飛宇信解析GPS螺旋天線與平板天線的差異！

發(fā)布時(shí)間：

2022-10-19 10:07

GPS螺旋天線與平板天線的比較

GPS接收天線的作用，是將衛(wèi)星發(fā)出的無線電信號(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。天線的大小和形狀十分重要，因?yàn)檫@些特征決定了天線能獲取微弱的GPS信號(hào)的能力。根據(jù)需要，天線可設(shè)計(jì)成可以工作在單一的L1頻率上，也可以工作在L1和L2兩個(gè)頻率上。由于GPS信號(hào)是圓極化波，所以所有的接收天線都是圓極化（由于地面天線信號(hào)對(duì)極化方向是以衛(wèi)星天線的極化方向?yàn)榛鶞?zhǔn)的。對(duì)于圓極化，只需對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星，即可接收到滿意的電視圖像信號(hào)，不需要進(jìn)行極化方向調(diào)整。）工作方式。盡管有多種多樣的條件限制，仍然有許多不同的天線類型存在，如單極的，雙極的，螺旋的，四臂螺旋的，以及微帶天線。

GPS接收器的內(nèi)置天線一般有兩種－－平板式天線和四臂螺旋式天線。

平板式天線（Patch Antenna）

平板式天線由于其耐用性和相對(duì)地容易制作，所以成了應(yīng)用最為普遍的一類天線。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板。它由一個(gè)或多個(gè)金屬片構(gòu)成，所以GPS天線最常用的形狀是塊狀結(jié)，像個(gè)燒餅。由于天線可以做得很小，因此適合于航空應(yīng)用和個(gè)人手持應(yīng)用。

天線的另一個(gè)主要特性，是增益圖形，即方向性。利用天線的方向性可以提高其抗干和抗多徑效應(yīng)能力。在精確定位中，天線的相位中心的穩(wěn)定性是個(gè)很重要的指標(biāo)。平板式天線在衛(wèi)星于天線正上方時(shí)，訊號(hào)增益才是最大，這就有兩個(gè)問題：
1、平板的接收范圍在平板上方，平板要面向天空，這對(duì)于手持以及車載都會(huì)帶來麻煩。2、雖然正頭頂上的衛(wèi)星信號(hào)比較好，比較容易鎖定，但如果沒有低角度的衛(wèi)星，誤差會(huì)相對(duì)較高，精度將會(huì)很差。所以基于這些缺點(diǎn)，GPS接收器上開始使用四臂螺旋式天線。

四臂螺旋式天線（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。不需要任何接地。它具備有Zapper天線的特性，也具備有垂直天線的特性。此種巧妙的結(jié)構(gòu)，使天線任何方向都有3dB的增益，增加了衛(wèi)星訊號(hào)接收的時(shí)間。四臂螺旋式天線擁有全面向360度的接收能力，因此在與PDA結(jié)合時(shí)，無論P(yáng)DA的擺放位置如何，四臂螺旋式天線皆能接收，有別于使用平板GPS天線需要平放才能較好的接收的限制。使用此種天線，當(dāng)衛(wèi)星出現(xiàn)于地平面上10度時(shí)，即可收到衛(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線，因?yàn)樗谋勐菪教炀€具備有水平方向的增益，會(huì)將噪聲一起放大，反而干擾了衛(wèi)星訊號(hào)的接收。但是現(xiàn)在所生產(chǎn)的四臂螺旋式天線能突破多項(xiàng)傳統(tǒng)天線的限制。天線是以陶瓷制成，近場(chǎng)極小，約僅有3~5mm，而有些傳統(tǒng)天線的近場(chǎng)甚至高達(dá)1m。近場(chǎng)愈小，則使用者手持GPS裝置時(shí)，人體愈不會(huì)造成干擾。

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GPS天線的尺寸和形狀非常重要，因?yàn)檫@些特性決定了天線獲取微弱GPS信號(hào)的能力。根據(jù)要求，天線可以設(shè)計(jì)為在單個(gè)L1頻率下工作，或者在L1和L2頻率下工作。盡管有各種各樣的條件，仍然有許多不同的天線類型。

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