GPS天線結構設計

GPS天線結構設計,現在每個現代智能手機都配有GPS天線。 GPS天線在某種程度上是獨一無二的,他們的帶寬相當小。 GPS頻率為1.575 GHz,幾乎沒有帶寬。

然而,GPS天線通常也支持俄羅斯的GPS服務,稱為GLONASS,它延伸了所需帶寬約為1.605 GHz。

來自GPS衛星的GPS信號是右手圓極化。

然而,由于難以在小型設備中實現RHCP極化,因此通常具有GPS天線垂直極化。

請注意,智能手機上的GPS天線只接收天線,因此您不必擔心任何傳輸問題(SAR,輻射發射,TRP要求等)。

因此,GPS天線的要求與之相關總各向同性靈敏度(TIS)。GPS接收器的靈敏度在(-163,-155)dBm范圍內。要求衛星采集傾向于指定-145 dBm量級的最小靈敏度。因此,如果已知接收器的靈敏度,以及所需的靈敏度,則可以確定

近似要求的GPS天線效率。GPS天線效率通常在-3dB到-9dB的量級。GPS天線最常用于縱向模式,這意味著手機垂直握在手中。

結果,天線具有a是有利的輻射模式這是向上的,而不是向下的。因此,除了TIS之外,還有其他替代指標。 TIS是靈敏度的度量

當“在整個3D球體上”平均時。 UHIS(高層大氣各向同性靈敏度)

計算手機僅在上半球的靈敏度(即忽略下行方向),

如圖1所示:

GPS天線結構設計

圖1. GPS的UHIS(上半球靈敏度測量)示意圖。

另一個常見指標是PIGS或部分各向同性GPS靈敏度,它可以平均靈敏度

從地平線以上90度到地平線以下30度的所有角度:

GPS天線結構設計

圖2. GPS的PIGS(部分靈敏度)示意圖。

GPS頻率(1.575 GHz)的半波長約為9.5厘米或3.75英寸。這意味著我們需要再次使用智能手機(機箱)的地平面作為我們的一只手臂

偶極天線。另外,因為當用戶垂直握住手機時使用GPS天線,他們通常會將手放在設備的下端。因此,我們更喜歡GPS

天線朝向設備頂部。圖3中的palm pre說明了這一點:

天線朝向設備頂部

圖3. Palm Pre上的GPS天線圖示。

在圖3中,看起來Palm使用了橫向IFA天線。

可能選擇GPS天線的位置以最大化兩個蜂窩之間的距離天線。這增加了隔離,這對于最大化天線效率是有用的。

由于GPS天線和蜂窩天線的極化,隔離可能也增加了正交(這里的GPS似乎是水平極化的,單元天線是垂直極化的)。

用于移動設備的GPS天線設計基本上包括首先確定所需的天線效率(接收機GPS靈敏度 - 所需的TIS)。

然后是基本的IFAs或可以試用PIFA天線(使用手機機箱作為地平面)。然后可以優化和調整設計以適應計算所有擾亂天線的附近組件(即相機,電池,塑料等)。

在設計層次方面,優化的參數按重要性順序列在下面:

1.天線效率

2.輻射模式(向上傾斜更好)

3.隔離到其他天線

4. RHCP極化天線效率是最重要的,選擇極化是最不重要的。

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