GPS天線(xiàn)原理

　　導讀：GPS天線(xiàn)的作用是將衛星來(lái)的無(wú)線(xiàn)電信號的電磁波能量變換成接收機電子器件可攝取應用的電流，天線(xiàn)的大小和形狀十分重要，因為這些特征決定了天線(xiàn)能獲取微弱的GPS信號的能力。但是呢，這些都要服務(wù)于天線(xiàn)的原理，下面就讓我們來(lái)學(xué)習一下GPS天線(xiàn)的原理吧。

1.GPS天線(xiàn)原理—簡(jiǎn)介

　　GPS就是通過(guò)接受衛星信號，進(jìn)行定位或者導航的終端。而接受信號就必須用到天線(xiàn)。GPS天線(xiàn)分為內置天線(xiàn)和外置天線(xiàn)。早期GPS手持機多采用外翻式天線(xiàn)，此時(shí)天線(xiàn)與整機內部基本隔離，EMI幾乎不對其造成影響，收星效果很好。GPS天線(xiàn)有增益、駐波、噪聲系數、軸比四個(gè)重要參數。絕大部分GPS天線(xiàn)為右旋極化陶瓷介質(zhì)，其組成部分為陶瓷天線(xiàn)、低噪音信號模塊、線(xiàn)纜、接頭。

2.GPS天線(xiàn)原理—構造

　　目前絕大部分GPS天線(xiàn)為右旋極化陶瓷介質(zhì)，其組成部分為：陶瓷天線(xiàn)、低噪音信號模塊、線(xiàn)纜、接頭。

　　陶瓷天線(xiàn)也叫無(wú)源天線(xiàn)、介質(zhì)天線(xiàn)、PATCH，它是GPS天線(xiàn)的核心技術(shù)所在。一個(gè)GPS天線(xiàn)的信號接受能力，大部分取決與其陶瓷部分的成分配料如何。

　　低噪聲信號模塊也稱(chēng)為L(cháng)NA，是將信號進(jìn)行放大和濾波的部分。其元器件選擇也很重要，否則會(huì )加大GPS信號的反射損耗，以及造成噪音過(guò)大。

　　線(xiàn)纜的選擇也要以降低反射為標準，保證阻抗的匹配。

3.GPS天線(xiàn)原理

　　在GPS天線(xiàn)單元設計中采用了高頻、低噪聲放大器，以減弱GPS天線(xiàn)熱噪聲及前面幾級單元電路對接收機性能的影響;在GPS天線(xiàn)原理中利用GPS衛星實(shí)現導航定位時(shí)，用戶(hù)接收機的主要任務(wù)是提取衛星信號中的偽隨機噪聲碼和數據碼，以進(jìn)一步解算得到接收機載體的位置、速度和時(shí)間(PVT)等導航信息。信號載波處于L波段，兩載波的中心頻率分別記作L1和L2。衛星信號參考時(shí)鐘頻率f0為10.23MHz，信號載波L1的中心頻率為f0的154倍頻，即：

　　fL1=154×f0=1575.42MHz (1)

　　其波長(cháng)λ1=475.75px;信號載波L2的中心頻率為f0的120倍頻，即：

　　fL2=120×f0=1227.60MHz (2)

　　其波長(cháng)λ2=610.5px。

　　兩載波的頻率差為347.82MHz，大約是L2的28.3%，這樣選擇載波頻率便于測得或消除導航信號從GPS衛星傳播至接收機時(shí)由于電離層效應而引起的傳播延遲誤差。偽隨機噪聲碼(PRN)即測距碼主要有精測距碼(P碼)和粗測距碼(C/A碼)兩種。其中P碼的碼率為10.23MHz、C/A碼的碼率為1.023MHz。數據碼是GPS衛星以二進(jìn)制形式發(fā)送給用戶(hù)接收機的導航定位數據，又叫導航電文或D碼，它主要包括衛星歷、衛星鐘校正、電離層延遲校正、工作狀態(tài)信息、C/A碼轉換到捕獲P碼的信息和全部衛星的概略星歷;總電文由1500位組成，分為5個(gè)子幀，每個(gè)子幀在6s內發(fā)射10個(gè)字，每個(gè)字30位，共計300位，因此數據碼的波特率為50bps。

　　拓展閱讀：

　　1.GPS天線(xiàn)應該如何選擇

　　2.影響GPS天線(xiàn)性能的主要因素及其使用注意事項

　　3.GPS螺旋天線(xiàn)與平板天線(xiàn)的比較