GNSS/RTK天线/高精度天线

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GNSS高精度测量天线怎么选?

2025-07-25

高精度测量要靠什么样的GNSS天线撑起来?相位中心要稳,频段要全,抗多径要强,还得扛得住风吹雨打——听起来要求一大堆,真正落地时先抓哪几个点才不至于迷糊?

1. 先搞清它的“高精度”靠什么撑住

高精度并不是靠信号“更强”这么简单,而是靠:

相位中心稳定(PCO/PCV小):测量靠相位解算,天线相位中心一漂,坐标就跟着飘。

宽频段与多系统一致性:GPS、GLONASS、Galileo、北斗多频点一起用,频段响应要均衡。

群时延平坦:不同频点传播延迟一致性好,RTK/PPP解算更稳。

优秀的多径抑制:把地面反射、近场散射信号压下去,解算才不糊。




2. 相位中心:测绘级和民用级的分水岭

PCO(Phase Center Offset):几何中心到相位中心的固定偏移,要明确并在解算中标定。

PCV(Phase Center Variation):随方位、仰角变化而变化的偏差,越小越好。

高精度天线会提供精细的PCO/PCV校正文件(*.atx等),测量软件导入后可自动补偿。

3. 频段覆盖:不只是L1

当下常用频段至少包含:GPS L1/L2/L5,北斗B1/B2/B3,GLONASS G1/G2,Galileo E1/E5a/E5b。

多频的意义:加快初始化、提升抗电离层延迟能力。

带外抑制:频段外的蜂窝、广播干扰要被滤掉,滤波器设计是关键。

4. 天线形式:螺旋、微带、蝶形、窄波束罩

微带贴片+接地反射板:常见于测绘基准站,方向图饱满,顶部增益高。

螺旋/四臂螺旋(QHA):圆极化好,多径抑制强,但体积略大。

蝶形、十字形组合阵列:追求相位一致性与方向图平滑。

选择时关注:方向图是否在低仰角处平滑下落、对地面反射抑制如何。

5. 有源还是无源:链路预算说了算

天线到接收机距离长、线缆损耗大:选有源,内置LNA和滤波,增益通常30~45 dB。

接收机就在旁边、线缆短:无源也可,接收机板端自带低噪声放大。

注意:增益不是越高越好,防止前端饱和与互调失真。

6. 多径抑制:靠结构也靠地板

大尺寸接地板/罩壳:扩大地反射面,降低低仰角多径。

电介质罩高度与曲率:罩太低会影响高仰角增益,太高又加大风阻。

扼流环/防护裙边:减小来自地面的反射耦合。

7. 机械与环境:野外作业靠的是“硬”

防水防尘:至少IP66,长时间雨淋、泥沙都扛得住。

防雷与静电:金属外壳接地,浪涌保护器必须有。

温度范围:-40~+85 ℃是常见指标,冰冻/暴晒下性能不能飘。

抗风抗振:三脚架上大风摇晃,天线连接处要牢靠,内部焊点不松动。

8. 电缆与连接器:别让细节拉垮整体

低损耗电缆:LMR-200/400等,根据距离选型;每米损耗算清楚。

连接器一致性:TNC、N型常见,防水圈、扭力规范要执行。

弯折半径:频繁折叠会让电缆损耗上升、驻波变差,量产阶段要制定布线SOP。

9. 测试手段:不只看S11

方向图(Gain Pattern):看仰角0°~90°的增益分布,低仰角不应过深凹陷。

PCO/PCV实验:暗室+转台测量,供应商应给出数据文件。

群时延曲线:多个频段之间的时延差,越平坦越好。

环境实测:城市峡谷、林地、山谷等场景下的初始化时间、固定率、漂移值。

10. 典型场景的选型思路

静态基站/参考站:重视相位中心与长期稳定,选大尺寸多频有源天线,配合高品质电缆。

移动测量(RTK流动站、无人机测绘):重量、体积受限,选轻量化多频天线,但仍要有较好PCV指标。

授时系统:关注群时延稳定、相位中心偏移小,天线与接收机间距离较长时用高增益有源天线。

车辆或船载:抗振、抗盐雾、抗水汽为主,加固外壳与密封,滤波要更严。

11. 常见误区

只看“增益多少dB”:忽略相位中心和群时延,一旦解算误差上升就晚了。

不看PCO/PCV文件:缺了这步,后处理再准也会“先天不足”。

把多频当多系统:频段没覆盖全,或某个频段增益太低,等于“单腿走路”。

忽略安装环境:天线边上加了一块金属牌子、摄像头支架,方向图就被扭曲了。

12. 选型流程参考

确定应用与精度目标:RTK厘米级还是后处理毫米级?授时纳秒级还是毫秒级?

明确频段需求:需要哪些GNSS系统和频点,是否要兼顾L5/E5a等新频段。

评估安装条件:天线到主机距离、环境干扰、机械约束。

列出关键指标:PCO/PCV范围、群时延、带外抑制、增益、NF、线缆损耗。

实验室+现场双验证:暗室测电气指标,现场测初始化时间、固定率、漂移。

制定量产与运维规范:电缆、连接器、扭力、密封圈更换周期、定期校准计划。

GNSS高精度测量天线的挑选,核心是围绕“相位稳定、频段覆盖、抗多径、环境可靠”四个关键词,把链路和结构都算清,再用实测数据说话。别被某一个数字牵着走,把整个系统搭平衡,才能真正得到稳定可靠的高精度结果。