新天線(xiàn)模塊加速GPS技術(shù)普及

可以說(shuō)，GPS作為一種熱門(mén)技術(shù)，怎樣促進(jìn)其大規模商用一直是產(chǎn)業(yè)鏈中各廠(chǎng)商努力的焦點(diǎn)。而對于一種射頻收發(fā)為主的便攜應用產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，天線(xiàn)性能與結構和尺寸之間的平衡影響著(zhù)技術(shù)的大范圍普及。

當前GPS的市場(chǎng)需求

根據ABI及IEK報告指出，GPS車(chē)用導航系統已被汽車(chē)廠(chǎng)列為未來(lái)擬訂導入的標準配備、美國E911法規要求行動(dòng)電話(huà)，及其它手持式消費產(chǎn)品必須配備GPS導航功能，加上內建GPS功能各系統終端產(chǎn)品價(jià)格下滑等市場(chǎng)助力，促使GPS等相關(guān)產(chǎn)品的市占率快速提升。另外，全球產(chǎn)業(yè)對于電子產(chǎn)品要求輕、薄、短、小等特性之下，加上高度整合的訊號混合芯片作為RF前端功能，整個(gè)GPS系統包括了GPS、處理核心、嵌入式內存芯片，及小型電子組件構成，這些使得GPS小型化形成了一股趨勢，正是這樣的發(fā)展趨勢影響了未來(lái)GPS市場(chǎng)即將深入個(gè)人使用的范圍，很有可能GPS將成為未來(lái)人們的日用必需品。

GPS天線(xiàn)設計不如想象中簡(jiǎn)單

　GPS整套系統已經(jīng)從單一整合式產(chǎn)品逐漸發(fā)展成系統整合解決方案；從產(chǎn)品設計端來(lái)看，GPS導航設備廠(chǎng)商可以自行選擇GPS模塊、芯片（智能天線(xiàn)模塊）藉以實(shí)現系統整合的目標。嚴格看來(lái)，目前市場(chǎng)上GPS導航解決方式都有其優(yōu)劣；因此，在選擇之前，廠(chǎng)商必須再根據整個(gè)系統環(huán)境條件做出設計評估，而這其中又以GPS天線(xiàn)及接收器模塊被視為導航系統中的重要零組件，GPS天線(xiàn)設計與接收器兩者又必須在相互搭配的情況下，才得以設計出一個(gè)GPS導航技術(shù)。從GPS天線(xiàn)技術(shù)設計的角度來(lái)評估，其天線(xiàn)嚴格要求適用特性、易用性及定量性能標準、準確度、啟動(dòng)性能、定位追蹤靈敏度及產(chǎn)品低功耗等。因此，這對GPS天線(xiàn)模塊設計而言，造成不小的沖擊。例如：天線(xiàn)設計小型化有可能會(huì )導致靈敏度降低；減少電源功耗雖然可透過(guò)縮小硬件架構得以實(shí)現，但對低功耗的追求卻又導致另一項性能的折衷，例如：減少信道數及搜尋頻道，在啟動(dòng)性能方面也會(huì )因此受到影響。從過(guò)去螺旋式Helix的技術(shù)到現今Patch薄皮式技術(shù)，可以看出未來(lái)的GPS天線(xiàn)設計還存在著(zhù)許多尚待解決的問(wèn)題及研發(fā)空間。

設計中選擇使用智能天線(xiàn)模塊

　由于具有系統整合快速和風(fēng)險低的特點(diǎn)，在要求實(shí)現迅速產(chǎn)品定型、小量產(chǎn)和對進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)間要求嚴格的應用場(chǎng)合，GPS智能天線(xiàn)模塊是最適當的選擇。即使智能天線(xiàn)模塊包含了完全獨立的GPS功能，在使用過(guò)程中仍有一些設計工作有待進(jìn)行，包括天線(xiàn)類(lèi)型（片狀天線(xiàn)或螺旋天線(xiàn)）的選擇和將智能天線(xiàn)模塊嵌入到終端產(chǎn)品中去。

