手持终端要做到“拿着走、抬手测、厘米级”，关键往往不在算法第一步，而在“天线先把什么样的信号喂给接收机”。那么，手持设备如何在小尺寸、强干扰、人体遮挡的现实约束下，把天线做到高精度可用?下面从“结果倒推”的角度，把选型、设计、验证与运维一条线讲清楚。

一、先定结果：`天线指标

高精度不是空口号，需要前置约束。

精度目标：静态RTK水平≤2 cm、垂直≤4 cm;动态RTK稳态≤5 cm。

可用性：开阔场景10分钟窗口内RTK Fix率≥90%，郊区树荫环境≥70%。

启动与恢复：冷启动TTFF≤30 s，失锁后重捕获≤5 s。

稳定性：手持姿态变化(竖握/横握/倾斜30°)定位偏差不产生系统性漂移。

把这些转译为天线侧的硬性指标：有效C/N0中位数、轴比、相位中心稳定度、低仰角增益、带外抑制与前端线性度。后面所有设计和取舍，都以此为准绳。

二、形态取舍：三类GNSS天线适用于手持的边界

陶瓷贴片(RHCP)

优点：方向图稳定、轴比好，多频(L1/L5)可做叠层或双贴片。缺点：对地板尺寸敏感、整体厚度略大。适合测量型手持、林业/电力巡检等“天线朝上”使用习惯。

螺旋/介质螺旋(Helix)

优点：体积更紧凑，对地板依赖略小，低仰角响应更友好。缺点：一致性与批差需要管控，轴比与增益要看设计深度。适合轻薄手持或天线外置短天线杆方案。

FPC/金属框辐射(线极化或准圆极化)

优点：超薄、可贴合整机外壳。缺点：圆极化不足，多径与姿态敏感，不建议用于厘米级。适合只求高可用性、不追厘米级的导航类手持。

若目标是RTK厘米级，优先考虑双频圆极化贴片或高品质Helix;仅导航打点，FPC亦可，但要接受性能边界。

三、把“高精度”拆成可执行的天线电气指标

增益与方向图：天顶方向峰值≥+3 dBic更理想，小体积设计至少做到0~+2 dBic;10–30°仰角不应塌陷。

轴比(AR)：天顶≤2 dB，10–30°仰角≤3 dB;轴比越好，越能抑制反射与多径。

相位中心稳定度(PCS)：静态姿态变化内≤2–3 mm，旋转对称设计可收敛到毫米级。

群时延平坦度：工作带内起伏小，避免对伪距造成系统性偏差。

带外抑制与线性：对Inmarsat/Iridium与DME等邻频强信号具备≥30–40 dB抑制;前端LNA 1 dB压缩点/三阶截点要足，防止过载。

双频相位一致性：L1/L5相位中心偏移可控、温飘受限，为RTK整周解算打基础。

四、手持场景的三大难题与对策

人体遮挡与近场失配

手握带来介质加载，天线谐振偏移、轴比恶化。对策：

做“握持三姿态”优化(左手/右手/双手横握)，在这些姿态下复测S11与辐射。

外壳材料避用含金属涂层与高损耗材料;天线区域内壁空腔≥3–5 mm。

让用户界面与结构引导“天线朝天”使用，如在顶部留出天线窗。

体积受限与地板不足

贴片需要地板，手持整机常常给不到。对策：

做“局部地板扩展”与缝隙打孔，保证等效地面积;必要时采用金属边框电气隔离。

考虑Helix或高介电贴片减小尺寸，但要付出调匹难度与一致性成本。

多制式共存带来的互扰

LTE/Wi‑Fi/蓝牙/UWB与GNSS共处一机，近场耦合与带外压制常见。对策：

布局上与发射天线错层错位、隔离≥20–25 dB;

对GNSS前端采用双频带通+陷波组合，必要时加外置腔体滤波器;

