北斗天線的好壞,直接影響北斗終端的最終性能,如何選擇一款合適的北斗天線?北斗天線的主要參數(shù)有哪些?影響北斗天線性能的主要有哪些方面?
一、北斗天線主要參數(shù)——分類
⒈極化方式
北斗天線分為垂直極化和圓形極化。
以現(xiàn)在的技術(shù),垂直極化的效果比不上圓形極化。因此除了特殊情況,北斗天線都會(huì)采用圓形極化。
⒉放置方式
北斗天線分為內(nèi)置天線和外置天線。
天線的裝配位置也是十分重要。早期手持機(jī)多采用外翻式天線,此時(shí)天線與整機(jī)內(nèi)部基本隔離,EMI幾乎不對(duì)其造成影響,收星效果很好。現(xiàn)在隨著小型化潮流,北斗天線多采用內(nèi)置。此時(shí)天線必須在所有金屬器件上方,殼內(nèi)須電鍍并良好接地,遠(yuǎn)離EMI干擾源,比如CPU,SDRAM,SD卡,晶振,DC/DC。
車載導(dǎo)航的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越普遍。而汽車的外殼,特別是汽車防爆膜會(huì)北斗信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重的阻礙。一個(gè)帶磁鐵(能吸附到車頂)的外接天線對(duì)于車載GPS/北斗導(dǎo)航來(lái)說(shuō)是非常有必要的。
目前絕大部分北斗天線為右旋極化陶瓷介質(zhì),其組成部分為:陶瓷天線、低噪音信號(hào)模塊、線纜、接頭。
陶瓷天線也叫無(wú)源天線、介質(zhì)天線、PATCH,它是北斗天線的核心技術(shù)所在。一個(gè)北斗天線的信號(hào)接受能力,大部分取決與其陶瓷部分的成分配料如何。
低噪聲信號(hào)模塊也稱為L(zhǎng)NA,是將信號(hào)進(jìn)行放大和濾波的部分。
元器件選擇也很重要,否則會(huì)加大北斗信號(hào)的反射損耗,以及造成噪音過(guò)大。
線纜的選擇也要以降低反射為標(biāo)準(zhǔn),保證阻抗的匹配。
三、北斗天線主要參數(shù)——性能
影響北斗天線性能的主要是以下幾個(gè)方面 :
1、陶瓷片:陶瓷粉末的好壞以及燒結(jié)工藝直接影響它的性能。現(xiàn)市面使用的陶瓷片主要是25×25、18×18、15×15、12×12。陶瓷片面積越大,介電常數(shù)越大,其共振頻率越高,接受效果越好。陶瓷片大多是正方形設(shè)計(jì),是為了保證在XY方向上共振基本一致,從而達(dá)到均勻收星的效果。
2、銀層:陶瓷天線表面銀層可以影響天線共振頻率。理想的北斗陶瓷片頻點(diǎn)準(zhǔn)確落在1561/1615.68±7MHz2,但天線頻點(diǎn)非常容易受到周邊環(huán)境影響,特別是裝配在整機(jī)內(nèi),必須通過(guò)調(diào)整銀面涂層外形,來(lái)調(diào)節(jié)頻點(diǎn)重新保持在1561/1615.68±7MHz2。因此北斗/GPS導(dǎo)航儀整機(jī)廠家在采購(gòu)天線時(shí)一定要配合天線廠家,提供整機(jī)樣品進(jìn)行測(cè)試。
3、饋點(diǎn):陶瓷天線通過(guò)饋點(diǎn)收集共振信號(hào)并發(fā)送至后端。由于天線阻抗匹配的原因,饋點(diǎn)一般不是在天線的正中央,而是在XY方向上做微小調(diào)整。這樣的阻抗匹配方法簡(jiǎn)單而且沒(méi)有增加成本。僅在單軸方向上移動(dòng)稱為單偏天線,在兩軸均做移動(dòng)稱為雙偏。
4、放大電路:承載陶瓷天線的PCB形狀及面積。由于北斗有觸地反彈的特性,當(dāng)背景是7cm×7cm無(wú)間斷大地時(shí),patch天線的效能可以發(fā)揮到極致。雖然受外觀結(jié)構(gòu)等因素制約,但盡量保持相當(dāng)?shù)拿娣e且形狀均勻。放大電路增益的選擇必須配合后端LNA增益。Sirf的GSC3F要求信號(hào)輸入前總增益不得超過(guò)29dB,否則信號(hào)過(guò)飽和會(huì)產(chǎn)生自激。
北斗天線有四個(gè)重要參數(shù):增益(Gain)、駐波(VSWR)、噪聲系數(shù)(Noise figure)、軸比(Axial ratio)。其中特別強(qiáng)調(diào)軸比,它是衡量整機(jī)對(duì)不同方向的信號(hào)增益差異性的重要指標(biāo)。由于衛(wèi)星是隨機(jī)分布在半球天空上,所以保證天線在各個(gè)方向均有相近的敏感度是非常重要的。軸比受到天線性能、外觀結(jié)構(gòu)、整機(jī)內(nèi)部電路及EMI等影響。
北斗天線的選擇及安裝時(shí)的注意事項(xiàng)
針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域,北斗天線的選擇也應(yīng)有所不同,對(duì)一般的北斗用戶應(yīng)該考慮一下因素。一方面考慮天線類型,既是考慮所選擇的天線是否滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)中電波覆蓋的要求,從全向和定向天線等天線中選擇所需要的天線。另一方面考慮天線的電氣性能,選擇天線電氣性能的要求是:選擇天線的頻率帶寬、增益、額定功率等電氣指標(biāo)是否符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。
安裝時(shí),北斗天線的安裝位置應(yīng)盡量避開(kāi)山坡、樹(shù)林、高層建筑物、鐵塔、高壓輸電線等以防阻擋。天線主波束方向上應(yīng)有足夠的視界,天線正前方應(yīng)有盡可能寬的視角。一般要求以天線基點(diǎn)為參考,對(duì)障礙物最高點(diǎn)所成的夾角小于10度。北斗天線的架設(shè)位置應(yīng)避開(kāi)風(fēng)口,以減小天線的風(fēng)載。在多雷雨地區(qū),天線的架設(shè)位置應(yīng)避開(kāi)雷擊多發(fā)地點(diǎn),天線頭應(yīng)放在架有避雷針避雷范圍內(nèi)。
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