什么是GPS天线？

时间： 2024-07-18 来源：G-NiceRF官网

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关于GPS天线你了解吗？本文思为无线为您科普一下相关知识。GPS天线从极化方式上GPS天线分为垂直极化和圆形极化；从放置方式上GPS天线分为内置天线和外置天线；从供电方面又分有源天线和无源天线。

什么是GPS天线

GPS就是通过接受卫星信号，进行定位或者导航的终端。而接收信号就必须用到天线。GPS卫星信号分为L1和L2，频率分别为1575.42MHz和1228MHz，其中L1为开放的民用信号，信号为圆形极化。信号强度为-166dBm左右，属于比较弱的信号。这些特点决定了要为GPS信号的接收准备专门的天线。

GPS天线作用

1、GPS天线是用来捕捉卫星，接收卫星定位信息的，也就是辐射和接收电磁波。任何高频电路，只要不是完全屏蔽起来的，都可以向周围空间或多或少地辐射电磁波，或者从周围空间或多或少地接收到电磁波。根据GPS天线的不同，可以分为平板天线和螺旋天线，螺旋天线搜星能力更强一些。

2、将卫星传来的无线电信号的电磁波能量变换成接收机电子器件可摄取应用的电流，也就是能量转换。通常对于专用设备或车载设备而言，由于设备与GPS接收模块之前往往有一定距离，因此在现实环境中可能会使用超过1米的溃线。但又因为馈线对信号有不少的损耗，所以在这种情况下只能选择有源GPS天线。

（有源GPS天线AGPS20A-36C）

GPS天线的构造

目前绝大部分GPS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、射频电缆、射频连接器。

其中陶瓷天线也叫无源天线、介质天线、PATCH，它是GPS天线的核心技术所在。一个GPS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。

低噪声信号块也称为LNA低噪声放大器，是将信号进行放大和滤波的部分。其元器件选择也很重要，否则会加大GPS信号的反射损耗，以及造成噪音过大。

射频微波线缆的选择也要以降低反射为标准，保证阻抗的匹配。

GPS天线的性能

影响GPS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25x25、18x18、15x15、12x12。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。因此GPS整机厂家在采购天线时一定要配合天线厂家，提供整机样品进行测试。

3、陶瓷天线通讨馈点收共振信号并发送至后端，由于天线阳抗匹配的原因，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GPS有触地反弹的特性，当背景是7cmx7cm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目形状均匀。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。

GPS天线有四个重要参数：增益（Gain）、驻波（VSWR)、噪声系数（Noise fiaure）轴比（Axialratio）。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。

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