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u-blox利用GNSS天线模块轻松实现全球定位功能
 

【作者: CTIMES】2014年05月08日 星期四

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「全球导航卫星系统」(GNSS)将成为主流的全球定位技术,除了一般熟悉的导航系统之外,包括车辆和资产追踪系统、个人定位器、安全系统、自动贩卖机、健康医疗监测和运动休闲装置等各种应用也都开始整合GNSS的接收器。


然而,每个GNSS接收器都需要天线,才能接收到距离2万公里远以外的微弱卫星讯号。由于许多厂商都没有RF/天线调谐的专业技术,因此采用整合卫星接收器芯片和天线的「GNSS天线模块」便成为最具效益的解决方案。对于想要「立即」拥有全球定位功能的装置来说,这些模块是具备快速上市、简化物流与成本效益的绝佳方案。


「整合式的GNSS天线模块具备两项优势,一个是尺寸;另一个是抗干扰性能。」u-blox台湾区总经理江敏楠说。


在尺寸方面,u-blox整合式的GNSS天线模块体积远比采用外部天线设计的模块小,是超薄型设计装置的理想选择,例如个人与宠物追踪装置,这类的装置要求精巧的外形,而且还要能在任何方位下提供最佳的天线效能。


至于抗干扰效能,因为个人追踪装置通常会包含一个行动通讯调制解调器,且可能会与移动电话一起放在用户的口袋里,因此常会有干扰的现象。但整合式GNSS天线模块已内建了预先调谐好的天线,不论在任何方位条件下,都能提供最佳的接收质量。此外,它内建的整合式SAW滤波器也能针对行动通讯的噪声提供良好的抗干扰性。


江敏楠进一步解释,要提供最佳的接收性能,定位模块需支持多种的卫星导航系统,包括GPS、GLONASS(俄罗斯)、北斗(中国)和QZSS(日本),才能适用于各个不同的区域;此外,若要同时支持两种卫星系统 (例如GPS/GLONASS、GPS/北斗、GLONASS/北斗),则需要提升定位速度与可靠性,因为利用最少四颗直视卫星来进行定为计算的需求也将增加。


图一为内建整合式GNSS天线模块的应用范例。由于模块内的整合式芯片天线,使得这款个人追踪器外形非常轻薄,并能透过网络追踪和显示用户的位置。


图一 : 内建GNSS芯片天线模块的个人定位器
图一 : 内建GNSS芯片天线模块的个人定位器

这个装置整合了u-blox的芯片天线模块CAM-M8Q (Chip Antenna Module,芯片天线模块),尺寸仅为9.6 x 14.0 x 1.95 mm,并具备多重GNSS功能,能处理从北斗(1560 MHz)和GPS(1575 MHz)到GLONASS (1606 MHz)的所有L1频率。


CAM-M8Q的另一个特性是,如果开发者决定采用外部天线,原本内建的芯片天线则可作为备用天线。当外部天线发生故障或损坏时,便能使用内建的备用天线因应,例如汽车的追踪系统其外部天线就有可能会发生毁损。


图二 : 具备整合式芯片天线与多重GNSS支持的u-blox CAM-M8Q GNSS天线模块
图二 : 具备整合式芯片天线与多重GNSS支持的u-blox CAM-M8Q GNSS天线模块

对于仅支持GPS功能的应用来说,PAM-7Q则是最佳的选择,因为它具备灵活的安装弹性。能透过排针(pin-header)预先设计或焊接到客制化的PCB上。PAM-7Q 的贴片(patch)天线尺寸仅为18 x 18 mm,可提供小型贴片天线组件无法达到的RHCP极化效能。


江敏楠强调,简易的设计与接口可使整体设计成本降至最低。整合式的GNSS模块不仅提供最佳的天线效能,能在任何条件下接收讯号,同时内建了整合式的SAW滤波器,具备优异的灵敏度与抗干扰特性,对于有小体积、快速上市与低成本GPS定位需求的工业与消费性产品开发者来说,是最佳的设计选择。


图三 : 内建贴片天线的u-blox PAM-7Q GPS天线模块,尺寸为22x22x8mm
图三 : 内建贴片天线的u-blox PAM-7Q GPS天线模块,尺寸为22x22x8mm
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