patch天线相关知识
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Patch Antenna(贴片天线)的原理主要基于边缘场和开放场的特性。
当一个金属片平行放置于地平面上,用同轴线或者微带线馈电时,其辐射主要靠边缘场。
假设该天线平行于大地放置,其形状为矩形,长边左右摆放,长边的长度为1/4波长。
如果左边缘的场是从patch到地,那么右边缘刚好反向从地到将左右两个边缘的电场分解成水平和垂直分量,你会发现垂直分量抵消,水平分量加强。
这样将会产生平行于地平面的线极化远场。
对于PIFA(Planar Inverted-F Antenna)天线,其谐振波长是贴片长边的4倍(实际上需要考虑介质的波长缩短效应)。
这种天线的辐射主要靠边缘,而边缘的场越往外倾斜,辐射越好(开放场)。
这就是PIFA天线的高度如此重要的原因。
外形小、成本低的天线可用于许多现代通信系统中。
微带贴片天线代表一系列的小型天线,它们具有等角性质和已与通信系统的印刷电路集成在一起的优点。
通过采用简单明了的传输线模型,建立微带线嵌入馈电(inset-fed)贴片天线的精确模型并对之进行分析已成为可能。
另外,通过应用曲线拟合公式,也可以确定50Ω输入阻抗所需的精确嵌入长度。
馈电机制在微带贴片天线设计中扮演了重要角色。
微带天线可以由同轴探针或嵌入的微带线来馈电,同轴探针馈电在有源天线应用中具有优势,而微带线馈电则是适合于开发高增益微带阵列天线。
对于这两种情况,探针的位置或嵌入的长度都将决定输入阻抗的大小。
已通过各种各样的模型,包括传输线模型和空腔模型,以及通过全波分析对同轴探针馈电的贴片天线分输入阻抗特性进行了分析。
无论从实验上还是从理论上,都证明了同轴探针馈电贴片天线的输入阻抗特性遵守三角函数:cos2[π(y0/L)],其中,L等于贴片长度,y0等于从边缘沿着贴片长度L方向的馈电位置。
另一方面,从实验上也证明在低介电常数材料上,嵌入馈电的探针天线的输入阻抗表现为以下函数的4阶特性:cos4[π(y0/L)]。
幸运的是,现已开发出一种简单的分析方法,该方法利用传输线模型来获得嵌入馈电微带贴片天线的输入阻抗。
利用这种方法,在使用现代薄介电电路板材料时,可引用曲线拟合公式来确定嵌入长度,以便实现50Ω的输入阻抗。
图1是嵌入馈电微带贴片天线的图示。
参数εr、h、L、W、w< SUB >f< /SUB >和y0分别代表基板的介电常数、厚度、贴片长度、贴片宽度、馈线宽度和馈线嵌入距离。
嵌入馈电微带贴片天线的输入阻抗主要取决于嵌入距离y0,并在某种程度上取决于嵌入宽度(馈线与贴片导线之间的间距)。
嵌入长度的变化不会在谐振频率上产生任何改变,但是嵌入宽度的变化却会导致谐振频率的改变。
因此,在下面的讨论中,贴片导线与馈线之间的间距是保持不变,等于馈线宽度。
侧馈矩形微带贴片天线的仿真心得体会前段时间仿了一下5GHz的侧馈微带贴片天线,写下一些小心得。
一、切记要将贴片的高度设计在Z=0的高度,否则你转为.def时文件并不能打开。
二、功分器的关键参数是贴片的长度,它对谐振点的频率有影响。
另外,1/4波长匹配器的长度对匹配有影响。
三、天线的最重要的指标是S11,低于-20dB最好,但是低于-15dB 也可用。
在使用HFSS设计的过程中,如果使用波端口激励,那么端口应该在空气腔的边缘处。
如果使用集总参数激励,那么端口应该在空气腔的内部。
在这里使用波端口激励。
第一步:定义变量第二步:建模空气腔:air box介质:substrate,Rogers4003,0.813mm微带线:patch波端口激励:port1,port2,port3第三步:设置边界及波端口激励一、边界的顺序是很重要的,在这里应该会设置微带线为perfect,之后再设计电阻为RLC。
Substrate的底面应该要设为perfect。
air box的不与波端口和substrate接触的面应该要设为radiation。
二、波端口积分方向为从Z=-H到Z=7*H,正中间。
第四步:设置求解频率以及扫描频率第五步:检查是否设计正确第六步:查看仿真结果,若结果不理想,再进行参数扫描。
如下图所示:添加参数扫描范围parametric,查看它的变化规律,仿真出最好的实验结果。
得到扫描范围后,可对其进行优化,optimization,得出理想的结果。
第七步:仿真结果如下图所示问题:个人觉得S11参数还可以再小一点,因此加了优化变量在调试求得更好的现象。
若能求解出最好的值,那么就再选求得的值前段时间仿了一下5GHz的侧馈微带贴片天线,写下一些小心得。
