GNSS測量天線的好壞,將會直接影響衛星終端的性能,市面上的GNSS測量天線從幾百元到上萬元價格不等,如何選擇一款性能優越的GNSS測量天線,既能滿足你的應用需求提高設備性能又能節省費用呢,這里面有些學問,這篇文章將為您詳細分析這其中的門道。
首先,我們來看看GNSS測量天線的分類,從極化方式來來說GNSS測量天線分為垂直極化和圓形極化兩種方式。
以現在的來說技術,垂直極化的效果比不上圓形極化。因此除了特殊情況,GNSS測量天線都會采用圓形極化的方式。
從GNSS測量天線的放置方式來說,天線主要分為內置天線和外置天線。
天線的裝配位置是十分重要的。早期主機多采用外翻式天線,天線與整機內部基本隔離,收星效果很好。現在隨著小型化潮流,天線多采用內置。此時天線必須在所有金屬器件上方,殼內須電鍍并良好接地,遠離EMI干擾源,比如CPU,SDRAM,SD卡,晶振,DC/DC。
車載導航的應用越來越普遍。而汽車的外殼,特別是汽車防爆膜會北斗信號產生嚴重的阻礙。一個帶磁鐵(能吸附到車頂)的外接天線對于車載GPS/北斗導航來說是非常有必要的。
其次,我們來了解GNSS測量天線的構造。
目前絕大部分GNSS測量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。
陶瓷天線也叫無源天線、介質天線、PATCH,它是GNSS測量天線的核心技術所在。一個GNSS測量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,是將信號進行放大和濾波的部分。
元器件選擇也很重要,否則會加大北斗信號的反射損耗,以及造成噪音過大。
線纜的選擇也要以降低反射為標準,保證阻抗的匹配。
最后,我們來了解影響GNSS測量天線性能的因素。
影響GNSS測量天線性能的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GNSS陶瓷片頻點準確落在1561/1615.68±7MHz2,但天線頻點非常容易受到周邊環境影響,特別是裝配在整機內,必須通過調整銀面涂層外形,來調節頻點重新保持在1561/1615.68±7MHz2。
3、饋點:陶瓷天線通過饋點收集共振信號并發送至后端。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、放大電路:承載陶瓷天線的PCB形狀及面積。由于GNSS有觸地反彈的特性,當背景是7cm×7cm無間斷大地時,patch天線的效能可以發揮到極致。雖然受外觀結構等因素制約,但盡量保持相當的面積且形狀均勻。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生自激。
GNSS測量天線有四個重要參數:增益(Gain)、駐波(VSWR)、噪聲系數(Noise figure)、軸比(Axial ratio)。其中特別強調軸比,它是衡量整機對不同方向的信號增益差異性的重要指標。由于衛星是隨機分布在半球天空上,所以保證天線在各個方向均有相近的敏感度是非常重要的。軸比受到天線性能、外觀結構、整機內部電路及EMI等影響。
掌握了以上知識,基本上你就可以根據以上指標選自適合你的并且價格還合適的天線了。