随着智能产品，智慧城市以及物联网相关应用的发展，GNSS的应用也逐渐从单纯的定位导航蔓延到了家庭，工业，医疗，物流等各个领域。蓬勃的应用市场，给了我们工程师巨大的产品开发和创造的空间。
那么在GNSS产品开发的过程中，我们该如何去选择合适的GNSS接收机呢？
众所周知，GNSS接收机的基本工作过程是：通过GNSS天线接收来自卫星的无线信号，经由馈线将信号传递到接收机射频通道的射频输入端，射频通道对信号进行放大、滤波、下变频等操作，产生适合模拟转换的中频信号，再经过ADC将其转换为数字信号并传输到基带处理芯片，由基带芯片“解读”出卫星播发的原始定位信息，将这些信息输出至应用处理器，就可基于原始定位信息根据三角测量法计算出天线的位置。
从GNSS接收机的原理来看，以上这一系列操作的起点，也是最关键的一环，就是GNSS的天线。想要得到精确的定位，GNSS天线至少需要“看”到四颗卫星，并接收到它们播发的信号。在GNSS接收机处于不断移动的公路应用中时，GNSS天线必须持续、可靠地保持这种“追星”的状态。不断发展中的GNSS公路应用的新模式，也会对GNSS天线设计提出更多的挑战。
在今天以及可以预见的未来，GNSS天线面临的设计挑战包括：
GNSS天线想要获得足够的精度，就需要有优秀的电气特性，以及支持多频谱工作，确保持续接收并输出高质量的信号。
由于公路应用的移动性，需要GNSS天线具有全天候的可用性，可以适应不同环境、不同位置。这就要求天线在结构和材料上做针对性的设计。
小型化、易安装也应该是一个需要考虑的选项，这样无论是在车辆前装部署，还是后装升级改造中，都可以更方便地集成GNSS功能。
最后，基于GNSS的更多扩展功能、增值应用的发展，也催生了GNSS与其他无线通信共存和融合的要求，这一变化也需要在GNSS的设计中考虑进去。
作为新一代公路“追星族”的GNSS天线究竟应该什么样？
TEConnectivity（TE）公司推出的HirschmannMobility CGN 1890 LP LC P蜂窝/GNSS天线，给出了一个很好的示范。 图1：TEHirschmann Mobility CGN 1890 LP LC P蜂窝/GNSS天线（图源：TE）
从外观来看，TE的这款GNSS天线采用的是一个扁平圆形的设计，“身材”控制得不错，特别是其高度仅为20mm（0.79"），放在哪里也不会显得“突兀”。该天线采用粘贴垫的方式进行安装，在玻璃、塑料和金属表面上一“贴”即可，可以根据用户需要方便地固定在驾驶舱内部或外部相应的位置，确保无障碍地“追星”。可以处理导航系统、车队管理、交通管理和车辆定位应用中的卫星信号。 图2：CGN 1890LP LC P蜂窝/GNSS天线应用安装示意图（图源：TE）
如果进入到天线内部，我们会发现其设计上更多的匠心。
首先，从名称上我们就可以得知这是一款双模天线，可以同时支持蜂窝（2G/3G）和GNSS（GPS/GLONASS）通信，让通过一个天线就实现eCall或其他智能服务成为可能，让定位无线连接更加可靠，在射频应用越来越复杂的车载环境中，也有效节省了面积。从频谱覆盖上看，Hirschmann Mobility CGN 1890 LP LC P支持GPS和GLONASS两种GNSS系统，以及欧洲和北美的蜂窝移动通信频率，具体的频率范围如下：
GNSS频率范围： GLONASS：1602.0至1614.94MHz GPS：1.57542GHz± 1.023MHz（L1频段） 蜂窝频率范围： GSM 850：824至894MHz GSM 900：880至960MHz GSM 1800：1710至1880MHz GSM 1900：1950至1990MHz UMTS：1920至2170MHz
其次，从电气性能上来看，TE这款GNSS天线采用了有源天线的设计，通过在内部集成LNA低噪声放大器以改善整个接收系统的噪声性能。在增益方面，GNSS天线为1dBic，蜂窝天线为0dBi；天线的最大驻波比VSWR为2，这些优秀的性能表现都确保了天线可以提供高质量的信号。 图3：CGN 1890LP LC P蜂窝/GNSS天线的驻波比性能（图源：TE）
再有，从结构上，该天线采用了右旋圆极化（RHCP）、全向天线的设计，以满足在不同应用场景下可靠的信号接收，而较少受到环境和方位的影响。在移动应用中，虽然芯片型天线体积更小、成本更低，但是由于其采用线极化信号（而卫星发射的是圆极化信号），所以对天线位置的依赖性强，因此其多用于消费级的产品中，而Hirschmann Mobility CGN 1890 LP LC P这种圆极化设计在环境复杂多变的公路应用中显然是更优选择。
最后，值得一提的是，一个天线射频系统的优劣，除了天线本身之外还会受到外围组件和材料的影响，TE还为这款蜂窝/GNSS天线配备了电缆和射频连接器，形成了一套完整的产品组合供用户选择，真正做到针对不同应用市场的“即插即用”。 图4：CGN 1890LP LC P蜂窝/GNSS天线系列产品一览（图源：TE）
总之，这款集合了TE技术积淀和行业经验的蜂窝/GNSS天线，为GNSS公路应用中导航系统、车队管理、交通管理和车辆定位等方面卫星信号的处理奠定了一个牢靠的基础，它不仅能够应对你今天的痛点，也能够满足你未来的设计所需。
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发表于 2020-6-5 11:13:56
