GPS天線的分類及功能

GPS是通過接受衛(wèi)星信號來進行定位和指路導航的，而接收衛(wèi)星信號就必須得用到天線。并且GPS定位的精準度以及衛(wèi)星信號的穩(wěn)定性都與天線有著息息相關的聯(lián)系，天線的放置方式和以及內在做工都會影響到導航儀接收衛(wèi)星信號的效果。

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。信號強度為166-DBM左右，屬于比較弱的信號。此外無論是車載導航儀還是手持機工使用環(huán)境時時變換，復雜的周邊環(huán)境也決定了要能使GPS準確為用戶定位導航為其準備專門的天線是必不可少的。

GPS天線廠家先從種類來簡單了解一下GPS天線，首先從極化方式上GPS天線分為垂直極化和圓形極化。以目前的技術，接收天線的極化方式有兩類：一種是線極化，一種是圓極化。因為線極化的信號接收效果比不上圓極化，所以大部分GPS天線都會采用圓形極化。

其次GPS天線廠家從天線放置方式上GPS天線分為內置天線和外置天線。天線的裝配位置也是十分重要。早期GPS車載導航儀和手持機多采用外翻式天線，此時天線與整機內部基本隔離，電磁干擾幾乎不對其造成影響，衛(wèi)星信號接收效果很好。目前導航儀主機體積越做越小功能高度集成化，因此GPS天線多采用內置。此時天線必須在所有金屬器件上方，機體殼內須電鍍并良好接地，遠離電磁干擾源，比如CPU、內存、SD卡、晶振等內部器件。接收天線的大小和形狀十分重要，因為這些特點決定了天線能獲取微弱的GPS信號的能力和衛(wèi)星信號接收的穩(wěn)定程度。

 另外由于特殊工作要求，GPS天線還有一些不同種類的產(chǎn)品，如單極的，雙極的，螺旋的，四臂螺旋的，以及微帶天線。

 由于目前車載導航儀產(chǎn)品都采用了內置陶瓷接收天線，所以我們主要為大家介紹一下內置接收天線的構成和衛(wèi)星信號的接受性能。GPS天線是由接收天線和前置放大器兩個部件組成。GPS接收天線的作用，是將衛(wèi)星來的無線電信號的電磁波能量變換成接收機電子器件可攝取應用的電流。絕大部分內置GPS天線為右旋極化陶瓷介質，其組成部分為：陶瓷天線、低噪音信號模塊、線纜、接頭。

    1.其中陶瓷天線也叫無源天線、介質天線，它是GPS天線的核心技術所在。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。

    2.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。

    3.線纜的選擇也要以降低反射為標準，保證阻抗的匹配。

車載導航儀在實際應用中除了復雜的外部環(huán)境，主要影響天線接收能力主要是以下幾個方面：

　1、陶瓷片：陶瓷粉末的好壞以及燒結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計，是為了保證在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，必須通過調整銀面涂層外形，來調節(jié)頻點重新保持在1575.42MHz。

　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線，在兩軸均做移動稱為雙偏。

　4、放大器：承載陶瓷天線的PCB形狀及面積。由于GPS接收信號有觸地反彈的特性，當背景是7cm×7cm無間斷大地時，天線的效能可以發(fā)揮到極致。雖然受外觀結構等因素制約，但盡量保持相當?shù)拿娣e且形狀均勻。放大器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。

作為車載導航儀天線的接收環(huán)境比較復雜。而車輛的金屬外殼和玻璃的防爆膜尤其是含金屬粉的車膜，以及車內音響等都會對內置GPS天線接收信號產(chǎn)生干擾甚至阻礙。尤其是車輛前擋風玻璃如果貼了金屬膜，車載導航儀的衛(wèi)星信號接收強度會下降25%-50%。所以配備一個外接天線對于車載GPS衛(wèi)星信號接收的穩(wěn)定性來說是十分有必要的。