓的也可以方的或長方的,如同一塊敷銅的印刷電路板.它由一個或多個金屬片構(gòu)成,所以GPS天線最常用的形狀是塊狀結(jié),像個燒餅.由于天線可以做得很小,因此適合于航空應(yīng)用和個人手持應(yīng)用.???天線的另一個主要特性,是其的增益圖形,即方向性.利用天線的方向性可以提高其抗干

7、擾和抗多徑效應(yīng)能力.在精確定位中,天線的相位中心的穩(wěn)定性是個很重要的指標(biāo).但是,普通的導(dǎo)航應(yīng)用中,人們希望用全向天線,至少能接收天線地平以上五度視野內(nèi)所有天空中的可見衛(wèi)星信號,但是平板式天線在衛(wèi)星于天線正上方時,訊號增益才是最大.平板的接收范圍在平板上方,平板要面向天空,這對于手持以及車載都會帶來麻煩,我們可以看到可調(diào)角度的CF接收器越來越多(可折疊的SDGPS麗臺9551),就是因為平板式天線這種特性使得廠家為了接收器有更好的收訊效果才想出來的招.???四臂螺旋式天線(QuadrifilarHelixAntenna)???四臂螺旋式天線由四條特定彎曲的金屬

8、線條所組成.不需要任何接地.它具備有Zapper天線