一、切记要将贴片的高度设计在Z=0的高度,否则你转为.def时文件并不能打开。
二、功分器的关键参数是贴片的长度,它对谐振点的频率有影响。
另外,1/4波长匹配器的长度对匹配有影响。
1天线原理1.1.天线的作用任何无线电设备都是通过无线电波来传递信息,因此就必须有能辐射或接收电磁波的装置。
天线的第一个作用就是辐射和接收电磁波。
当然能辐射或接收电磁波的东西不一定都能用来作为天线。
例如任何高频电路,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。
但是,任意一个高频电路并不一定能作天线,因为它辐射和接收电磁波的效率很低。
只有能够有效地辐射和接收电磁波的设备才有可能作为天线使用。
天线的另一个作用是“能量转换”。
大家知道,发信机通过馈线送入天线的并不是无线电波,收信天线也不能直接把无线电波送入收信机,这里有一个能量的转换过程。
即把发信机所产生的高频振荡电流经馈线送入天线输入端,天线要把高频电流转换为空间高频电磁波,以波的形式向周围空间辐射;反之在接收时,也是通过收信天线把截获的高频电磁波的能量转换成高频电流的能量后,再送给收信机。
显然这里有一个转换效率问题:天线增益越高,则转换效率就越高。
1.2.天线的工作原理天线本身就是一个振荡器,但又与普通的LC振荡回路不同,它是普通振荡回路的变形。
1.2.1.辐射原理LC是发信机的振荡回路。
电场集中在电容器的两个极板之中,而磁场则分布在电感线圈的有限空间里,电磁波显然不能向广阔空间辐射。
如果将振荡电路展开,使电磁场分布于空间很大的围,这就创造了有利于辐射的条件。
下图示出了它的演变过程。
导线载有交变电流时,就可以形成电磁波的辐射,辐射的能力与导线的长短和形状有关。
如由于两导线的距离很近,且两导线所产生的感应电动势几乎可以抵消,因而辐射很微弱。
如果将两导线开,这时由于两导线的电流方向相同,由两导线所产生的感应电动势方向相同,因而辐射较强。
于是,来自发信机的、已调制的高频信号电流由馈线送到天线上,并经天线把高频电流能量转变为相应的电磁波能量,向空间辐射。
当导线的长度L远小于波长时,导线的电流很小,辐射很微弱;当导线的长度增大到可与波长相比拟时,导线上的电流就大大增加,因而就能形成较强的辐射。
GPS天线概述GPS就是通过接受卫星信号,进行定位或者导航的终端。
而接受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1228M HZ,其中L1为开放的民用信号,信号为圆形极化。
信号强度为-125~-130dBm左右,属于比较弱的信号。
这些特点决定了要为GP S信号的接受准备专门的天线。
分类⒈从极化方式上GPS天线分为垂直极化和圆形极化。
以现在的技术,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。
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。
车载GPS的应用会越来越普遍。
而汽车的外壳,特别是汽车防爆膜会GP S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GP S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G PS外置式天线基本上就属于有源天线。
那无源天线就是不含LN A放大器,只是天线本体。
构造绝大部分GP S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L NA,是将信号进行放大和滤波的部分。
GPS天线的分类及重要作用GPS接收天线的作用,是将卫星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。
天线的大小和形状十分重要,因为这些特征决定了天线能获取微弱的GPS 信号的能力。
根据需要,天线可设计成可以工作在单一的L1频率上,也可以工作在L1和L2两个频率上。
由于GPS信号是圆极化波,所以所有的接收天线都是圆极化工作方式。
尽管有多种多样的条件限制,仍然有许多不同的天线类型存在,如单极的,双极的,螺旋的,四臂螺旋的,以及微带天线。
我们在市面上看到的GPS接收器的内置天线一般有两种--平板式天线和四臂螺旋式天线,到底两种天线各有什么优劣呢,让我们来为您一一解答。
一..平板式天线(Patch Antenna)平板式天线由于其耐用性和相对地容易制作,所以成了应用最为普遍的一类天线。
