2025-06-09
它是一种专门用来接收全球卫星导航系统(GPS、北斗、GLONASS、Galileo 等)信号的射频元件,是卫星定位与授时模块的“耳朵”。
1 为什么必须有 GNSS 天线
功能 | 说明 | 典型收益 |
精准捕获微弱信号 | 地面接收到的卫星信号功率仅 –160 dBW 左右;天线通过辐射方向图、极化方式和低噪放设计,把信号从噪声里“捞”出来 | 保证定位模块能正常锁星、快速冷启动 |
保持相位一致性 | 测量型天线对相位中心漂移(PCO/PCV)做补偿,保证同一点测量多次结果一致 | 实现厘米级乃至毫米级测量 |
抗干扰与多径抑制 | 加帽形、螺旋、电介质、阻带滤波等结构,削弱地面反射波与窄带干扰 | 在复杂城市或电台干扰环境下仍保持定位精度 |
支持多系统多频段 | 现代天线覆盖 L1/L2/L5、B1/B2/B3 等 | 提高定位可用性,降低遮挡场景下失锁风险 |
2 工作原理简述
接收端:振子或螺旋导体在高频微波(1.1–1.6 GHz)下谐振,把空间电磁波转换成射频电流。
预滤波:阻带滤波器先压制 LTE、Wi-Fi 等邻频干扰。
低噪声放大(LNA):在天线头端就把信号放大 20–40 dB,同时保持极低噪声系数(一般 ≤2 dB)。
同轴馈线:把已放大的信号送到接收机 RF 前端,避免长线衰减。
下级处理:接收机完成下变频、相关和解算,输出坐标或授时信息。
3 常见类型
类别 | 结构特点 | 典型应用 |
微带贴片 | 平面陶瓷或 PCB 贴片,体积小、易批量 | 汽车导航、无人机、消费级模块 |
螺旋(Helix) | 空/填充螺旋,圆极化好,抗多径强 | 手持测绘、UAV 测姿、高动态载体 |
加帽式多层 | 贴片上加凸帽抑制低仰角信号 | 静态基准站、基建形变监测 |
四臂螺旋+阻带滤 | 宽频+高增益,内置滤波 | 高精度 RTK、海事、航空天线 |
内置柔性 FPC | 薄膜卷曲,贴合外壳 | 智能手表、宠物定位器 |
4 典型应用场景
车载导航与 ADAS
双频天线配合惯导,可在高架或隧道出口快速恢复车道级定位
测绘与无人机 RTK
天线相位中心一致性<2 mm,保证航线成图精度
电力授时
高稳定度圆极化天线+浪涌保护,保证 10 ns 级授时
地基增强基站(CORS)
全天候、耐盐雾与雷击,提供稳定差分改正数据
船舶与海洋平台
防水 IP67+抗倾斜设计,抵抗海面强多径与腐蚀
5 选型与部署要点
频段匹配:确认接收机用到的频点;未来想升级双频 RTK,就别只买单频。
极化方式:圆极化>线极化,可显著降低因天线方向变化导致的信号衰减。
天线增益:移动端 2–5 dBi 足够;基站或形变监测可选 6–8 dBi。
安装位置:上空无遮挡、远离 LTE 天线和金属物;基准站需做绝对标定。
同轴线长度:尽量 <10 m;超过需用低损耗电缆并校正延迟。
6 常见误区
误区 | 真相 |
“任何 GPS 天线都能用在北斗” | 频率相近但仍要看规格,单系统贴片接收 B1 时增益可能不足 |
“增益越高越好” | 高增益天线波瓣窄,低仰角信号被削弱,移动平台反而易失锁 |
“只要软件算法好,天线无所谓” | 天线端信噪比差 10 dB,上层算法也难救;硬件基础决定上限 |
GNSS 天线就像定位系统的前线侦察兵:它负责在嘈杂的射频战场里锁定目标卫星、消除干扰、维持信号纯净度。只有当这位“侦察兵”发挥稳定,后方的解算芯片才能输出可靠的坐标和时间。选好、装好、养好一支合适的天线队伍,是所有导航、测量、授时项目成功的第一步。