手持设备的定位精度不高，是不是因为天线没有选对?很多工程人员在设计高精度手持终端时都会遇到这个疑问。事实上，手持设备的定位效果，很大程度取决于天线的选择与设计，而“高精度天线”正是其中最为关键的一个环节。那么，手持设备究竟该如何选择一款合适的高精度天线?不同的应用场景下，又有哪些具体的设计和应用注意事项?

一、高精度天线在手持设备中的作用究竟是什么?

在探讨如何选择合适的高精度天线之前，我们需要清楚地了解：为什么手持设备的定位如此依赖于天线?简单来说，天线是手持终端与卫星之间的“桥梁”，如果这座桥不够牢固或通畅，卫星信号再好，也很难精准抵达设备。

具体而言，天线直接决定了信号的接收能力、抗干扰能力和信号稳定性。手持设备往往处于复杂的应用环境中，可能存在树木遮挡、高楼反射、人体遮蔽、手持姿态变化等多种不利因素。因此，一款设计合理、性能出色的高精度天线，就显得尤为重要。

二、手持设备高精度天线的关键设计要素

一款优秀的手持设备天线，并非仅仅依靠“高精度”这个概念。它更要从多个维度满足实际应用需求：

1. 小尺寸与高性能之间的平衡

手持设备的尺寸天然有限，天线必须在小尺寸内实现足够高的增益与良好的方向性。这就对天线结构、材料和设计提出更高的要求。陶瓷贴片、微带天线、螺旋天线或特殊设计的平面天线往往更受青睐。

2. 多频段与多系统兼容

现代手持终端通常要兼容多系统(GPS、北斗、GLONASS、Galileo等)，因此天线设计时需考虑多个频段的兼容性，满足不同卫星系统的工作需求，扩大卫星可见性，提高综合定位精度。

3. 抗多路径与抗干扰设计

在手持使用过程中，信号多路径效应、周边电磁环境干扰(如4G/5G、Wi-Fi、蓝牙)尤为突出。高精度天线的设计需在极化方式(圆极化)、带外滤波能力(LNA内置滤波器)以及屏蔽设计上下足功夫，以有效抵抗复杂环境的信号干扰。

4. 相位中心稳定性

高精度定位需要稳定的相位中心，以便在卫星信号处理算法中消除或大幅降低系统误差。天线的机械稳定性与相位中心一致性，将直接决定最终定位结果的质量。

二、手持设备高精度天线的关键设计要素

一款优秀的手持设备天线，并非仅仅依靠“高精度”这个概念。它更要从多个维度满足实际应用需求：

1. 小尺寸与高性能之间的平衡

手持设备的尺寸天然有限，天线必须在小尺寸内实现足够高的增益与良好的方向性。这就对天线结构、材料和设计提出更高的要求。陶瓷贴片、微带天线、螺旋天线或特殊设计的平面天线往往更受青睐。

2. 多频段与多系统兼容

现代手持终端通常要兼容多系统(GPS、北斗、GLONASS、Galileo等)，因此天线设计时需考虑多个频段的兼容性，满足不同卫星系统的工作需求，扩大卫星可见性，提高综合定位精度。

3. 抗多路径与抗干扰设计

在手持使用过程中，信号多路径效应、周边电磁环境干扰(如4G/5G、Wi-Fi、蓝牙)尤为突出。高精度天线的设计需在极化方式(圆极化)、带外滤波能力(LNA内置滤波器)以及屏蔽设计上下足功夫，以有效抵抗复杂环境的信号干扰。

4. 相位中心稳定性

高精度定位需要稳定的相位中心，以便在卫星信号处理算法中消除或大幅降低系统误差。天线的机械稳定性与相位中心一致性，将直接决定最终定位结果的质量。

三、手持设备高精度天线的常见类型与适用场景

在明确了关键设计要素后，我们来看不同天线类型在手持设备中的实际表现：

1. 陶瓷贴片天线

陶瓷贴片天线体积小巧、结构稳定、成本较低，是最广泛应用的手持终端天线之一。通过高介电陶瓷材料实现小型化，可实现良好的增益、方向性和多系统兼容能力。特别适合一般的测绘终端、导航终端和消费类定位设备。

2. 螺旋天线(Helix Antenna)

螺旋天线通常具有出色的方向性和较宽的频带范围，其圆极化特性使其在抗多路径和姿态变化时表现优异，适合在林区、复杂地形或较为严苛的测量环境中使用，但其缺点是稍微增加了手持设备的尺寸。

3. 微带平面天线

微带天线具有超薄、轻量化和多频兼容等特点，适合用于超薄型手持设备或特殊尺寸要求的应用，但设计工艺相对复杂，对安装位置要求较高，且对地平面尺寸敏感。

四、从使用场景倒推手持设备高精度天线的选择方法

与其单纯地对比参数，另一种更接地气的做法是：先根据实际的应用场景推导天线的具体要求。

如果终端应用于户外林区、山区测绘，树冠和峡谷环境带来的遮挡、多路径效应较严重，更推荐使用圆极化的螺旋天线或带宽较宽的陶瓷贴片天线。

如果手持设备应用于城市区域，尤其高楼林立的城市峡谷场景中，圆极化、小轴比的陶瓷贴片天线或带有高品质滤波器的有源微带天线更具优势。

如果终端设备主要在室内外频繁切换，选择集成低噪放大器(LNA)的有源陶瓷天线将获得最佳的室内信号接收效果和定位灵敏度。

五、天线安装结构的实用技巧

天线性能能否稳定发挥，安装结构也是关键。

首先，确保足够大且连续的地平面，这是天线性能稳定的基础条件。手持设备内的PCB铜箔区域，建议作为地平面尽量完整，不要出现过多割裂或镂空。

其次，天线的安装位置要尽可能远离金属屏蔽件、电池组、人体握持区域等高损耗结构，避免这些结构干扰天线的方向性与增益。

最后，连接天线和射频模块的同轴电缆应尽可能短，避免产生过大的信号损耗或干扰，同时注意馈线的电磁兼容设计。

六、易被忽略但非常关键的环节：电磁兼容与滤波设计

手持终端通常集成了Wi-Fi、蓝牙、4G/5G等通信模块，这些模块所产生的射频噪声和干扰信号会严重影响天线的正常工作。因此，终端内部设计必须考虑电磁兼容性(EMC)：

天线附近应合理布局滤波器或屏蔽罩，隔离高频干扰源。

天线的供电线路和馈线应加强屏蔽和滤波，防止内部噪声耦合。

最好在天线前端加装带外抑制滤波器，抑制临近频段的干扰信号，提高有效信号的信噪比。

七、手持设备天线性能的测试与评估

天线选型后，实际测试评估至关重要：

利用专用的射频测试设备(如网络分析仪)测试天线驻波、增益、效率等参数。

在真实应用环境下进行实地卫星信号接收测试(C/N0、卫星数量)，确认其抗多路径与抗干扰能力。

进行定位精度和稳定性的动态路测，获得客观的评价数据，确认天线的最终应用表现。

八、总结

手持设备要实现真正的高精度定位，选择合适的高精度天线至关重要。从应用场景出发，选定合适类型的天线，结合安装结构、电磁兼容性设计以及系统级的测试评估，才能确保天线性能的充分发挥。

因此，在实际设计手持终端时，不要过于纠结单一的指标，而是要基于整体应用场景进行综合考虑，采用更合理的方式去设计、布局和调试高精度天线，才能真正提高手持设备的定位性能，保证产品长期稳定可靠。