其形状可以是圆的也可以方的或长方的,如同一块敷铜的印刷电路板。
它由一个或多个金属片构成,所以GPS天线最常用的形状是块状结,像个烧饼。
由于天线可以做得很小,因此适合于航空应用和个人手持应用。
天线的另一个主要特性,是其的增益图形,即方向性。
利用天线的方向性可以提高其抗干和抗多径效应能力。
在精确定位中,天线的相位中心的稳定性是个很重要的指标。
但是,普通的导航应用中,人们希望用全向天线,至少能接收天线地平以上五度视野内所有天空中的可见卫星信号,但是平板式天线在卫星于天线正上方时,讯号增益才是最大,这就有两个问题:1、平板的接收范围在平板上方,平板要面向天空,这对于手持以及车载都会带来麻烦,我们可以看到可调角度的CF接收器越来越多(可折叠的SDGPS ),就是因为平板式天线这种特性使得厂家为了接收器有更好的收讯效果才想出来的招。
2、我们知道,虽然我们正头顶上的卫星信号比较好,比较容易锁定,但其实正头顶上的卫星是最没用的,如果没有低角度的卫星,误差会相对较高,精度将会很差。
所以基于这些缺点,GPS接收器上也开始使用四臂螺旋式天线二.四臂螺旋式天线(Quadrifilar Helix Antenna )四臂螺旋式天线由四条特定弯曲的金属线条所组成。
PIFA和MONOPOLE天线的原理和区别2007-10-19 14:241。
PIFA天线是微带天线演变而来。
很多的英文资料介绍Patch Antenna,建议看看基本原理。
最简单的patch天线是一个金属片平行放置于地平面上,用同轴线或者微带线馈电即可。
其辐射主要靠边缘场。
假设该天线平行于大地放置,其形状为矩形,长边左右摆放,长边的长度为1/4波长。
如果左边缘的场是从patch到地,那么右边缘刚好反向从地到将左右两个边缘的电场分解成水平和垂直分量,你会发现垂直分量抵消,水平分量加强。
这样将会产生平行于地平面的线极化远场。
就手机而言,pifa天线的主极化一般是平行于手机主地平面。
此时,可以得到两个基本结论,1)这种天线的谐振波长为贴片长边的4倍(实际中请考虑介质的波长缩短效应,正比于1/sqrt(epsilon);2)这种天线的辐射主要靠边缘。
而边缘的场越往外倾斜,辐射越好(开放场)。
这就是为什么PIFA天线的高度如此重要的原因。
2。
加一个接地片(很多加在馈电附近)后,从微观角度来看贴片上的电流将改变流向,部分电流从右侧会流回来再回到地。
这样天线的谐振频率就会降低,一般波长会在4倍于贴片长边和短边之和左右(同样要考虑波长缩短效应)。
从另一个角度来说,馈电柱与短路柱是一段双线传输线。
它将变换天线的阻抗。
是一种变压器效应,它将部分容抗变换成感抗,从而使整个天线形成谐振。
这段线越长(极限是长到1/4波长)其变化效果越明显(越敏感,实际中就是天线的高度增加)。
传输变换原理大家应该清楚。
当改变馈电柱和短路柱的横向尺寸或者他们之间的距离时,实际上你是在改变该段传输线的特征阻抗。
也就相应地改变变换公式中平方的那部分。
这就是为什么我们常说馈电电和短路的改变将比较大的改变天线的阻抗。
同时也是为什么说PIFA天线一般可以不要匹配电路可以优化的(事实上,加匹配有时候会反而降低天线的传输性指标)。
3。
这个问题的解释是要配上图可能会更清楚。
只要使用到无线电波,就有可能需要用到天线以协助电波的发射与接收;天线依工作频段,由低到高可区分为超长波、长波、中波、短波、超短波和微波,应用层面遍及国防、民生工业,依据不同波长、天线大小长短因此有很大差异,例如使用 100MHz 左右的天线,与使用2.4GHz 频段的WLAN。
若按其方向可大略区分为全向性(Omni-directional)天线和指向性(directional)天线。
全向性天线的名称说明了电磁场的辐射能量在每个方位都会一致,目前最普遍的全向性天线当属偶极(DIPole)天线,绝大部分的基地台(ACCess Point),都是内建偶极天线,其水平辐射范围是360度的波束,由于水平每个方向的能量都均等,由天线上方往下看形成类似甜甜圈的波束形状,若压缩其垂直辐射范围,传输距离将随着波束的集中而延伸,波束形状则会趋近于薄饼。
下图是由天线上方与侧面描绘波束的图形,如果偶极天线的增益越大,表示波束垂直的半功率波束宽度(HPBW)越小,能传输的距离也越大。
因为全向性天线可以涵盖所有水平方向,因此通常安装于开阔、开放环境的中央位置;若是应用于户外,全向式天线必须安装在大楼顶端或高处,并且位于讯号涵盖区的中央位置,以便与其他指向性天线装置通讯,构成单点对多点(Point-to-Multipoint)的星状拓朴。
