GPS天線原理

導(dǎo)讀：GPS天線的作用是將衛(wèi)星來的無線電信號的電磁波能量變換成接收機電子器件可攝取應(yīng)用的電流，天線的大小和形狀十分重要，因為這些特征決定了天線能獲取微弱的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，進行定位或者導(dǎo)航的終端。而接受信號就必須用到天線。GPS天線分為內(nèi)置天線和外置天線。早期GPS手持機多采用外翻式天線，此時天線與整機內(nèi)部基本隔離，EMI幾乎不對其造成影響，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GPS天線的信號接受能力，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為LNA，是將信號進行放大和濾波的部分。其元器件選擇也很重要，否則會加大GPS信號的反射損耗，以及造成噪音過大。

線纜的選擇也要以降低反射為標準，保證阻抗的匹配。

3.GPS天線原理

在GPS天線單元設(shè)計中采用了高頻、低噪聲放大器，以減弱GPS天線熱噪聲及前面幾級單元電路對接收機性能的影響;在GPS天線原理中利用GPS衛(wèi)星實現(xiàn)導(dǎo)航定位時，用戶接收機的主要任務(wù)是提取衛(wèi)星信號中的偽隨機噪聲碼和數(shù)據(jù)碼，以進一步解算得到接收機載體的位置、速度和時間(PVT)等導(dǎo)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(wèi)星信號參考時鐘頻率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)航信號從GPS衛(wèi)星傳播至接收機時由于電離層效應(yīng)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(shù)據(jù)碼是GPS衛(wèi)星以二進制形式發(fā)送給用戶接收機的導(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個子幀，每個子幀在6s內(nèi)發(fā)射10個字，每個字30位，共計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

3.GPS螺旋天線與平板天線的比較

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