- 易迪拓培训,专注于微波、射频、天线设计工程师的培养
GPS天线的设计与工程应用心得
录入:edatop.com 点击:
由于直接面向工程应用,本文不做原理上的讨论。现在使用的GPS天线主要是两种:patch天线和chip天线。由于GPS信号采用右旋圆极化方式发射,所以采用线性极化的chip天线,性能暂时无法与圆形极化的patch天线相比。影响patch天线性能主要有几个因素:
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。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、银面,patch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。
3、馈点,patch天线通过馈点收集共振信号并发送至后端,同样由于频点漂移的问题,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,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。
因为GPS信号非常微弱,仅为-160dBm(GSM信号强度为-97dBm ~ -102dBm)。所以LNA部分就近直接做在天线承载板背面,需要外部提供电源工作,这是最普遍使用的有源天线。影响有源天线的主要因素:
1、承载patch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。
2、LNA的增益选择。有源天线LNA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。
有源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)。其中个人特别强调轴比,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。
天线的装配位置也是十分重要。早期PND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。现在随着小型化潮流,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。
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。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、银面,patch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。
3、馈点,patch天线通过馈点收集共振信号并发送至后端,同样由于频点漂移的问题,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,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。
因为GPS信号非常微弱,仅为-160dBm(GSM信号强度为-97dBm ~ -102dBm)。所以LNA部分就近直接做在天线承载板背面,需要外部提供电源工作,这是最普遍使用的有源天线。影响有源天线的主要因素:
1、承载patch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。
2、LNA的增益选择。有源天线LNA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。
有源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)。其中个人特别强调轴比,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。
天线的装配位置也是十分重要。早期PND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。现在随着小型化潮流,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。
陶瓷片面积越大,介电常数越大.这个是反了吧,一帮25*25的介电常数是20,18*18的介电常数是42,15*15的介电常数是65
你说得对,既然共振频率越高,陶瓷片面积就必定越小,因为陶瓷天线总是保持半波长.高介电常数的陶瓷本质上是作为小型化技术手段的.陶瓷天线和高频板天线微带天线没有本质的差异.
这个应该是照抄某陶瓷厂家的资料。错误没改过来直接拷贝了
本人直接转载的,有何错误,请大伽指出
申明:网友回复良莠不齐,仅供参考。如需专业帮助,请学习业界专家讲授的天线设计视频培训教程。