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GNSS天线安装,这几点不容忽视

今天主要讲一些工程性的东西,那就是GNSS天线安装注意事项。在实际产品设计过程中,我们往往会考虑GNSS天线的安装位置,正如我们的手机设计一样,GNSS天线集成到终端后,容易受到PCB、外壳的影响,同时还会受到电路的干扰。对于外置的GNSS天线,我们只需要保证其在一个空旷的工作环境远离干扰源即可。

GNSS天线安装注意事项主要有以下几点:

地平面或PCB大小对天线的影响;

外壳或天线罩带来的影响;

馈电线的长短影响;

系统安装的注意点;

1、地平面或PCB大小对天线的影响

对于内置GNSS天线,如我们常见的陶瓷天线,安装的PCB或者载体的地平面大小对于天线的性能会产生直接影响。

GNSS天线安装,这几点不容忽视

不同PCB对天线性能影响

如上图所示,天线安装的PCB或者载体的地平面从小变大会给天线带来什么最明显的影响,如下图增益曲线的变化:

GNSS天线安装,这几点不容忽视

不同PCB对天线增益性能影响

从上图可知,天线安装的PCB或者载体的地平面变大,天线定点增益会明显增加,同时中心频率会发被抬升。那么,PCB或地平面是不是越大越好呢,显然不是。随着天线安装的PCB或者载体的地平面加大,天线方向图会发生变化,顶点增益下降,波束宽度变宽。

2、外壳或天线罩带来的影响

内置GNSS天线需要有一个塑料外壳或者天线罩进行保护,达到防水防尘,保护机器正常工作的目的。那么天线罩会对天线性能带来什么影响?下图给出一个典型应用图。

GNSS天线安装,这几点不容忽视

不同天线罩高度带来的影响

此处,重点考虑我们常见的PC,ABS等工程塑料带来的影响,对于其他材质,需要重点考虑材料的介电常数特性和透波性能。简单讨论了有无天线罩和天线罩离天线不同高度H下,天线增益曲线的变化。

GNSS天线安装,这几点不容忽视

天线罩H对天线增益曲线的变化

从上图可知:天线罩和天线之间的距离H存在强相关关系,随着H的变小,天线的增益曲线越往低频便宜,同时天线的增益还会相应的变小,这是天线罩带来的影响。

3、馈电线的长短影响

在实际使用过程中,我们经常会碰到接收机和GNSS天线之间的馈电线会很长,这就会引入过大的损耗。一种方法采用高增益的GNSS天线直接把损耗弥补,另外一种比较常见的方法就是增加线上中继放大器,如下图。

GNSS天线安装,这几点不容忽视

线上中继放大器

举例说明:天线增益为40dB,30米线损25dB,最终到达接收机为15dB增益,链路增益不足,导致搜星差。引入线上放大器可以弥补这一不足。

GNSS天线安装,这几点不容忽视

4、系统安装的注意点

由于GNSS信号太弱,-130dBm的信号强度,所以在系统布局的时候GNSS系统需要重点进行保护,对于存在强干扰的模块进行屏蔽或者是对GNSS接收机进行屏蔽保护;GNSS天线位置也需要尽可能的原理频带附近的干扰源,因为干扰信号一旦进入GNSS天线,接收机基本上回天乏术,毕竟我们用的都是普通接收机,不是什么多阵元抗干扰接收机。

GNSS天线安装,这几点不容忽视

小结图