GNSS 天线有哪些？
GNSS全称是全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System），它泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的系统。这些系统包括美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统，如美国的WAAS、欧洲的EGNOS和日本的MSAS等
GNSS 天线捕获卫星信号后，首先会去除不需要的噪声，然后被放大以达到接收器可以处理的信号水平。接收器使用来自这些信号的定时数据来计算到每颗卫星的距离。通过组合来自至少四颗卫星的数据，接收器可以使用一种称为三边测量的方法确定用户的精确位置。
GNSS 天线使用的频段
GNSS 天线在特定的频段上运行，这些频段对应于不同卫星导航系统（如 GPS（美国）、GLONASS（俄罗斯）、北斗（中国）和 Galileo（欧盟））传输的信号。每个卫星星座也具有多个频段。每个频段都允许 GNSS 天线从卫星接收一组特定的关键计时和位置数据，支持从基本导航到高精度测量的各种应用。 关键的 GNSS 频段包括：
GPS（全球定位系统）：
L1频率：1575.42 MHz，用于民用和军用。
L2频率：1227.6 MHz，主要用于军用，但也提供民用信号。
L5频率：1176.45 MHz，用于民用航空和其他安全关键应用。
GLONASS（俄罗斯全球导航卫星系统）：
L1频率：1602 MHz，采用FDMA（频分多址）技术。
L2频率：1246 MHz，同样采用FDMA技术。
L3频率：1207.14 MHz，用于军用信号。
Galileo（欧洲全球导航卫星系统）：
E1频率：1575.42 MHz，与GPS的L1频率相同，用于民用。
E5a频率：1176.45 MHz，与GPS的L5频率相同，用于民用航空。
E5b频率：1207.14 MHz，用于安全应用。
E6频率：1278.75 MHz，用于未来的民用和商业服务。
BeiDou（中国北斗卫星导航系统）：
B1频率：1561.098 MHz，与GPS的L1和Galileo的E1频率相近。
B2频率：1207.14 MHz，与Galileo的E5b频率相同。
B3频率：1268.52 MHz，用于民用。
还有E5、E6等其他频率。
肯定会有人问，频率重叠会不会有影响？
不同GNSS系统保持兼容性和互操作性，通过共用中心频率和频谱重叠来实现互操作，这减少了接收机为不同中心频率提供基准频率信号而产生的负担，降低了多系统联合GNSS接收机的功耗、成本和重量。所以可以同时使用多个 GNSS ，尤其是双频或三频接收器，可以提高定位精度和可靠性，降低对信号错误的敏感性，并提高抗干扰能力，使 GNSS 天线在各种苛刻的环境中具有多功能性。这在卫星系统的信号可能较弱或受阻的环境中 特别有用。GNSS 天线的类型
天线有两种主要类型：有源天线和无源天线。
有源 GNSS 天线
有源 GNSS 天线配备了集成的低噪声放大器 （LNA），可在微弱的卫星信号到达接收器之前对其进行放大。这种放大在卫星信号可能较弱或受阻的环境中至关重要，例如城市峡谷、车辆内部或测量等高精度应用。通过提高信号质量，有源天线提高了可靠性和准确性，使其适用于在具有挑战性的条件下需要稳健性能的应用。这些天线还可以补偿由于长电缆传输造成的信号损失，确保接收器接收到强大而清晰的信号。因此，有源 GNSS 天线通常用于固定安装、高精度应用以及环境因素可能干扰卫星信号的场景。
无源 GNSS 天线