指向性天线只能用于一定的方位,但相对地传输距离会比较远,指向性天线有各种不同的款式与形状,例如:Patch 天线、Panel天线和八木(Yagi)天线,经常用于无线区域网路中短距离的桥接(Bridge);举例来说跨马路的两栋大楼,或者空间宽广的厂房、仓库都是理想的应用环境。
此外还有专门用于长距离通讯的高方向性天线,有极窄的波束宽度与很高的增益值,也可称为高增益指向性天线;例如:碟形(dish)天线和格状(grid)天线,通常用于点对点的通讯连接,传输距离可以高达25英哩;因为波束非常地窄,天线彼此之间必须很精准的瞄准,而且天线之间的直视(Light of Sigh t)必须没有任何阻碍物。
微波天线的设计原理与应用无线通信是当今信息社会中不可缺少的一部分。
而其中关键的一环就是天线。
天线是实现无线通信的基础设施,是将电磁信号从传输线中传输到空气中,并实现远距离的无线传输。
而在无线通信中,微波天线是应用最为广泛的一类天线。
本文将重点探讨微波天线的设计原理和应用。
一、微波天线的基本原理微波天线是一种专用天线,能够工作在高频率的电磁波范围内,通常工作频率在300MHz~300GHz之间。
微波天线的工作原理是把高频电磁波信号转换成电流或电压进行收发。
因此,微波天线需要具备较好的电磁波传输特性,包括长距离传输和方向性传输等特性。
微波天线根据其辐射特性不同,可分为定向天线和非定向天线两种。
定向天线可根据不同场合的需要,实现射频能量向特定方向、角度、距离等传输;而非定向天线通常是用来设计低功率应用,或者用于底噪分析等场合。
微波天线的设计需要考虑到多种因素,包括频率范围、天线输入阻抗、增益、波束宽度、辐射特性等多方面因素。
下面将简单介绍一些微波天线的设计原理。
二、微波天线的设计方法1. Yagi天线Yagi天线是一种定向天线,是常用于中短距离通信的传统天线。
它的特点是较高的增益、窄的波束宽度和长远传输距离。
这种天线通常由驱动元、反向元、调谐元和反向衍射器等组成。
Yagi天线的设计方法是通过改变天线元件的长度和间距来达到最佳匹配和辐射特性。
在设计时,需要考虑到天线的波束宽度、增益、工作频率等因素。
2. Patch天线Patch天线是一种非定向天线,通常用于无线通信设备和天线阵列的制作。
这种天线的设计方法是通过改变金属贴片的形状和尺寸,来实现特定频率范围内的工作。
Patch天线的优点是结构简单、小型化、重量轻、易于制造、可组成阵列,因此被广泛应用于各种无线通信设备中。
其缺点是波束宽度较大,方向性较差,适用于大范围面数传输。
3. Helical天线Helical天线是一种定向天线,其设计方法是在导线上卷绕成螺旋状。
patch天线相关知识天线概述就是通过接受卫星信号,进行定位或者导航的终端而接受信号就必须用到天线卫星信号分为L1和L2,频率分别为和,其中L1为开放的民用信号,信号为圆形极化信号强度为-~-左右,属于比较弱的信号这些特点决定了要为信号的接受准备专门的天线分类⒈从极化方式上天线分为垂直极化和圆形极化以现在的技术,垂直极化的效果比不上圆形极化因此除了特殊情况,天线都会采用圆形极化和线性极化⒉从放置方式上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手持机多采用外翻式天线,此时天线与整机内部基本隔离,几乎不对其造成影响,收星效果很好现在随着小型化潮流,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,远离干扰源,比如,,SD卡,晶振,DC/DC车载的应用会越来越普遍而汽车的外壳,特别是汽车防爆膜会信号产生严重的阻碍一个带磁铁的外接天线对于车载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为有源天线,比方达伽马外置式天线基本上就属于有源天线那无源天线就是不含放大器,只是天线本体构造绝大部分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、,它是天线的核心技术所在一个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,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,保证阻抗的匹配性能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陶瓷片频点准确落在,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因此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:承载陶瓷天线的形状及面积由于有触地反弹的特性,当背景是7cm×7cm 