现在使用的GPS天线主要是两种:patch天线和chip天线。由于GPS信号采用右旋圆极化方式发射, 所以采用线性极化的chip天线,性能暂时无法与圆形极化的patch天线相比。
影响patch天线性能主要有几个因素:
1、银面,patch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。
2、馈点,patch天线通过馈点收集共振信号并发送至后端,同样由于频点漂移的问题,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,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。
因为GPS信号非常微弱,仅为-160dBm(GSM信号强度为-97dBm ~ -102dBm)。所以LNA部分就近直接做在天线承载板背面,需要外部提供电源工作,这是最普遍使用的有源天线。
影响有源天线的主要因素:
1、 承载patch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。
2、LNA的增益选择。有源天线LNA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。
有源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。
天线的装配位置也是十分重要。早期PND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。
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