什么是天线？

天线是在无线电收发系统中，向空间辐射或从空间接收电磁波的装置。是无线电通信系统中必不可少的部分。

天线是一种转化器，它把传输线上传播的导行波，转换成在无界媒介（通常是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。这就是天线的互易定理。

天线在高精度定位中的作用？

GPS接收器性能的优良性很大程度上受到天线技术影响，GPS天线有四个重要参数：增益(Gain)、驻波(VSWR)、噪声系数(Noisefigure)、轴比(Axialratio)。其中特别强调轴比，它是衡量整机对不同方向的信号增益差异性的重要指标。由于卫星是随机分布在半球天空上，所以保证天线在各个方向均有相近的敏感度是非常重要的。轴比受到天线性能、外观结构、整机内部电路及EMI等影响。

在GNSS领域中，高精度天线是对天线相位中心稳定性有特殊要求的一类天线，通常与高精度板卡配合实现厘米级或者毫米级的高精度定位。在高精度天线的设计中，通常对天线的以下指标有特殊要求：天线波束宽度、低仰角增益、不圆度、滚降系数、前后比、抗多径能力等。这些指标都会直接或间接的影响到天线的相位中心稳定性，进而影响到定位精度。

高精度天线的类型

内置 GNSS 天线

GNSS 有源天线

1）有源天线自身带有 LNA 提高信号强度，实际使用需要保证天线辐射面朝向天空。

2）天线周围的金属器件要低于天线辐射体。

3）正方形为右旋圆极化， 长方形为线极化。如果结构允许， 请尽量使用正方形结构，以便更好接收卫星信号。

4）天线连接线尽量短， 最好选用低损耗线。

5）注意主板上需要预留 LNA 供电，并且板端阻抗线需要预留隔直电容， 供电与阻抗线之间需串联56nH 以上电感。

GNSS 无源天线

1）无源天线需要主板上的 LNA 来提高信号强度， 在实际应用中天线的辐射面应朝向天空以保证较佳接收性能。

2）天线周围的金属器件要低于天线辐射体。

3）正方形为右旋圆极化， 长方形为线极化。如果结构允许，请尽量使用正方形结构，以便更好接收卫星信号。

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外置 GNSS 天线

1、保证实际应用时，天线辐射体面向天空。

2、天线尽量放置在远离高金属器件区域、 避免遮挡。

3、根据实际需要选择天线连接线长度， 建议尽量短。

4、需要根据不同的模块来匹配天线内置 LNA 的增益大小。

5、注意主板需要预留给 LNA 供电，并且板端阻抗线需要预留隔直电容， 供电与阻抗线之间需串联 56nH以上电感。

天线的基本术语

Gain (dBi)：在相同的输入功率下，天线在空间某点的辐射功率与理想无方向性点源天线在同一点的功率的比值，该增益单位为 dBi，天线厂家提供的天线测试报告中的增益一般以 dBi 为单位。

Gain (dBd)：在相同的输入功率下，天线在空间某点的辐射功率与理想半波偶极子天线最大辐射方向上功率的比值，该增益的单位为 dBd。

表示同一个增益时， 用 dBi 表示出来要比用 dBd 表示出来大 2.15， 即 dBi=dBd+2.15。例如：对于一增益为 0 dBd 的天线，其增益折算成单位为 dBi 时，则为 2.15dBi。

Directivity： 在相同的辐射功率下，某天线在空间某点产生的功率与理想无方向点源天线在同一点产生的功率的比值。

Efficiency：天线辐射功率和天线输入功率的比值。

APIP (Antenna Port Input Power)：加入到天线口的功率大小，是 PA 输出到天线口的功率大小。该功率大小主要跟移动设备的传导发射功率大小有关。

EIRP (Effective Isotropic Radiated Power)： 等效全向辐射功率即无线电发射机供给天线的功率 Pt与在给定方向上天线绝对增益 Gt 的乘积， 反应天线在各个方向上的功率大小。

EIRP 表示了发送功率 Pt 和天线增益 Gt 的联合效果。 EIRP 是理论上各向同性的天线（在各个方向均匀分布） 的功率，以产生峰值功率密度，在最大天线增益的方向上观察到。它也被称为等效的各向同性辐射力。 EIRP 可以考虑传输线路和连接器的损耗，包括天线的增益。

