GNSS测量天线的好坏,将会直接影响卫星终端的性能,市面上的GNSS测量天线从几百元到上万元价格不等,如何选择一款性能优越的GNSS测量天线,既能满足你的应用需求提高设备性能又能节省费用呢,这里面有些学问,这篇文章将为您详细分析这其中的门道。
首先,我们来看看GNSS测量天线的分类,从极化方式来来说GNSS测量天线分为垂直极化和圆形极化两种方式。
以现在的来说技术,垂直极化的效果比不上圆形极化。因此除了特殊情况,GNSS测量天线都会采用圆形极化的方式。
从GNSS测量天线的放置方式来说,天线主要分为内置天线和外置天线。
天线的装配位置是十分重要的。早期主机多采用外翻式天线,天线与整机内部基本隔离,收星效果很好。现在随着小型化潮流,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。
车载导航的应用越来越普遍。而汽车的外壳,特别是汽车防爆膜会北斗信号产生严重的阻碍。一个带磁铁(能吸附到车顶)的外接天线对于车载GPS/北斗导航来说是非常有必要的。
其次,我们来了解GNSS测量天线的构造。
目前绝大部分GNSS测量天线为右旋极化陶瓷介质,其组成部分为:陶瓷天线、低噪音信号模块、线缆、接头。
陶瓷天线也叫无源天线、介质天线、PATCH,它是GNSS测量天线的核心技术所在。一个GNSS测量天线的信号接受能力,大部分取决与其陶瓷部分的成分配料如何。
低噪声信号模块也称为LNA,是将信号进行放大和滤波的部分。
元器件选择也很重要,否则会加大北斗信号的反射损耗,以及造成噪音过大。
线缆的选择也要以降低反射为标准,保证阻抗的匹配。
最后,我们来了解影响GNSS测量天线性能的因素。
影响GNSS测量天线性能的主要是以下几个方面 :
1、陶瓷片:陶瓷粉末的好坏以及烧结工艺直接影响它的性能。现市面使用的陶瓷片主要是25×25、18×18、15×15、12×12。陶瓷片面积越大,介电常数越大,其共振频率越高,接受效果越好。陶瓷片大多是正方形设计,是为了保证在XY方向上共振基本一致,从而达到均匀收星的效果。
2、银层:陶瓷天线表面银层可以影响天线共振频率。理想的GNSS陶瓷片频点准确落在1561/1615.68±7MHz2,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1561/1615.68±7MHz2。
3、馈点:陶瓷天线通过馈点收集共振信号并发送至后端。由于天线阻抗匹配的原因,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。这样的阻抗匹配方法简单而且没有增加成本。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。
4、放大电路:承载陶瓷天线的PCB形状及面积。由于GNSS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。放大电路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。
GNSS测量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。
掌握了以上知识,基本上你就可以根据以上指标选自适合你的并且价格还合适的天线了。