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GPS天线

文章来源:深圳市阿瑞仕科技有限公司 人气:122 发表时间:2020-04-06 10:20:57
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       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-166dBW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。

       

分类


⒈从极化方式上GPS天线分为垂直极化和圆形极化。
垂直极化的效果比不上圆形极化。因此除了特殊情况,GPS天线都会采用圆形极化和线性极化。
⒉从放置方式上GPS天线分为内置天线和外置天线。
天线的装配位置也是十分重要。早期GPS手持机多采用外翻式天线,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。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。
车载GPS的应用会越来越普遍。而汽车的外壳,特别是汽车防爆膜对GPS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来说是非常有必要的。
3.从供电方面又分有源和无源。
外置式GPS为有源天线,比方达伽马GPS外置式天线基本上就属于有源天线。那无源天线就是不含LNA放大器,只是天线本体。

性能

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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、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。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 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。

构造

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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、线缆、接头。
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。
低噪声信号模块也称为LNA,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。
线缆的选择也要以降低反射为标准,保证阻抗的匹配。

注意事项


1.GPS不能100%定位,更别相信室内定位的鬼话,GPS不像手机广播,随地都能收到讯号,很多东西都会影响gps收讯,包含天空星分布状态,大楼, 高架桥,电波,树叶,隔热纸等,会影响的东西太多太多了,一般来说,从gps位置向上看,能看到天空的面积,就是gps能收到讯号的面积。
2.不要用一两次,或一两天,就决定gps的好坏-由于天空卫星状态每天都不同,也许同一个地方,上午收讯满格,但晚上无法定位,都有可能,也有可能一连好几天定位状况都不好。
3.比较gps的好坏,必须同时同地比较-很多人新买gps,都会说,我之前用的那颗比较好之类的话,但是这样说,不见的正确,因为使用时间地点不同,最后的结果是差很多的,必须长期使用,或同时同地,才能感受两种gps的不同点。
4.GPS收讯强度表,已经不足以作为GPS购买参考-大家买gps,只会看在电子地图中的收讯表,以前可能还蛮准的,但gps,为了让收讯表看起来好看,所以有假讯号,或是仿真的讯号等等,收讯表确实很漂亮,但也许定位不准,甚至不能正确显示也不一定。
5.没有所谓室内定位的gps-基本上室内没有讯号就是没有讯号,真正室内定位,要从cold start开始就在室内,但一样能定位,才是真正室内定位,不过基本上室内定位一点意义也没有,因为我不会在家里导航。
6.购买gps,不需要以厂牌为购买选择,但可以选择内部使用的芯片-基本上,做gps厂商很多,选择厂商只是考虑售后服务而已,并非大厂收讯就一定最好,一般来说相同芯片的gps,不同厂商做,效果不会有太大的差异,因此选择gps不选厂牌,可以选择gps接收芯片。
7.到底要用蓝牙,CF gps,还是gps mouse?-一般来说,这是见仁见智的问题,使用蓝牙或CF,必须担心gps or pda随时会没电的问题,且费用较高,不过可以随时随地导航,使用gps mouse是经济实惠收讯又佳,不必担心电力问题,但是有线的困扰。
8.定位不准,不见得是GPS的错-基本上定位误差能在20公尺以内,都算是好gps了,另外,gps位置没有很准确在路上,原因可能很多,可能收讯不良,造成误差,可能是地图数据有问题,也有可能是路很宽,所以看起来gps好像稳定偏移路面,用久了您就知道是gps还是地图的问题。
9.购买gps,规格表仅供参考-gps规格什么几秒内完成定位,什么几公尺误差,灵敏度等等信息,这些都是写好看的,要真正使用才知道,说真的,比较规格表是浪费时间。 10.使用GPS,不用收通讯费-虽然大家都知道了,但是还是有人一直以为要另外收月租费。
11.当店家说xxx gps不好时,别太相信-可能是该店家不卖了,或是另外一种东西库存较多,推荐您买另外一款gps。 12.GPS能放车内就放车内-除了外接天线,像gps mouse这一类的东西,能放车内就放车内,因为gps虽然有防水,但是长期放在外面,难免会有挂点的时候,而且上下车还要收来收去,放在外面可是会被干走的喔,建议慎选格热纸,或是在格热纸上剪个洞,贴上其它东西看起来就不会丑了。
13.若GPS是新买来第一次使用,或是已经是cold start状态,请到空旷处定点进行车外定位-这样一来定位速度比较快,而且比较不会有一些奇怪的现象,若cold start状态下直接上路,即使讯号都很强,但可能到目的地了都无法定位喔!!这点非常重要,定位完后,再放到车内,看看车内收讯会不会比较差,另外单次 gps使用时间越久,能保存卫星数据的时间就越长,若长期不用,如一~二星期,gps可能会恢复到cold start状态。 以上是给刚接触卫星导航的各位,希望有这些心理准备,就比较不会觉得卫星导航不好用了,基本上,只要能到达目的地,卫星导航对您来说就是很好用的东西了, 至于有没有比较省时,路程有没有比较短,都别要求太高了,基本上到一个陌生的地方,只要能顺利到该地就好了,也许路程中会有一些啼笑皆非的规划而多走一些路,但是久而久之,您会了解现行卫星导航的特性,用起来也就不会那么不爽了,当然地图厂商还是有待努力,但希望大家能给予厂商适当的鼓励,购买正版就是最好的支持



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