如何選擇合適的GPS天線

　GPS關(guān)系到我們的日常生活的方方面面，本文主要介紹GPS天線的分類、結(jié)構(gòu)、性能應(yīng)該掌握的幾點(diǎn)，以及在選擇GPS天線過程中需要注意的事項(xiàng)，給需要采購(gòu)的一些建議。

　　一、GPS概述

　　GPS就是通過接受衛(wèi)星信號(hào)，進(jìn)行定位或者導(dǎo)航的終端。而接受信號(hào)就必須用到天線。 GPS衛(wèi)星信號(hào)分為L(zhǎng)1和L2，頻率分別為1575.42MHZ和1228MHZ，其中L1為開放的民用信號(hào)，信號(hào)為圓形極化。信號(hào)強(qiáng)度為166-DBM左右，屬于比較弱的信號(hào)。這些特點(diǎn)決定了要為GPS信號(hào)的接受準(zhǔn)備專門的天線。

　　二、GPS天線的分類

　　1、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(huì)采用圓形極化。

　　2、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(jī)多采用外翻式天線，此時(shí)天線與整機(jī)內(nèi)部基本隔離，EMI幾乎不對(duì)其造成影響，收星效果很好?，F(xiàn)在隨著小型化潮流，GPS天線多采用內(nèi)置。此時(shí)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(yuǎn)離EMI干擾源，比如CPU，SDRAM，SD卡，晶振，DC/DC。

　　車載GPS的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越普遍。而汽車的外殼，特別是汽車防爆膜會(huì)GPS信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重的阻礙。一個(gè)帶磁鐵(能吸附到車頂)的外接天線對(duì)于車載GPS來(lái)說(shuō)是非常有必要的。

　　三、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(hào)模塊、線纜、接頭。

　　其中陶瓷天線也叫無(wú)源天線、介質(zhì)天線、PATCH，它是GPS天線的核心技術(shù)所在。一個(gè)GPS天線的信號(hào)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(hào)模塊也稱為LNA，是將信號(hào)進(jìn)行放大和濾波的部分。其元器件選擇也很重要，否則會(huì)加大GPS信號(hào)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(zhǔn)，保證阻抗的匹配。

　　四、GPS天線的性能

　　影響GPS天線性能的主要是以下幾個(gè)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(jì)，是為了保證在XY方向上共振基本一致，從而達(dá)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(diǎn)準(zhǔn)確落在1575.42MHz，但天線頻點(diǎn)非常容易受到周邊環(huán)境影響，特別是裝配在整機(jī)內(nèi)，必須通過調(diào)整銀面涂層外形，來(lái)調(diào)節(jié)頻點(diǎn)重新保持在1575.42MHz。因此GPS整機(jī)廠家在采購(gòu)天線時(shí)一定要配合天線廠家，提供整機(jī)樣品進(jìn)行測(cè)試。

　　3、饋點(diǎn)：陶瓷天線通過饋點(diǎn)收集共振信號(hào)并發(fā)送至后端。由于天線阻抗匹配的原因，饋點(diǎn)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(jiǎn)單而且沒有增加成本。僅在單軸方向上移動(dòng)稱為單偏天線，在兩軸均做移動(dòng)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(wú)間斷大地時(shí)，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(hào)輸入前總增益不得超過29dB，否則信號(hào)過飽和會(huì)產(chǎn)生自激。

　　GPS天線有四個(gè)重要參數(shù)：增益(Gain)、駐波(VSWR)、噪聲系數(shù)(Noise figure)、軸比(Axial ratio)。其中特別強(qiáng)調(diào)軸比，它是衡量整機(jī)對(duì)不同方向的信號(hào)增益差異性的重要指標(biāo)。由于衛(wèi)星是隨機(jī)分布在半球天空上，所以保證天線在各個(gè)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(jī)內(nèi)部電路及EMI等影響。

　　五、GPS天線的選擇

　　大陸能自行生產(chǎn)GPS陶瓷天線的廠家主要是艾福電子通訊有限公司、嘉興佳利電子、飛利華電子、嘉康電子等廠家。

　　臺(tái)灣也有麗臺(tái)等廠家。

　　大部分廠家LNA均從國(guó)內(nèi)外采購(gòu)陶瓷部分，配合設(shè)計(jì)的放大電路。采購(gòu)可以選擇歐橋電子。

　　超級(jí)智能終端越來(lái)越成為大勢(shì)所趨，狹小的空間對(duì)配件的大小提出了很高的要求。

　　目前國(guó)內(nèi)的技術(shù)只在15×15以上成熟，10×10以上基本成熟。更小的天線就需要進(jìn)口。