数字子板、DC‑DC与显示排线远离天线投影区。

五、双频与多系统：L1/L5不是“可选项”，是精度的地基

双频可直接估计电离层延迟，对抗多路径与伪距误差。

频段搭配：L1/E1/B1 + L5/E5a/B2a是手持优选;L2在民用可用度逐步提升但产业链稍贵。

天线实现：双贴片叠层或共享地板两单元;重视两频相位中心合相与对称性。

结合RTK/PPP‑RTK：天线给出高C/N0与稳定相位，解算端的Fix率和固态保持才有保障。

六、射频链路：把“好信号”完整送达基带

有源天线：LNA低噪声、高线性，供电Bias‑T低纹波;天线端优先先滤后放。

滤波结构：双频各自带通，加入对Inmarsat/Iridium、DME的陷波;整机内再加二级SAW/BAW。

走线与连接：同轴尽量短、屏蔽优良;避开高速差分与开关节点;连接器压接一致性抽检。

接地与参考：单点接地、环路短;射频地与系统地在同一点耦合，减少地弹噪声。

七、结构与材料：外观件也决定厘米与否

天线窗材选择低损耗、低介电常数的塑料，避免金属喷涂与电镀装饰。

天线上方尽量“纯净”，远离摄像头金属装饰圈、金属喇叭网。

若外置短天线杆，保证机械强度与防水，使用防盐雾螺件，跌落冲击不移位。

八、验证闭环：从仿真到路测的一把尺

实验室前期：暗室辐射测试得出方向图、增益与轴比;做姿态和手模加载复测。

原型外场：

开阔场：记录各星座C/N0分布，中位数与10°–30°仰角段是否明显塌陷;

半遮挡：树荫、楼间“峡谷”，看Fix保持率与重捕获;

运动测试：步行/车辆/手臂摆动，评估Fix稳定与瞬态抖动。

指标与数据：

C/N0：L1/L5中位数≥38/36 dB‑Hz更安心;

Fix率：开阔≥90%，半遮挡≥70%;

轨迹：与测量级基站比对，RMS与峰值误差统计;

相位中心：转台测角，PCS与一致性校核。

反复迭代：针对最差姿态与最差点位优化，直到KPI收敛。

九、选型与供应：别只看“单频增益”这一行字

看证据链：方向图、轴比、PCS、温飘曲线、带外抑制与线性指标;

看一致性：批次Cpk、老化与抽检计划;

看配套：匹配网络参考、双频滤波建议、机械安装规范、握持姿态建议;

看交付：供货周期、替代料风险、认证与可靠性试验记录。

十、现场落地流程(可复用)

需求冻结：KPI与场景;2) 快速样机：两种形态并行;3) 暗室/加载测试;4) 外场A/B对比;5) 结构定型与EMI整改;6) 小批试产与一致性抽检;7) 工装夹具/巡检SOP固化;8) 批量量产监控与回归测试。

十一、常见误区与纠偏

只盯“峰值增益”，忽略低仰角方向图与轴比，外场一入林就失效。

天线做薄做小，却不给地板与空腔，最后只能靠算法“救火”。

多制式共存不做隔离，LTE一发射，GNSS立刻降噪。

实验室漂亮，现场姿态一变就跑偏，缺乏“手模加载+姿态矩阵”测试。

双频只上L1高规格、L5偷工减料，结果Fix不稳、重捕慢。

十二、运维与品质闭环

进料与首件：方向图/轴比抽测、PCS抽样;

生产一致性：S11与增益点测+外观限度样板;

外场回归：每版固件/射频更改后跑同一条对比路线;

故障复盘：以C/N0箱线图与Fix率曲线为核心，定位是天线、射频链还是算法。

手持设备想把“高精度”从实验室带进野外，天线是第一决策点。以业务KPI倒推电气指标，用“圆极化、双频、低仰角可用、相位中心稳定”四个关键词锁定方案，再通过结构空腔、地板设计、带外抑制和握持姿态优化把实验室结果搬到现场，最后用一套可复现的验证流程守住量产一致性。做到这些，高精度不再脆弱，手持也能真正“抬手即测、测得准、测得稳”。若你提供整机尺寸、外观材料、共存频段与典型作业场景，我可以据此给出两套对照天线方案和外场验证清单，帮助你快速落地。