GPS天线结构设计

GPS天线结构设计,现在每个现代智能手机都配有GPS天线。 GPS天线在某种程度上是独一无二的,他们的带宽相当小。 GPS频率为1.575 GHz,几乎没有带宽。

然而,GPS天线通常也支持俄罗斯的GPS服务,称为GLONASS,它延伸了所需带宽约为1.605 GHz。

来自GPS卫星的GPS信号是右手圆极化。

然而,由于难以在小型设备中实现RHCP极化,因此通常具有GPS天线垂直极化。

请注意,智能手机上的GPS天线只接收天线,因此您不必担心任何传输问题(SAR,辐射发射,TRP要求等)。

因此,GPS天线的要求与之相关总各向同性灵敏度(TIS)。GPS接收器的灵敏度在(-163,-155)dBm范围内。要求卫星采集倾向于指定-145 dBm量级的最小灵敏度。因此,如果已知接收器的灵敏度,以及所需的灵敏度,则可以确定

近似要求的GPS天线效率。GPS天线效率通常在-3dB到-9dB的量级。GPS天线最常用于纵向模式,这意味着手机垂直握在手中。

结果,天线具有a是有利的辐射模式这是向上的,而不是向下的。因此,除了TIS之外,还有其他替代指标。 TIS是灵敏度的度量

当“在整个3D球体上”平均时。 UHIS(高层大气各向同性灵敏度)

计算手机仅在上半球的灵敏度(即忽略下行方向),

如图1所示:

GPS天线结构设计

图1. GPS的UHIS(上半球灵敏度测量)示意图。

另一个常见指标是PIGS或部分各向同性GPS灵敏度,它可以平均灵敏度

从地平线以上90度到地平线以下30度的所有角度:

GPS天线结构设计

图2. GPS的PIGS(部分灵敏度)示意图。

GPS频率(1.575 GHz)的半波长约为9.5厘米或3.75英寸。这意味着我们需要再次使用智能手机(机箱)的地平面作为我们的一只手臂

偶极天线。另外,因为当用户垂直握住手机时使用GPS天线,他们通常会将手放在设备的下端。因此,我们更喜欢GPS

天线朝向设备顶部。图3中的palm pre说明了这一点:

天线朝向设备顶部

图3. Palm Pre上的GPS天线图示。

在图3中,看起来Palm使用了横向IFA天线。

可能选择GPS天线的位置以最大化两个蜂窝之间的距离天线。这增加了隔离,这对于最大化天线效率是有用的。

由于GPS天线和蜂窝天线的极化,隔离可能也增加了正交(这里的GPS似乎是水平极化的,单元天线是垂直极化的)。

用于移动设备的GPS天线设计基本上包括首先确定所需的天线效率(接收机GPS灵敏度 - 所需的TIS)。

然后是基本的IFAs或可以试用PIFA天线(使用手机机箱作为地平面)。然后可以优化和调整设计以适应计算所有扰乱天线的附近组件(即相机,电池,塑料等)。

在设计层次方面,优化的参数按重要性顺序列在下面:

1.天线效率

2.辐射模式(向上倾斜更好)

3.隔离到其他天线

4. RHCP极化天线效率是最重要的,选择极化是最不重要的。

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