　大多數智能天線(xiàn)模塊不是采用陶瓷片狀天線(xiàn)就是螺旋天線(xiàn)。片狀天線(xiàn)具有方向性，在輻射元的正交面上有最大增益。換句話(huà)說(shuō)，水平面上的輻射元對從天穹頂點(diǎn)發(fā)來(lái)的訊號具有最大增益。當水平面上接收仰角范圍很窄的時(shí)候，對這種高度中心式的靈敏性會(huì )造成較大影響。片狀天線(xiàn)適合用于主要朝向上方的終端產(chǎn)品中，例如用在車(chē)載導航中，靠著(zhù)擋風(fēng)玻璃安裝在排氣罩上。另外，由輻射元尺寸和它下方輻射經(jīng)過(guò)的接地面尺寸共同決定的天線(xiàn)孔徑（antenna aperture）大小，也會(huì )影響訊號接收靈敏性。螺旋天線(xiàn)有相對較寬的方向特性：具有更寬的接收仰角，但峰值增益也相對較低。螺旋天線(xiàn)適合用于各個(gè)方向都要求能自由使用的終端產(chǎn)品中，如行動(dòng)手持設備。

　由于靠近人體時(shí)會(huì )干擾訊號接收，在這種情況下使用螺旋天線(xiàn)造成的影響也相對較小，因而在距離人體組織或遠或近的位置、在各個(gè)方向手持終端產(chǎn)品時(shí)都能實(shí)現GPS接收。不過(guò)螺旋天線(xiàn)也存在一個(gè)缺點(diǎn)：天線(xiàn)孔徑小，限制了整體的接收靈敏度。

封裝式GSP智能天線(xiàn)設計

封裝式智能天線(xiàn)是OEM智能天線(xiàn)模塊的一種替代選擇。在要求嵌入GPS的產(chǎn)品不做硬件改動(dòng)的情況下，選擇封裝式智能天線(xiàn)有一定優(yōu)勢。封裝式智能天線(xiàn)有兩種：分離式智能天線(xiàn)和密耦合智能天線(xiàn)。分離式智能天線(xiàn)可以放在有較好天空視野的位置上，例如GPS mice。它們之間可透過(guò)RS-232、USB或藍芽進(jìn)行通訊，由主機（例如透過(guò)USB電源線(xiàn)）或充電電池供電。密耦合智能天線(xiàn)可直接插入終端產(chǎn)品中，例如透過(guò)CF插槽（Compact Flash slot）。封裝式智能天線(xiàn)是在像可攜PC和PDA這樣的標準可攜式硬件平臺上執行的系統解決方案的理想選擇。

在GSP導行系統整合的過(guò)程中，使用經(jīng)過(guò)良好設計GPS天線(xiàn)，也能使天線(xiàn)設計與GPS模塊和芯片組達到同樣的性能等級。當GSP被要求必須要快速實(shí)現終端產(chǎn)品的設計，要求降低開(kāi)發(fā)成本或者內部研發(fā)資源有限的時(shí)候，智能天線(xiàn)模塊是切實(shí)可行的選擇方案，經(jīng)過(guò)仔細挑選的智能天線(xiàn)模塊可以提供與傳統GPS芯片組和模塊整合相比的性能。


毫無(wú)疑問(wèn)，哪里有市場(chǎng)需求，哪里就有新產(chǎn)品的誕生。近日，Antenova公司推出了第二代全球定位系統GPS RADIONOVA射頻天線(xiàn)模塊，這種模塊適用于嵌入式GPS應用。這款GPS RADIONOVA射頻天線(xiàn)模塊設計采用單體封裝解決方案，它將射頻及無(wú)源天線(xiàn)封裝在同一模塊中，它將一片高性能、低功率接收機芯片與Antenova擁有專(zhuān)利的高效GPS天線(xiàn)技術(shù)相結合，適用于L1波段GPS和A-GPS系統。通過(guò)在兩段天線(xiàn)間置入了射頻元件，進(jìn)一步優(yōu)化了上一代模塊的性能和效率。這一新的設計還具有更大的帶寬，這樣就使它極易應用在更多的設備和手機中而無(wú)需做任何客制化的改動(dòng)?，F場(chǎng)測試表明，它在所有情形下都有相當出色的表現，即使是在高樓林立的城市峽谷和樹(shù)木成蔭的道路等場(chǎng)合。此外，從冷啟動(dòng)到首次定位的時(shí)間（TTFF）僅為30至45秒，具體取決于用戶(hù)的系統配置。這塊帶有天線(xiàn)與射頻、真正‘即取即用’的模塊所具有的高性能、小尺寸、低成本及易于集成等等優(yōu)點(diǎn)，對于OEM和GPS芯片商來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一個(gè)極具吸引力的解決方案。