卫星导航天线有哪些?

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分类是人的一种本能,一种需求,只有通过分类,将事物纳入到某个类别中去,我们才会感觉到安全、可控。只要有了分类,信息才有价值。所以,今天我们就来讲讲卫星导航定位天线分类这个事儿。

判断的标准不同,就可以有很多种不同的分类方法。对于导航定位天线,我们有太多的叫法,很多时候我们会把不是一个维度的两个称谓拿来比较,这就好比苹果手机和大屏手机哪个好,没法比。下面我们直接入正题。

一、内置型天线和外置型天线

判断依据:天线是否具有独立的天线罩。没有就是内置型天线,有就是外置型天线。内置型天线是集成在导航定位终端内部使用的,需要定制结构尺寸和安装孔位,一般不通用,正所谓量身定制,通过整机的外壳来保护天线,在RTK测量型接收机和各种手持终端机上用的比较多。外置天线就是有外壳,一眼看不到天线的内芯长啥样,话说多看几眼也看不出来,除非把壳子拆了。外置天线都有一个可防水防尘的外壳,做的好的还会在材料里加抗氧化和抗辐射的配方,尽可能延长天线的使用寿命。外置天线会有一个射频接头,供电和输出射频信号共用。还会有不同的安装方式,一般高精度天线都自带5/8-11螺纹孔,很多军品的天线用磁吸或者法兰盘的形式进行固定。

二、有源天线和无源天线

判断依据:天线是否集成了低噪声放大电路。集成了叫有源天线,没有集成叫无源天线。绝大部分用于导航定位的天线都集成了有源电路,一是可以为后端射频前端节省一些空间,重要的是可以降低整个链路的噪声系数。无源天线在包含北斗一代的应用中比较常见,以后再专题讲北斗一代天线。有源天线又可以根据放大器对信号的放大倍数,分为高增益天线和低增益天线,高增益天线指增益在38dB~42dB的有源天线,某些特殊应用如基准站天线,会将增益做到50dB甚至更高,是因为基准站天线一般会接很长的线缆会有比较大的损耗,为了保证连接到板卡端的增益放大足够高,需要有足够的增益余量。低增益天线的增益一般在28dB~30dB,有些手持机只需要十几dB的有源增益,这个就属于定制类了,该选用多少增益的天线,请参考所使用配套板卡或模块的技术规格书。

三、高精度天线、亚米级天线、普通导航天线

判断依据:根据天线定位精度的不同来分类。三种天线的精度从高到低依次为高精度天线(mm~cm)、亚米级天线(10cm~1m)、普通导航天线(1m及以上)。高精度天线有很多区别于其他两类天线的地方,比如需要更高的天线增益、更好的抗多径能力、更稳定的相位中心偏差和变化、一般要求支持多系统多频段,这么多的要求,使得高精度天线尺寸比其他天线大很多,而且设计和使用的方式也有诸多要求和限制,大家都在问能不能把高精度天线做小,我也想,可问题是“臣妾做不到啊”,天线做小,肯定会牺牲部分性能,我们做天线设计不要一味的追求指标要多高,要结合自己的使用需求来做设计,经过多次反复的测试和调整,最终确定最佳方案。

亚米级天线是最近两年提得比较多的,比如实现普通车辆的车道级定位,机械工程车辆的亚米级定位等,目前实现亚米级定位的方案一是高精度方案高端低用,一种是普通导航方案加上惯导或引入差分实现低端高用,前者现在还存在成本、功耗、尺寸等限制,后者在效果上还差强人意,所以亚米级应用一直没有大规模起来,就看后面有没有更好的方案出现了。

普通导航天线就是和我们息息相关了,车载导航、手机导航都算,这类天线一般要求就不高了,特别是手机上用的导航天线,用线极化的方式割一个导航频点就可以了,毕竟手机导航主要还需借助于基站信号中的定位信息,而不是独立的搜卫星进行定位。所以手机导航的天线可以藏起来看不到,高精度天线却要搞那么大,定位不同,用法不一样。

四、手持型、船载型、舰载型、车载型、弹载型、航空型、无人机型……

判断依据:根据应用场合的不同来分类。这个分类更多的带有主观性,同一个天线,放在船上就叫船载天线,放在车上就叫车载天线,都没毛病。但很多时候,不同应用类型的天线,会根据应用场合的不同设计上会有差异,比如弹载天线,在可靠性方面的要求就更高,无人机天线就要求尺寸小、质量轻、功耗低等等,就不一一例举了。

五、平面贴片天线、平面螺旋天线、四臂螺旋天线、倒F天线、阵子天线……

判断依据:根据天线核心方案的不同来分类。当然天线的设计方法很多,上面例举的只是目前常用的方案。像诺瓦泰的风火轮天线,就是他们专利的设计。目前市场上最常用的还是平面贴片天线,因为这种设计是性能、稳定性、成本、加工难度、使用易用性等多种维度综合来说最优的方案。天线的设计就是各种需求的折中和取舍,没有绝对好的天线,只有最适合你使用的天线。

 

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