導(dǎo)讀：GPS天線的作用是將衛(wèi)星來的無線電信號(hào)的電磁波能量變換成接收機(jī)電子器件可攝取應(yīng)用的電流，天線的大小和形狀十分重要，因?yàn)檫@些特征決定了天線能獲取微弱的GPS信號(hào)的能力。但是呢，這些都要服務(wù)于天線的原理，下面就讓我們來學(xué)習(xí)一下GPS天線的原理吧。

1.GPS天線原理—簡介

GPS就是通過接受衛(wèi)星信號(hào)，進(jìn)行定位或者導(dǎo)航的終端。而接受信號(hào)就必須用到天線。GPS天線分為內(nèi)置天線和外置天線。早期GPS手持機(jī)多采用外翻式天線，此時(shí)天線與整機(jī)內(nèi)部基本隔離，EMI幾乎不對(duì)其造成影響，收星效果很好。GPS天線有增益、駐波、噪聲系數(shù)、軸比四個(gè)重要參數(shù)。絕大部分GPS天線為右旋極化陶瓷介質(zhì)，其組成部分為陶瓷天線、低噪音信號(hào)模塊、線纜、接頭。

2.GPS天線原理—構(gòu)造

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

陶瓷天線也叫無源天線、介質(zhì)天線、PATCH，它是GPS天線的核心技術(shù)所在。一個(gè)GPS天線的信號(hào)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(hào)模塊也稱為LNA，是將信號(hào)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(hào)的反射損耗，以及造成噪音過大。

線纜的選擇也要以降低反射為標(biāo)準(zhǔn)，保證阻抗的匹配。

3.GPS天線原理

在GPS天線單元設(shè)計(jì)中采用了高頻、低噪聲放大器，以減弱GPS天線熱噪聲及前面幾級(jí)單元電路對(duì)接收機(jī)性能的影響;在GPS天線原理中利用GPS衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航定位時(shí)，用戶接收機(jī)的主要任務(wù)是提取衛(wèi)星信號(hào)中的偽隨機(jī)噪聲碼和數(shù)據(jù)碼，以進(jìn)一步解算得到接收機(jī)載體的位置、速度和時(shí)間(PVT)等導(dǎo)航信息。信號(hào)載波處于L波段，兩載波的中心頻率分別記作L1和L2。衛(wèi)星信號(hào)參考時(shí)鐘頻率f0為10.23MHz，信號(hào)載波L1的中心頻率為f0的154倍頻，即：

fL1=154×f0=1575.42MHz (1)

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

fL2=120×f0=1227.60MHz (2)

其波長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(dǎo)航信號(hào)從GPS衛(wèi)星傳播至接收機(jī)時(shí)由于電離層效應(yīng)而引起的傳播延遲誤差。偽隨機(jī)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(shù)據(jù)碼是GPS衛(wèi)星以二進(jìn)制形式發(fā)送給用戶接收機(jī)的導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)，又叫導(dǎo)航電文或D碼，它主要包括衛(wèi)星歷、衛(wèi)星鐘校正、電離層延遲校正、工作狀態(tài)信息、C/A碼轉(zhuǎn)換到捕獲P碼的信息和全部衛(wèi)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(nèi)發(fā)射10個(gè)字，每個(gè)字30位，共計(jì)300位，因此數(shù)據(jù)碼的波特率為50bps。

拓展閱讀：

1.GPS天線應(yīng)該如何選擇

2.影響GPS天線性能的主要因素及其使用注意事項(xiàng)

3.GPS螺旋天線與平板天線的比較

關(guān)鍵詞： GPS 天線 GPS天線原理