无间断大地时,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增益的3F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天线有四个重要参数:增益、驻波、噪声系数、轴比其中特别强调轴比,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、整机内部电路及等影响选择能自行生产陶瓷天线的厂家主要是达伽马导航、嘉兴佳利电子、佳邦、嘉康电子等厂家大部分厂家均从国内外采购陶瓷部分,配合设计的放大电路超级智能终端越来越成为大势所趋,狭小的空间对配件的大小提出了很高的要求原来国内的技术只在15×15以上成熟,10×10以上基本成熟现在最小可以做到7×7左右,良率会偏低。
贴片咪头:贴片咪头的工作原理简介贴片咪头(Patch Antenna)是一种以垂直于贴片平面方向为主辐射方向的天线,可用于多种无线通信系统中,例如GPS、蓝牙、ZigBee等。
它具有低剖面、轻量、适合于集成电路工艺等特点,因此在无线设备中应用广泛。
本文将介绍贴片咪头的工作原理,包括它所使用的电磁波类型、辐射模式、结构设计等方面的内容。
工作原理电磁波类型贴片咪头常用的是微波频段的电磁波,包括L波段、S波段、C波段、X波段等,其中以L波段应用最广泛。
这种电磁波具有较高的频率和短波长,可以实现高速、高精度的通信和定位等功能。
辐射模式贴片咪头的辐射模式是沿着垂直于贴片平面的方向辐射,即E面上垂直于贴片的方向和H面上平行于贴片的方向。
由于天线辐射模式的特殊构造,在天线的辐射方向上具有最大的辐射功率,而侧向辐射则很小。
结构设计贴片咪头的结构设计非常简单,由贴片基板、接地板和馈电端三部分组成,其中贴片基板上具有与天线频率相同长度的微带输线,与放射贴片构成电磁场辐射结构。
接地板用于稳定天线结构并提高天线振荡频率,可以在贴片和导电层之间形成固定的电容分布。
馈电端主要用于连接微带输线和天线调谐器,并提供传递RF信号所需的能量。
应用领域贴片咪头的应用领域非常广泛,其中包括:GPS贴片咪头广泛应用于GPS设备中,可以实现定位、导航和时间同步等功能。
蓝牙贴片咪头在蓝牙设备中起到了长距离数据传输的作用,可以实现高速、低功耗的数据传输和连接功能。
ZigBee贴片咪头在ZigBee设备中,可以实现基于无线网络的智能控制和数据通信,广泛应用于物联网、智能家居、智慧城市等领域。
总结贴片咪头作为一种常见的天线设计,具有低剖面、轻量和集成电路工艺优势,在无线通信和定位系统领域应用非常广泛。
通过掌握贴片咪头的工作原理、电磁波类型、辐射模式和结构设计等方面的知识,可以更好地理解它在无线设备中的应用和优势。
GPS天线概述
GPS就是通过接受卫星信号,进行定位或者导航的终端。
而接受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-125~-130dBm左右,属于比较弱的信号。
这些特点决定了要为GPS信号的接受准备专门的天线。
分类
⒈从极化方式上GPS天线分为垂直极化和圆形极化。
以现在的技术,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。
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。
车载GPS的应用会越来越普遍。
而汽车的外壳,特别是汽车防爆膜会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。
构造
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。
性能
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。
选择
能自行生产GPS陶瓷天线的厂家主要是达伽马导航、嘉兴佳利电子、佳邦、嘉康电子等厂家。
大部分厂家均从国内外采购陶瓷部分,配合设计的放大电路。
超级智能终端越来越成为大势所趋,狭小的空间对配件的大小提出了很高的要求。
原来国内的技术只在15×15以上成熟,10×10以上基本成熟。
现在最小可以做到7×7左右,良率会偏低。