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  GPS天线—GPS天线原理解析

  在GPS天线单元设计中采用了高频、低噪声放大器，以减弱GPS天线热噪声及前面几级单元电路对接收机性能的影响;在GPS天线原理中利用GPS卫星实现导航定位时，用户接收机的主要任务是提取卫星信号中的伪随机噪声码和数据码，以进一步解算得到接收机载体的位置、速度和时间(PVT)等导航信息。因此，GPS接收机是至关重要的用户设备。   

　　目前实际应用的GPS接收机电路一般由天线单元、射频单元、通信单元和解算单元等四部分组成，本文在分析GPS卫星信号组成的基础上，给出了射频前端GP2010的原理及应用。

　　一、GPS卫星信号的组成

　　GPS卫星信号采用典型的码分多址(CDMA)调制技术进行合成，其完整信号主要包括载波、伪随机码和数据码等三种分量。信号载波处于L波段，两载波的中心频率分别记作L1和L2。卫星信号参考时钟频率f0为10.23MHz，信号载波L1的中心频率为f0的154倍频，即：

　　fL1=154×f0=1575.42MHz (1)

　　其波长λ1=19.03cm;信号载波L2的中心频率为f0的120倍频，即：

　　fL2=120×f0=1227.60MHz (2)

　　二、GPS天线原理解析

　　其波长λ2=24.42cm。两载波的频率差为347.82MHz，大约是L2的28.3%，这样选择载波频率便于测得或消除导航信号从GPS卫星传播至接收机时由于电离层效应而引起的传播延迟误差。伪随机噪声码(PRN)即测距码主要有精测距码(P码)和粗测距码(C/A码)两种。其中P码的码率为10.23MHz、C/A码的码率为1.023MHz。数据码是GPS卫星以二进制形式发送给用户接收机的导航定位数据，又叫导航电文或D码，它主要包括卫星历、卫星钟校正、电离层延迟校正、工作状态信息、C/A码转换到捕获P码的信息和全部卫星的概略星历;总电文由1500位组成，天线wlan，分为5个子帧，每个子帧在6s内发射10个字，每个字30位，共计300位，因此数据码的波特率为50bps。

在移动通信发展初期，当时蜂窝半径大，话务需求也很有限，站点的获取上也有很大的自由度，同时作为一种新兴的通信手段，人们对新事物的期盼掩盖了担忧，那时业主们考虑天线系统对环境的影响也比较少，这种情况客观上导致了早期站点很少考虑天线系统的外观对周围建筑甚至城乡景观的影响。基站的天线在城市市区比较常见。随着移动通信话务需求的高速发展，尤其是在城市的中心城区，覆盖往往会让位于话务需求，使得必须对原有蜂窝结构进行进一步分裂，进而提高频率复用效率，接入更多的用户，这样带来的较直接的问题是现在的大城市的中心城区移动通信天线林立，厂家天线wlan，首先是站与站之间的间距大幅缩小，站点密集；其次是天线的布置也是千差万别，如果纳入整个城市景观来说，天线与周边环境很不和谐。除此之外，因为对电磁辐射的顾虑而带来的基站选址上的难度也大大增加，尤其是在环保问题受到越来越多的重视的今天。

随着新一代移动通信技术的引进，比如433(433天线）、4G技术等，设计天线wlan，这些新的通信制式所采用的频段更高(2GHz及以上频段)，相比2.4G天线和5.8G天线的2G制式，厂商天线wlan，这些新技术所要求的蜂窝服务半径会更小，因此，如果说城区中我们现在的这种小站距(2G系统)的情况在规划初期不易预见的话，那么，在3G天线或者4G系统中这种小站距的基站布局将成为常态。因此，如何把天线系统纳入整个城乡规划中，或者说如何在引入天线系统的时候做到对周围建筑、景观、人群等不带来负面影响，现在必须将此纳入到议事日程中。