新天線模塊加速GPS技術普及

可以說，GPS作為一種熱門技術，怎樣促進其大規(guī)模商用一直是產(chǎn)業(yè)鏈中各廠商努力的焦點。而對于一種射頻收發(fā)為主的便攜應用產(chǎn)品來說，天線性能與結構和尺寸之間的平衡影響著技術的大范圍普及。

當前GPS的市場需求

根據(jù)ABI及IEK報告指出，GPS車用導航系統(tǒng)已被汽車廠列為未來擬訂導入的標準配備、美國E911法規(guī)要求行動電話，及其它手持式消費產(chǎn)品必須配備GPS導航功能，加上內(nèi)建GPS功能各系統(tǒng)終端產(chǎn)品價格下滑等市場助力，促使GPS等相關產(chǎn)品的市占率快速提升。另外，全球產(chǎn)業(yè)對于電子產(chǎn)品要求輕、薄、短、小等特性之下，加上高度整合的訊號混合芯片作為RF前端功能，整個GPS系統(tǒng)包括了GPS、處理核心、嵌入式內(nèi)存芯片，及小型電子組件構成，這些使得GPS小型化形成了一股趨勢，正是這樣的發(fā)展趨勢影響了未來GPS市場即將深入個人使用的范圍，很有可能GPS將成為未來人們的日用必需品。

GPS天線設計不如想象中簡單

　GPS整套系統(tǒng)已經(jīng)從單一整合式產(chǎn)品逐漸發(fā)展成系統(tǒng)整合解決方案；從產(chǎn)品設計端來看，GPS導航設備廠商可以自行選擇GPS模塊、芯片（智能天線模塊）藉以實現(xiàn)系統(tǒng)整合的目標。嚴格看來，目前市場上GPS導航解決方式都有其優(yōu)劣；因此，在選擇之前，廠商必須再根據(jù)整個系統(tǒng)環(huán)境條件做出設計評估，而這其中又以GPS天線及接收器模塊被視為導航系統(tǒng)中的重要零組件，GPS天線設計與接收器兩者又必須在相互搭配的情況下，才得以設計出一個GPS導航技術。從GPS天線技術設計的角度來評估，其天線嚴格要求適用特性、易用性及定量性能標準、準確度、啟動性能、定位追蹤靈敏度及產(chǎn)品低功耗等。因此，這對GPS天線模塊設計而言，造成不小的沖擊。例如：天線設計小型化有可能會導致靈敏度降低；減少電源功耗雖然可透過縮小硬件架構得以實現(xiàn)，但對低功耗的追求卻又導致另一項性能的折衷，例如：減少信道數(shù)及搜尋頻道，在啟動性能方面也會因此受到影響。從過去螺旋式Helix的技術到現(xiàn)今Patch薄皮式技術，可以看出未來的GPS天線設計還存在著許多尚待解決的問題及研發(fā)空間。

設計中選擇使用智能天線模塊

　由于具有系統(tǒng)整合快速和風險低的特點，在要求實現(xiàn)迅速產(chǎn)品定型、小量產(chǎn)和對進入市場時間要求嚴格的應用場合，GPS智能天線模塊是最適當?shù)倪x擇。即使智能天線模塊包含了完全獨立的GPS功能，在使用過程中仍有一些設計工作有待進行，包括天線類型（片狀天線或螺旋天線）的選擇和將智能天線模塊嵌入到終端產(chǎn)品中去。

　大多數(shù)智能天線模塊不是采用陶瓷片狀天線就是螺旋天線。片狀天線具有方向性，在輻射元的正交面上有最大增益。換句話說，水平面上的輻射元對從天穹頂點發(fā)來的訊號具有最大增益。當水平面上接收仰角范圍很窄的時候，對這種高度中心式的靈敏性會造成較大影響。片狀天線適合用于主要朝向上方的終端產(chǎn)品中，例如用在車載導航中，靠著擋風玻璃安裝在排氣罩上。另外，由輻射元尺寸和它下方輻射經(jīng)過的接地面尺寸共同決定的天線孔徑（antenna aperture）大小，也會影響訊號接收靈敏性。螺旋天線有相對較寬的方向特性：具有更寬的接收仰角，但峰值增益也相對較低。螺旋天線適合用于各個方向都要求能自由使用的終端產(chǎn)品中，如行動手持設備。

　由于靠近人體時會干擾訊號接收，在這種情況下使用螺旋天線造成的影響也相對較小，因而在距離人體組織或遠或近的位置、在各個方向手持終端產(chǎn)品時都能實現(xiàn)GPS接收。不過螺旋天線也存在一個缺點：天線孔徑小，限制了整體的接收靈敏度。

封裝式GSP智能天線設計

封裝式智能天線是OEM智能天線模塊的一種替代選擇。在要求嵌入GPS的產(chǎn)品不做硬件改動的情況下，選擇封裝式智能天線有一定優(yōu)勢。封裝式智能天線有兩種：分離式智能天線和密耦合智能天線。分離式智能天線可以放在有較好天空視野的位置上，例如GPS mice。它們之間可透過RS-232、USB或藍芽進行通訊，由主機（例如透過USB電源線）或充電電池供電。密耦合智能天線可直接插入終端產(chǎn)品中，例如透過CF插槽（Compact Flash slot）。封裝式智能天線是在像可攜PC和PDA這樣的標準可攜式硬件平臺上執(zhí)行的系統(tǒng)解決方案的理想選擇。

在GSP導行系統(tǒng)整合的過程中，使用經(jīng)過良好設計GPS天線，也能使天線設計與GPS模塊和芯片組達到同樣的性能等級。當GSP被要求必須要快速實現(xiàn)終端產(chǎn)品的設計，要求降低開發(fā)成本或者內(nèi)部研發(fā)資源有限的時候，智能天線模塊是切實可行的選擇方案，經(jīng)過仔細挑選的智能天線模塊可以提供與傳統(tǒng)GPS芯片組和模塊整合相比的性能。


毫無疑問，哪里有市場需求，哪里就有新產(chǎn)品的誕生。近日，Antenova公司推出了第二代全球定位系統(tǒng)GPS RADIONOVA射頻天線模塊，這種模塊適用于嵌入式GPS應用。這款GPS RADIONOVA射頻天線模塊設計采用單體封裝解決方案，它將射頻及無源天線封裝在同一模塊中，它將一片高性能、低功率接收機芯片與Antenova擁有專利的高效GPS天線技術相結合，適用于L1波段GPS和A-GPS系統(tǒng)。通過在兩段天線間置入了射頻元件，進一步優(yōu)化了上一代模塊的性能和效率。這一新的設計還具有更大的帶寬，這樣就使它極易應用在更多的設備和手機中而無需做任何客制化的改動?，F(xiàn)場測試表明，它在所有情形下都有相當出色的表現(xiàn)，即使是在高樓林立的城市峽谷和樹木成蔭的道路等場合。此外，從冷啟動到首次定位的時間（TTFF）僅為30至45秒，具體取決于用戶的系統(tǒng)配置。這塊帶有天線與射頻、真正‘即取即用’的模塊所具有的高性能、小尺寸、低成本及易于集成等等優(yōu)點，對于OEM和GPS芯片商來說，無疑是一個極具吸引力的解決方案。