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GPS天線
閱讀�4633�(shí)間:2020-11-04 16:31:19

GPS天線主要有微帶貼片天線和四臂旋天線兩�,為�(mǎn)足當(dāng)前各種便攜式、多功能接收�(jī)的需求,人們對(duì)GPS天線的小型化、多頻段、抗干擾、圓極化等技�(shù)�(jìn)行了不斷的研究�

GPS天線�(guī)格書(shū)

兩種�(nèi)置GPS天線的簡(jiǎn)�

平板式天�(PATCH Antenna)  

平板式天線由于其耐用性和相對(duì)地容易制�,所以成了應(yīng)用最為普遍的一�(lèi)天線.其形狀可以是圓的也可以方的或長(zhǎng)方的,如同一塊敷銅的印刷電路�.它由一�(gè)或多�(gè)金屬片構(gòu)�,所以GPS天線最常用的形狀是塊狀�(jié),像�(gè)燒餅.由于天線可以做得很小,因此適合于航空應(yīng)用和�(gè)人手持應(yīng)�.    

天線的另一�(gè)主要特�,是其的增益圖�,即方向�.利用天線的方向性可以提高其抗干擾和抗多徑效�(yīng)能力.在精確定位中,天線的相位中心的�(wěn)定性是�(gè)很重要的指標(biāo).但是,普通的�(dǎo)航應(yīng)用中,人們希望用全向天線,至少能接收天線地平以上五度視野內(nèi)所有天空中的可�(jiàn)�(wèi)星信�(hào),但是平板式天線在�(wèi)星于天線正上方時(shí),訊號(hào)增益才是最�.平板的接收范圍在平板上方,平板要面向天�,這對(duì)于手持以及車(chē)載都�(huì)帶來(lái)麻煩,我們可以看到可�(diào)角度的CF接收器越�(lái)越多(可折疊的SDGPS 麗臺(tái)9551),就是�?yàn)槠桨迨教炀€這種特性使得廠家為了接收器有更好的收訊效果才想出來(lái)的招.    

四臂螺旋式天�(Quadrifilar Helix Antenna )    

四臂螺旋式天線由四條特定彎曲的金屬線條所組成.不需要任何接�.它具備有Zapper天線的特�,也具備有垂直天線的特�.此種巧妙的結(jié)�(gòu),使天線任何方向都�3dB的增�,增加了衛(wèi)星訊�(hào)接收的時(shí)�.四臂螺旋式天線擁有全面向360度的接收能力,因此在與pda�(jié)合時(shí),�(wú)論P(yáng)DA的擺放位置如�,四臂螺旋式天線皆能接�,有別于使用平板GPS天線需要平放才能較好的接收的限�.使用此種天線,�(dāng)�(wèi)星出�(xiàn)于地平面�10度時(shí),即可收到�(wèi)星所傳送的訊號(hào).    

但是如果地面接收站附近干擾源較多,則不適用四臂螺旋式天�,�?yàn)樗谋勐菪教炀€具備有水平方向的增�,�(huì)將噪聲一起放�,反而干擾了�(wèi)星訊�(hào)的接�.但是科技在�(jìn)�,�(xiàn)在所生產(chǎn)的四臂螺旋式天線能突破多�(xiàng)傳統(tǒng)天線的限�.天線是以陶瓷制成,    

Near-Field極小,約僅�3~5mm,而有些傳�(tǒng)天線的Near-Field甚至高達(dá)1m.Near-Field愈小,則使用者手持GPS裝置�(shí),人體愈不�(huì)造成干擾.�(xiàn)在的四臂螺旋式天線的特點(diǎn)還包括完整的巴倫電�(Balun)�(shè)�(jì),此設(shè)�(jì)能隔離天線周邊的噪聲,因此能容許各種功能的天線并存于極小的空間中而不�(huì)互相干擾.�(duì)于整合功能日趨多�,且強(qiáng)�(diào)輕薄短小的手持式電子�(chǎn)品而言,此特性的重要性不可言�.    

