浅谈天线 – – – GNSS/BT/4G/2.4G

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最近感觉受到了很大的触动，原因是最近项目关于天线这块效果不是很理想，因为受到了之前经验主义的影响，忽略了好多细节的问题。所以特别想整理一下自己的认知，梳理一下！

一：GNSS

全球定位导航系统，最成熟的就是美利坚，我大中华，俄罗斯，还有就是欧洲的一个（太次不谈）

频率：

1. 中国北斗B1 band 1561.098MHz
2. 美国GPS L1 band 中心频点 1575.42MHz
3. 俄罗斯 GLONASS L1 band 中心频点 1602.5625MHz

所以我们在项目调试的时候，小尺寸的陶瓷天线上一般兼容2个频段，体积大一点的可以兼容三个频段，采用组合的形式    GPS+BD  GPS+GLONASS   GLONASS+BD  或者是单频段的定位天线

二： 常见无源GNSS天线结构

陶瓷PATC陶瓷片：陶瓷片面积越大，介电常数越大，其共振频率越高，接收效果越高，这就是为什么都推荐使用大一点的陶瓷天线的原因

银层：陶瓷天线表面的银层可以影响天线的共振频率，理想的GNSS陶瓷片频点准确落在1575.42MHz

馈点：陶瓷天线通过馈点收集共振信号并发送至后端，，由于天线阻抗匹配的原因，馈点一般不在天线的正中央，多数采用单偏或双偏。

硬件设计要求：

1. 如果由于结构等其他的原因造成GNSS天线远离模块GNSS_ANT PIN，建议预留PI形匹配电路
2. 模块GNSS_ANT PIN到GNSS天线焊盘走线必须做到50欧姆特性阻抗控制
3. 如果是多层板，建议阻抗线走L1层，L2层镂空参考L3的地
4. 如果是2层板走线线宽可以参考GSM天线部分走线线宽
5. 天线下方不要走线并做露铜处理做天线的反射面
6. 天线下方不要有干扰源，高频信号禁止通过，特别是DC-DC，晶振等器件
7. 周围不要有比GNSS天线高的金属器件
8. 与射频引脚相邻的GND引脚不做热焊盘，要与地充分接触
9. 连接器件封装建立时要注意，信号脚离地要保持一定距离
10. 射频信号参考的地平面应完整；在信号线和参考地周围增加一定量的地孔可以帮助提升射频性能；地孔和信号线之间的距离至少为2倍线宽（2*W）
11. 射频信号线必须远离干扰源，避免与相邻层任何信号线交叉平行​​​​​​​
    

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三： 常见有源GNSS天线结构

GNSS有源天线组成：陶瓷天线

        ​​陶瓷天线

        声表滤波器

        低噪声放大电路：将信号进行放大，滤波的部分

        低频线缆

        RF接头

Tips 

1. 我其实对这块不太熟悉，也是我接下来要去学习和克服的部分，后面再补充吧。

电路设计

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四：GNSS天线的选型建议

1. 如果产品内部空间允许的情况下，建议还是使用GNSS陶瓷天线，天线面要朝上
2. 如果空间受限，或者是产品终端使用状态不一定，也就是方向不一致的情况下，例如：手机，带定位的胸牌，建议使用FPC天线
3. 明确终端安装环境恶劣，并且对GNSS的性能有较高的要求，建议使用GNSS有源天线
4. 空间不受限制/户外/或者是可以将天线外置的情况下，可以使用外置棒状天线，类似于2.4G螺旋天线/GSM/4G天线
5. 如果是要厂家专门定制的时候，需要对厂家提出以下要求
   1. VSWR:GPS天线电压驻波比一般要求调到1.5左右
   2. Efficiency:效率一般要求在40%左右
   3. Average Gain:平均增益要求在-0.5DB
   4. OTA：一般天线厂大多不具备GNSS天线OTA测试环境，天线调试好之后可以以实际测试数据来衡量，一般我们要求GNSS实测结果是：
      1. 可用于定位的卫星数大于6颗以上
      2. 最强的信号在45DB/HZ左右 
      3. 要求有3颗卫星信号大于40DB