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GPS天线公司如何设计天线

时间:2020-09-30 10:11:46 来源:安威无线 点击:

迄今为止,几乎每个人身上都携带着一部智能手机,并且机不离身。每部智能手机都带有GPS天线或北斗天线。
 
GPS天线在智能手机或者其他物联网、智能设备中的存在是比较独特的,因为它的带宽比较小,GPS频率一般是1.575GHz。也有人称之为GLONASS,因为GPS天线还支持俄罗斯的GPS服务,所以GPS天线将所需的频率扩展到1.605GHz。
 
GPS卫星的GPS信号属于右旋圆极化,但是,由于难以在小型设备中实现RHCP极化,因此GPS天线通常是垂直极化的。
 
智能手机里的GPS天线仅是接收天线,所以不用担心任何传输的问题(SAR、辐射发射、TRP要求等)。
 
一般,GPS天线的要求与同性灵敏度(TIS)有关。GPS接收器的灵敏度在(-163,-155)dBm范围内。卫星采集的要求往往规定最小灵敏度为-145 dBm。因此,如果知道接收机的灵敏度以及所需的灵敏度,则可以确定所需的GPS天线效率的近似值。GPS天线效率通常约为-3 dB至-9 dB。
 
GPS天线最常用于人像模式,这意味着手机垂直握在手中。天线具有朝上而不是朝下的辐射方向图是有利的 。
 
因此,除了TIS之外,还有其他替代指标。TIS是对“整个3D球体”求平均值时的灵敏度的度量。UHIS(上半球各向同性灵敏度)仅在上半球(即忽略向下方向)上计算电话的灵敏度,如图1所示:
 
图1. GPS的UHIS(上半球灵敏度测量)的示意图
 
另一个常见的度量标准是PIGS,即部分各向同性GPS灵敏度,它对从水平线以上90度到水平线以下30度的所有角度的灵敏度进行平均:
 
图2. GPS的PIGS(部分灵敏度)
 
GPS频率(1.575 GHz)处的半波长约为9.5厘米或9.525 厘米。这意味着我们将需要再次使用智能手机的接地平面(机箱)作为偶极天线的一只臂。此外,由于当用户垂直握住手机时会使用GPS天线,因此他们通常会将手放在设备的下端。因此,我们更喜欢将GPS天线对准设备顶部。如图3所示为手掌预压的情况:
 
 Palm Pre上的GPS天线图示
 
在图3中,Palm似乎使用了侧面 IFA天线。GPS天线的位置可能被选择为最大化两个蜂窝天线之间的距离。这增加了隔离度,这对于最大化天线效率很有用。由于GPS天线和蜂窝天线的极化是正交的(此处的GPS似乎是水平极化的,而蜂窝天线是垂直极化的),隔离度也可能增加。
 
用于移动设备的GPS天线设计主要包括首先确定所需的天线效率(接收机GPS灵敏度-所需的TIS)。然后,可以尝试使用基本的IFA或 PIFA天线(使用电话机壳作为接地层)。然后可以对设计进行优化和调整,以考虑到所有会干扰天线的附近组件(例如相机,电池,塑料等)。
 
在设计层次结构方面,按重要性排序的参数如下:
 
1.天线效率
 
2.辐射图(向上倾斜更好)
 
3.与其他天线的隔离
 
4. RHCP极化
 
天线效率是最重要的,而极化优化则是最不重要的。因此在设计天线的时候,我们需要在天线的效率上下更多的功夫,不管是GPS天线也好,还是WiFi天线、LTE天线、NFC天线等等。
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