PEIRP (Peak Effective Isotropic Radiated Power)： 峰值等效全向辐射功率。

ERP (Effective Radiated Power)： 无线电发射机供给天线的功率和在给定方向上该天线相对于半波偶极振子的增益的乘积。

高精度天线应用和分类

高精度GNSS天线最初主要应用于测量测绘领域，用于在工程放样、地形测图以及各种控制测量过程中实现静态毫米级的定位精度。随着高精度定位技术的日益成熟，高精度天线逐渐应用在越来越多的领域中，包括连续运行参考站、变形监测、地震监控、测量测绘、无人机、精准农业、自动驾驶领域、驾考驾培、工程机械等工业领域，在不同应用中对天线的指标要求也有明显差异。

1、CORS系统、变形监测、地震监控-参考站天线

高精度天线应用于连续运行参考站中时，通过长期观测获取准确的位置信息，并通过数据通讯系统实时的将观测数据传输至控制中心，控制中心解算出区域内的误差改正参数后再通过地基增强系统、广域增强系统、星基增强系统等，将误差信息发给流动站（用户端），最终使用户得到准确的坐标信息。在变形监测、地震监控等应用中，由于需要对变形量进行精确的监测，探测到微小的形变，从而预测自然灾害等的发生。

因此在诸如连续运行参考站、变形监测、地震监控应用中的高精度天线设计中，首先必须考虑的就是其优秀的相位中心稳定性和抗多径干扰能力，这样才能为各种增强系统实时提供准确的位置信息。另外，为了提供尽可能多的卫星改正参数，天线必须接收尽可能多的卫星，四系统全频段已经成为标准配置。在此类应用中，通常采用覆盖四系统全频段的参考站天线（基准站天线）作为系统的观测天线。

2、测量测绘-内置测量天线

在测量测绘领域中，需要设计便于集成的内置测量天线，天线通常内置于RTK接收机的顶部，在测量测绘领域实现实时高精度定位。

内置测量天线在设计中的主要考虑因素有频段覆盖、波束覆盖、相位中心稳定性、天线尺寸等，特别是随着网络RTK的应用普及，集成了4G、蓝牙、WiFi的全网通内置测量天线逐渐占据市场主要份额，自2016年一经推出就受到了广大RTK接收机厂商的青睐，得到了广泛的应用推广。

3、驾考驾培、无人驾驶-外置测量天线

传统的驾考系统存在诸多弊端，如投入成本大、运维费用高、受环境影响大、精度低等，高精度天线应用于驾考系统后，驾考系统由人工评判转变为智能化评判，评判精度高，大大降低了驾考的人力物力成本。

近年来无人驾驶系统发展迅速，在无人驾驶中，通常采用RTK高精度定位与惯导组合定位的定位技术，可以在大多数环境下实现很高的定位精度。

在驾考驾培、无人驾驶等系统中，常采用的是外置测量天线形式，需要天线具备多系统多频的工作频段，能够实现较高的定位精度，对多径信号有一定的抑制能力，以及较好的环境适应性，能够在户外环境下长期使用而不发生故障。

4、无人机-高精度无人机天线

近年来无人机行业发展迅猛，无人机已经在农业植保、测量测绘、电力巡线等场景中广泛应用，在此类场景中的应用，只有配备了高精度天线才能保证各种作业的准确、高效和安全。由于无人机具有速度快、载重轻、续航短等特点，无人机高精度天线在设计时主要关注重量、尺寸、功耗等因素并且在保证重量和尺寸的前提下实现尽可能的宽带设计。

5、车载智能天线

车能天线产品，包括AM/FM、WIFI、BT、GPRS、GPS、4G多种类型的天线及无线模块。实现的功能是：将无线通信模块接受数据，通过以太网络传给汽车主机或者汽车导航系统，实现了汽车与外界无线模块之间的通信与控制。

6、通讯天线

通讯天线，在我们生活中是一种很常见的通讯设备。但大部分人其实对它并不了解，可能只是知道它可以收发信号而已。

ST-35-AGH1单系统双频外置手持机天线，主要用于 S 波段的手持式终端通信，具有体积小、增益高、功耗低等特点。该系列天线圆极化性能良好， 低仰角增益较高，性能稳定，可配合多种北斗接收机使用。

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