相比之下，无源 GNSS 天线不包含任何放大功能;它们直接将卫星信号传输到接收器。此设计依赖于接收器的固有处理能力来处理输入信号。无源天线最适合用于卫星接收较强的环境，例如干扰最小的开阔田野或农村地区。它们简单且无需电子元件，有助于实现轻巧紧凑的外形，使其成为注重低功耗的手持设备和应用的理想选择。虽然无源 GNSS 天线有时可以与外部低噪声放大器配对以在需要时增强信号，但它们通常在卫星信号强大且稳定的条件下表现最佳，从而可以在不增加有源元件复杂性的情况下实现高效运行。 GNSS 天线的决定性因素是其工作频率范围。但是，由于特定特性，某些类型的天线通常用于 GNSS 应用。我们在下面讨论其中的五个：1. 贴片天线
贴片天线是扁平、矩形或圆形的紧凑型天线。它们是定向天线，通常支持 RHCP（右旋圆极化）以匹配 GNSS 卫星信号极化，从而增强接收效果。但是，如果没有正确安装，它们经常会受到多路径干扰。贴片天线依靠接地平面来反射信号，使其适用于固定和便携式设备。它们非常适合固定安装，如车辆导航、无人机和固定传感器。2. 螺旋天线
螺旋天线使用螺旋线圈，即使没有大的接地平面，也可以进行全向接收，这使得它们非常通用。它们通过圆极化提供高增益，并有助于抑制多路径信号。它们在具有挑战性的环境中表现良好，但可能比贴片天线大。螺旋天线 手持设备、便携式 GNSS 设备以及可穿戴设备等低剖面应用。3. 扼流圈天线
扼流环天线在中心辐射元件周围具有环，有助于通过抑制地面反射来减轻多径干扰。这些天线具有高多径抑制、稳定的相位中心和强大的性能，特别适用于专业的高精度应用。它们通常用于高精度应用，包括大地测量、气象和静态 GNSS 站。4. 芯片和环形天线
片式天线是小型化、低剖面天线，旨在适应受限的外形尺寸。片式天线增益低，更容易受到干扰，因此主要适用于尺寸是主要限制的设备。这些天线主要用于小型、轻便的设备，如可穿戴设备和物联网传感器。它们最适合于尺寸和成本优先于高精度信号精度的应用。
5. 多元件和交叉偶极子阵列
多元件阵列和交叉偶极子为不需要的偏振提供了增强的定向能力和更强的信号抑制能力。它们提供高增益、出色的多径抑制，并支持多个 GNSS 频段。这些天线用于需要多频或高精度 GNSS 的高级应用，例如无人机或具有实时运动 （RTK） 功能的汽车应用。这些天线中的每一种都具有独特的优势，使其适用于从手持设备到高精度测量仪器的广泛 GNSS 应用。 GNSS 天线的主要特性及其对性能的影响
GNSS 天线的几个关键特性会显著影响其功能和整体性能。
频率覆盖范围：GNSS天线需要覆盖多个卫星导航系统的频率范围，如GPS的L1、L2、L5频段，GLONASS的L1、L2频段，以及北斗、Galileo等系统的相应频段。这些频段覆盖了1559~1606 MHz（L1频段）和1166~1187 MHz（L5频段）。工作频率的覆盖范围直接影响天线接收信号的能力。增益：GNSS天线的增益表示其在特定方向上增强信号的能力。增益越高，天线的信号接收能力越强，能够提高定位的精度和稳定性。例如，某些GNSS天线的增益可达5dBi。圆极化：GNSS 天线必须具有圆极化功能。使用圆极化的天线可以接收来自卫星的信号，无论其方向如何。此功能有助于提高信号完整性并减少多径干扰的影响，这在城市和密集环境中至关重要。多路径抑制：此属性涉及将反射信号的影响降至最低的技术，反射信号可能会使接收信号失真。有效的多径抑制对于提高准确性和可靠性至关重要，尤其是在复杂环境中。轴比（Axis Ratio）：轴比是衡量天线圆极化性能的指标，它描述了天线在不同方向上接收信号的能力。轴比越低，表示天线的圆极化性能越好，对交叉极化信号的抑制能力越强，从而提供更高的精度。对接收器灵敏度的影响：天线的设计和特性直接影响 GNSS 接收器的灵敏度。具有高增益和低噪声特性的天线提高了接收器的灵敏度，从而在具有挑战性的条件下实现更好的性能。 干扰处理：天线管理和减轻来自其他电子设备的干扰的能力对于保持信号质量至关重要。强大的干扰处理能力确保 GNSS 系统能够在各种环境中可靠运行。了解这些特性对于为特定应用选择合适的 GNSS 天线、确保最佳性能和精度至关重要。GNSS 在现代定位和导航系统中发挥着关键作用，影响着从精准农业到自动驾驶汽车的广泛应用。
