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移動(dòng)端

四大因素直接影響GPS天線性能

2014年05月27日 11:22北京三信通導(dǎo)技術(shù)有限公司點(diǎn)擊量:6556

  GPS就是通過接受衛(wèi)星信號,進(jìn)行定位或者導(dǎo)航的終端。而接受信號就必須用到天線。GPS衛(wèi)星信號分為L1和L2,頻率分別為1575.42MHZ和1228MHZ,其中L1為開放的民用信號,信號為圓形極化。信號強(qiáng)度為-166DBM左右,屬于比較弱的信號。這些特點(diǎn)決定了要為GPS信號的接受準(zhǔn)備專門的天線。
  
  構(gòu)造
  
  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天線的核心技術(shù)所在。一個(gè)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(jìn)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(zhǔn),保證阻抗的匹配。
  
  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)廠家在采購天線時(shí)一定要配合天線廠家,提供整機(jī)樣品進(jìn)行測試。
  
  3、饋點(diǎn):陶瓷天線通過饋點(diǎn)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(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無間斷大地時(shí),patch天線的效能可以發(fā)揮到*。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(gè)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(qiáng)調(diào)軸比,它是衡量整機(jī)對不同方向的信號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。
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