GPS天線特�

天線是GPS 用戶(hù)�(shè)備的重要組成部分,GPS 接收�(jī) 通過(guò)天線獲取�(wèi)星信�(hào)及相�(guān)�(shù)�(jù)信息,GPS 用于大地�(cè)� 所獲取的基線及三維坐標(biāo)矢量是通過(guò)基線兩端GPS 天線� 心之間的坐標(biāo)矢量加上相應(yīng)的天線高改正獲得�。由于GPS 天線本身的特�,其幾何中心與其電學(xué)相位中心不一�,兩 者不僅在東、北、高程三�(gè)方向存在一�(gè)固定的偏�,而且 隨著接收到的GPS �(wèi)星的高度和方位的變化而變�。這種� 化有�(shí)在高程方向上�(huì)帶來(lái)十幾厘米的誤�,若不考慮加以 修正,必將對(duì)�(cè)量結(jié)果帶�(lái)影響,尤其是在高精度的GPS �(cè) 量中�  

利用GPS �(jìn)行靜�(tài)�(cè)量時(shí),對(duì)于用同一種類(lèi)型的天線�(jìn) 行短基線或超短基線靜�(tài)�(cè)�,由于基線兩端GPS 天線接收 到的�(wèi)星數(shù)目和信號(hào)�(qiáng)度基本一致(假設(shè)�(méi)有測(cè)站環(huán)境干 擾),基線兩端GPS 天線的電�(xué)相位中心隨接收到GPS �(wèi)� 的變化基本相同,這種情況可以�(rèn)為是由于天線相位中心� 變化致使基線有一�(gè)小的平移�,但基線�(zhǎng)度及相應(yīng)的三� 坐標(biāo)分量基本不受影響,因此在解算基線�(shí)可以不考慮�(duì)� 線相位中心的變化�(jìn)行改��    

但用同一種類(lèi)型的天線�(jìn)行長(zhǎng)距離、高精度�(cè)量時(shí),由于基線兩端GPS 天線接收到的�(wèi)星不一�,不僅接收到�(wèi)� 的高度角、方位角可能不同,而且接收到衛(wèi)星的�(shù)目也可能 不同,在這種情況�,解算基線時(shí)必須考慮�(duì)天線相位中心 的變化�(jìn)行改�� 不同�(lèi)型的天線混合使用�(jìn)行時(shí)高精度測(cè)量時(shí),必須� 慮對(duì)天線相位中心的變化�(jìn)行改��    

GPS天線相位中心變化的改正方�

在硬件方�,生�(chǎn)商已�(jīng)研制出了多�(gè)饋源GPS � 線,通過(guò)在一�(gè)安裝多�(gè)信號(hào)饋源,使GPS 天線隨著�(wèi)星信 �(hào)變化的減�,從而達(dá)到減小天線相位中心變化誤差的目的�  

在軟件方面,通過(guò)大量的實(shí)際觀�(cè)�(cè)定出GPS 天線電學(xué) 相位中心與其幾何中心的固定偏差及不同高度角和方位角的 �(wèi)星信�(hào)所引起的天線相位中心的變化參數(shù),并把這些參數(shù) 加入到軟件中,在�(jìn)行基線解算時(shí)利用這些參數(shù)�(duì)天線相位中心變化�(jìn)行改��    

