GPS天线原理

导读：GPS天线的作用是将卫星来的无线电信号的电磁波能量变换成接收机电子器件可摄取应用的电流，天线的大小和形状十分重要，因为这些特征决定了天线能获取微弱的GPS信号的能力。但是呢，这些都要服务于天线的原理，下面就让我们来学习一下GPS天线的原理吧。

1.GPS天线原理—简介

GPS就是通过接受卫星信号，进行定位或者导航的终端。而接受信号就必须用到天线。GPS天线分为内置天线和外置天线。早期GPS手持机多采用外翻式天线，此时天线与整机内部基本隔离，EMI几乎不对其造成影响，收星效果很好。GPS天线有增益、驻波、噪声系数、轴比四个重要参数。绝大部分GPS天线为右旋极化陶瓷介质，其组成部分为陶瓷天线、低噪音信号模块、线缆、接头。

2.GPS天线原理—构造

目前绝大部分GPS天线为右旋极化陶瓷介质，其组成部分为：陶瓷天线、低噪音信号模块、线缆、接头。

陶瓷天线也叫无源天线、介质天线、PATCH，它是GPS天线的核心技术所在。一个GPS天线的信号接受能力，大部分取决与其陶瓷部分的成分配料如何。

低噪声信号模块也称为LNA，是将信号进行放大和滤波的部分。其元器件选择也很重要，否则会加大GPS信号的反射损耗，以及造成噪音过大。

线缆的选择也要以降低反射为标准，保证阻抗的匹配。

3.GPS天线原理

在GPS天线单元设计中采用了高频、低噪声放大器，以减弱GPS天线热噪声及前面几级单元电路对接收机性能的影响;在GPS天线原理中利用GPS卫星实现导航定位时，用户接收机的主要任务是提取卫星信号中的伪随机噪声码和数据码，以进一步解算得到接收机载体的位置、速度和时间(PVT)等导航信息。信号载波处于L波段，两载波的中心频率分别记作L1和L2。卫星信号参考时钟频率f0为10.23MHz，信号载波L1的中心频率为f0的154倍频，即：

fL1=154×f0=1575.42MHz (1)

其波长λ1=475.75px;信号载波L2的中心频率为f0的120倍频，即：

fL2=120×f0=1227.60MHz (2)

其波长λ2=610.5px。

两载波的频率差为347.82MHz，大约是L2的28.3%，这样选择载波频率便于测得或消除导航信号从GPS卫星传播至接收机时由于电离层效应而引起的传播延迟误差。伪随机噪声码(PRN)即测距码主要有精测距码(P码)和粗测距码(C/A码)两种。其中P码的码率为10.23MHz、C/A码的码率为1.023MHz。数据码是GPS卫星以二进制形式发送给用户接收机的导航定位数据，又叫导航电文或D码，它主要包括卫星历、卫星钟校正、电离层延迟校正、工作状态信息、C/A码转换到捕获P码的信息和全部卫星的概略星历;总电文由1500位组成，分为5个子帧，每个子帧在6s内发射10个字，每个字30位，共计300位，因此数据码的波特率为50bps。

拓展阅读：

1.GPS天线应该如何选择

2.影响GPS天线性能的主要因素及其使用注意事项

3.GPS螺旋天线与平板天线的比较