2025-07-01
RTK 系统的误差预算里,天线往往决定了最后那几毫米能不能收进囊中。下面从十个关键维度拆解选型思路,帮你把“最精准”落到实处。
1. 先定义“精准”——精度目标与误差预算
RTK 通常承诺 1–3 cm。如果整机要做到 1 cm 内(例如形变监测或高阶机器控制),天线自身的 相位中心误差 需控制在 2–3 mm 级别,否则会把系统精度拉低 10–15%。
明确场景:基站长期静置可接受大尺寸重型天线;机载/无人机则要在精度与重量之间权衡。
2. 频段与星座覆盖——三频已经是 2025 年的主流
至少双频(L1/L2 或 B1/B2),更推荐三频(加 L5/E5a/B2a)。三频能加速整周模糊度固定、增强抗干扰与抗电离层延迟能力。
保证天线“规格表”中的带宽完全覆盖接收机支持的信号,而不是只碰到频点边缘。否则信号在滤波器截止处会被削弱,C/N₀ 损失 2 dB 以上。
选多星座(GPS、BeiDou、Galileo、GLONASS)专用天线,可显著提高可用卫星数,特别在城市峡谷或林下环境。
3. 相位中心稳定性——PCO/PCV 控得住,结果才可信
PCO(Phase Center Offset)和 PCV(Phase Center Variation) 是高精度天线的灵魂。优选 PCV<±2 mm、各频率 PCO 差异小的“测地级”或“抗多路径级”天线。
优秀设计可把 PCV 控在毫米级,例如 NovAtel 的 Pinwheel® 与多点馈电架构。
若任务对绝对高程极严苛(大坝监测等),优先挑选 IGS 公开标定 或厂家提供 个性化天线校准文件 的型号,方便在解算端消除残余误差。
最新研究亦指出,即便手机等低成本天线,合理 APC 校正可显著提升定位精度,可见 PCO/PCV 并非只有测量级设备才关心。
4. 抗多路径设计——拒绝来自地面与车顶的“回声”
多路径是 RTK 的“软刀子”。环形槽(Choke Ring)、Pinwheel®、多点馈电对称辐射 等结构可把低仰角反射信号压到 −30 dB 以下,提高固定率。
如果天线要装在船舶甲板或金属机箱上,务必加 接地板(Ground Plane) 或选自带金属底盘的款式,否则再好的辐射模式也会被安装环境破坏。
5. 增益与波瓣——“高”不如“均”
对 GNSS 而言,5 dBi 以上就足够;更重要的是 俯仰一致性:从天顶到 10° 低仰角,增益滚降不宜超过 8 dB,否则低空卫星信号被削,解算器容易失锁。
为机载或手簿选择小型天线时,可接受略低增益,但要核对厂家实测 C/N₀ 曲线,确保不会低于 33 dB-Hz。
6. 极化与轴比——圆极化越“圆”越好
GNSS 卫星发射 右旋圆极化(RHCP)。轴比 ≤3 dB 表示接收天线能把左右旋分得干净,抑制反射信号中的左旋分量。
若数据手册未给出轴比,只写“RHCP”,不妨向厂家索要完整的极化测试报告,低价天线往往隐藏这一短板。
7. 接口、馈线与前端噪声
50 Ω SMA/N 型接口是常态,螺纹金属应镀镍或镀金以防腐蚀。
馈线 ≤20 m 建议选 RG-142 或 LMR-240;>30 m 时需用 LMR-400 级低损耗缆并加浪涌保护。
主动天线的 LNA 噪声系数 ≤2 dB,增益 28–40 dB 之间为宜,过高会导致强信号压摆饱和。
8. 环境与结构强度
户外基准站:IP67、防盐雾 48 h、−40 °C~+85 °C 可靠。
车载/机载:抗振 5 g、支持 100 km/h 风载不松动。
无人机:重量 <50 g,重心靠近安装面,抗干扰罩(Radome)不宜过厚,以免相位漂移。
9. 标定与维护
定期检查 驻波比(VSWR),若 >2.0,可能是馈线损坏或天线受潮。
对固定基站,两三年做一次现场绝对标定,确认 PCO 是否因天线老化或雷击发生变化。
软件侧应导入正式的 ANTEX/ATX 格式天线文件,别用“Generic”。
10. 实战选型步骤
列需求:精度、星座、频点、环境、尺寸。
锁品牌与系列:优先关注提供 PCV 公布值且有大规模实战口碑的厂商。
读规格而非只看增益:抓住 PCV、波瓣一致性、轴比等硬指标。
现场测试:用同一接收机在同条件下对比候选天线的固定时间、C/N₀ 与残差散布。
总拥有成本:考虑校准、替换、线材、避雷等后期费用,别单看采购价。