飛宇信解析GPS螺旋天線與平板天線的差異！

發布時間：

2022-10-19 10:07

GPS螺旋天線與平板天線的比較

GPS接收天線的作用，是將衛星發出的無線電信號的電磁波能量變換成接收機電子器件可攝取應用的電流。天線的大小和形狀十分重要，因為這些特征決定了天線能獲取微弱的GPS信號的能力。根據需要，天線可設計成可以工作在單一的L1頻率上，也可以工作在L1和L2兩個頻率上。由于GPS信號是圓極化波，所以所有的接收天線都是圓極化（由于地面天線信號對極化方向是以衛星天線的極化方向為基準的。對于圓極化，只需對準衛星，即可接收到滿意的電視圖像信號，不需要進行極化方向調整。）工作方式。盡管有多種多樣的條件限制，仍然有許多不同的天線類型存在，如單極的，雙極的，螺旋的，四臂螺旋的，以及微帶天線。

GPS接收器的內置天線一般有兩種－－平板式天線和四臂螺旋式天線。

平板式天線（Patch Antenna）

平板式天線由于其耐用性和相對地容易制作，所以成了應用最為普遍的一類天線。其形狀可以是圓的也可以方的或長方的，如同一塊敷銅的印刷電路板。它由一個或多個金屬片構成，所以GPS天線最常用的形狀是塊狀結，像個燒餅。由于天線可以做得很小，因此適合于航空應用和個人手持應用。

天線的另一個主要特性，是增益圖形，即方向性。利用天線的方向性可以提高其抗干和抗多徑效應能力。在精確定位中，天線的相位中心的穩定性是個很重要的指標。平板式天線在衛星于天線正上方時，訊號增益才是最大，這就有兩個問題：
1、平板的接收范圍在平板上方，平板要面向天空，這對于手持以及車載都會帶來麻煩。2、雖然正頭頂上的衛星信號比較好，比較容易鎖定，但如果沒有低角度的衛星，誤差會相對較高，精度將會很差。所以基于這些缺點，GPS接收器上開始使用四臂螺旋式天線。

四臂螺旋式天線（Quadrifilar Helix Antenna ）

四臂螺旋式天線由四條特定彎曲的金屬線條所組成。不需要任何接地。它具備有Zapper天線的特性，也具備有垂直天線的特性。此種巧妙的結構，使天線任何方向都有3dB的增益，增加了衛星訊號接收的時間。四臂螺旋式天線擁有全面向360度的接收能力，因此在與PDA結合時，無論PDA的擺放位置如何，四臂螺旋式天線皆能接收，有別于使用平板GPS天線需要平放才能較好的接收的限制。使用此種天線，當衛星出現于地平面上10度時，即可收到衛星所傳送的訊號。

但是如果地面接收站附近干擾源較多，則不適用四臂螺旋式天線，因為四臂螺旋式天線具備有水平方向的增益，會將噪聲一起放大，反而干擾了衛星訊號的接收。但是現在所生產的四臂螺旋式天線能突破多項傳統天線的限制。天線是以陶瓷制成，近場極小，約僅有3~5mm，而有些傳統天線的近場甚至高達1m。近場愈小，則使用者手持GPS裝置時，人體愈不會造成干擾。

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