GPS天線公司如何設(shè)計天線
時間:2020-09-30 10:11:46 來源:安威無線 點(diǎn)擊:次
迄今為止,幾乎每個人身上都攜帶著一部智能手機(jī),并且機(jī)不離身。每部智能手機(jī)都帶有GPS天線或北斗天線。
GPS天線在智能手機(jī)或者其他物聯(lián)網(wǎng)、智能設(shè)備中的存在是比較獨(dú)特的,因為它的帶寬比較小,GPS頻率一般是1.575GHz。也有人稱之為GLONASS,因為GPS天線還支持俄羅斯的GPS服務(wù),所以GPS天線將所需的頻率擴(kuò)展到1.605GHz。
GPS衛(wèi)星的GPS信號屬于右旋圓極化,但是,由于難以在小型設(shè)備中實現(xiàn)RHCP極化,因此GPS天線通常是垂直極化的。
智能手機(jī)里的GPS天線僅是接收天線,所以不用擔(dān)心任何傳輸?shù)膯栴}(SAR、輻射發(fā)射、TRP要求等)。
一般,GPS天線的要求與同性靈敏度(TIS)有關(guān)。GPS接收器的靈敏度在(-163,-155)dBm范圍內(nèi)。衛(wèi)星采集的要求往往規(guī)定最小靈敏度為-145 dBm。因此,如果知道接收機(jī)的靈敏度以及所需的靈敏度,則可以確定所需的GPS天線效率的近似值。GPS天線效率通常約為-3 dB至-9 dB。
GPS天線最常用于人像模式,這意味著手機(jī)垂直握在手中。天線具有朝上而不是朝下的輻射方向圖是有利的 。
因此,除了TIS之外,還有其他替代指標(biāo)。TIS是對“整個3D球體”求平均值時的靈敏度的度量。UHIS(上半球各向同性靈敏度)僅在上半球(即忽略向下方向)上計算電話的靈敏度,如圖1所示:
圖1. GPS的UHIS(上半球靈敏度測量)的示意圖
另一個常見的度量標(biāo)準(zhǔn)是PIGS,即部分各向同性GPS靈敏度,它對從水平線以上90度到水平線以下30度的所有角度的靈敏度進(jìn)行平均:
圖2. GPS的PIGS(部分靈敏度)
GPS頻率(1.575 GHz)處的半波長約為9.5厘米或9.525 厘米。這意味著我們將需要再次使用智能手機(jī)的接地平面(機(jī)箱)作為偶極天線的一只臂。此外,由于當(dāng)用戶垂直握住手機(jī)時會使用GPS天線,因此他們通常會將手放在設(shè)備的下端。因此,我們更喜歡將GPS天線對準(zhǔn)設(shè)備頂部。如圖3所示為手掌預(yù)壓的情況:
Palm Pre上的GPS天線圖示
在圖3中,Palm似乎使用了側(cè)面 IFA天線。GPS天線的位置可能被選擇為最大化兩個蜂窩天線之間的距離。這增加了隔離度,這對于最大化天線效率很有用。由于GPS天線和蜂窩天線的極化是正交的(此處的GPS似乎是水平極化的,而蜂窩天線是垂直極化的),隔離度也可能增加。
用于移動設(shè)備的GPS天線設(shè)計主要包括首先確定所需的天線效率(接收機(jī)GPS靈敏度-所需的TIS)。然后,可以嘗試使用基本的IFA或 PIFA天線(使用電話機(jī)殼作為接地層)。然后可以對設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整,以考慮到所有會干擾天線的附近組件(例如相機(jī),電池,塑料等)。
▊在設(shè)計層次結(jié)構(gòu)方面,按重要性排序的參數(shù)如下:
1.天線效率
2.輻射圖(向上傾斜更好)
3.與其他天線的隔離
4. RHCP極化
天線效率是最重要的,而極化優(yōu)化則是最不重要的。因此在設(shè)計天線的時候,我們需要在天線的效率上下更多的功夫,不管是GPS天線也好,還是WiFi天線、LTE天線、NFC天線等等。