不同頻率的信�(hào)�(duì)GPS 天線相位中心變化的影響不同�    

同一廠家的同�(lèi)GPS 天線特性基本一��    

多路徑效�(yīng)�(duì)天線相位中心變化帶來(lái)一定的影響    

不同材料的天線罩�(duì)天線相位中心變化影響較大    

�(cè)試有源GPS天線的方�

GPS伴隨著全球定位系�(tǒng)的發(fā)�,漸漸被全球消�(fèi)市場(chǎng)所采用,不僅僅在�(zhuān)�(yè)或商�(yè)�(lǐng)�,如運(yùn)輸車(chē)�(duì)、科技探索、軍事跟�,而且還有許多消費(fèi)�(lèi)�(chǎn)品被普及�,比如手機(jī)和�(gè)人數(shù)�(jù)助理(PDA)�(shè)備上.�(shí)際上,�(chē)載GPS�(dǎo)航系�(tǒng)近幾年已�(jīng)成為美國(guó)、日本和歐洲市場(chǎng)上中高端汽車(chē)的標(biāo)�(zhǔn)配備.隨著全球�(jīng)�(jì)的帶�(dòng),中國(guó)�(guó)�(chǎn)的GPS相關(guān)�(chǎn)品也越來(lái)越多,GOS�(chǎn)品的�(yīng)用在�(guó)�(nèi)也越�(lái)越普�,相應(yīng)人�?cè)谑褂肎PS�(shí)候產(chǎn)生的�(wèn)題也與日俱增.根據(jù)MORLAB�(duì)GPS�(chǎn)品的檢查�(cè)試實(shí)�(yàn)�(jīng)�(yàn),一部分GPS接收�(jī)的性能很不�(wěn)定的原因是由GPS接收天線�(chǎn)生的.所以對(duì)GPS天線性能�(cè)試是必須而迫切的�  

GPS接收天線的作用是將衛(wèi)星傳�(lái)的無(wú)線電信號(hào)的電磁波能量變換成接收機(jī)電子器件可攝取應(yīng)用的電流.通常�(duì)于專(zhuān)用設(shè)備或�(chē)載設(shè)備而言,由于�(shè)備與GPS接收模塊之前往往有一定距�, 考慮到安裝的便利性則可能在現(xiàn)�(shí)�(huán)境中�(huì)使用超過(guò)1米的潰線, 但由于饋線對(duì)信號(hào)有不少的損�,在這種情況下我們只能選擇有源GPS天線.所謂有源天�,是指天線中裝有RF前置放大器或低噪聲放大器的GPS天線�    

本文所述的有源GPS天線�(cè)試可在MORLAB的OTA天線�(cè)試實(shí)�(yàn)室中�(jìn)�.總體�(cè)試架�(gòu)�(lèi)似于普通無(wú)源天線的�(cè)試環(huán)�,主要變化是需要增加一�(gè)Antenna splitter,把DC直流信號(hào)隔離,使其不能輸入到測(cè)試系�(tǒng),但同�(shí)又能給GPS天線供電.由于有源GPS天線�(nèi)含單向放大器,GPS的工作形式又為純接收�(jī)方式.因此,在測(cè)試時(shí)需要對(duì)�(cè)試系�(tǒng)�(jìn)行相�(guān)特殊�(shè)�,使測(cè)試天線探頭從原來(lái)的接收狀�(tài)改為�(fā)射狀�(tài),GPS天線接收信號(hào)�,�(jīng)射頻線再傳給VNA作數(shù)�(jù)分析�    

GPS天線作為GPS�(shè)備中最重要的接收部�, 它起到的作用就像是人�"耳朵".因此GPS天線的性能好壞將直接關(guān)系到GPS整機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)�.�(jīng)�(guò)�(duì)有源GPS天線的測(cè)�,可以幫助廠家確認(rèn)GPS天線其的中心頻率是否正確,�(yàn)正增益和方向性等性能指標(biāo)是否�(dá)到設(shè)�(jì)要求.通過(guò)GPS的OTA�(cè)�,將幫助GPS天線廠家及整�(jī)生產(chǎn)廠家改�(jìn)GPS�(chǎn)品的接受性能,同時(shí)也給GPS�(chǎn)品經(jīng)�(xiāo)商提供了一種檢�(yàn)GPS�(chǎn)品質(zhì)量的新途徑和新方法�
 
 


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