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u-blox利用GNSS天線模組輕鬆實現全球定位功能
 

【作者: CTIMES】   2014年05月08日 星期四

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「全球導航衛星系統」(GNSS)將成為主流的全球定位技術,除了一般熟悉的導航系統之外,包括車輛和資產追蹤系統、個人定位器、安全系統、自動販賣機、健康醫療監測和運動休閒裝置等各種應用也都開始整合GNSS的接收器。


然而,每個GNSS接收器都需要天線,才能接收到距離2萬公里遠以外的微弱衛星訊號。由於許多廠商都沒有RF/天線調諧的專業技術,因此採用整合衛星接收器晶片和天線的「GNSS天線模組」便成為最具效益的解決方案。對於想要「立即」擁有全球定位功能的裝置來說,這些模組是具備快速上市、簡化物流與成本效益的絕佳方案。


「整合式的GNSS天線模組具備兩項優勢,一個是尺寸;另一個是抗干擾性能。」u-blox台灣區總經理江敏楠說。


在尺寸方面,u-blox整合式的GNSS天線模組體積遠比採用外部天線設計的模組小,是超薄型設計裝置的理想選擇,例如個人與寵物追蹤裝置,這類的裝置要求精巧的外形,而且還要能在任何方位下提供最佳的天線效能。


至於抗干擾效能,因為個人追蹤裝置通常會包含一個行動通訊數據機,且可能會與行動電話一起放在使用者的口袋裡,因此常會有干擾的現象。但整合式GNSS天線模組已內建了預先調諧好的天線,不論在任何方位條件下,都能提供最佳的接收品質。此外,它內建的整合式SAW濾波器也能針對行動通訊的雜訊提供良好的抗干擾性。


江敏楠進一步解釋,要提供最佳的接收性能,定位模組需支援多種的衛星導航系統,包括GPS、GLONASS(俄羅斯)、北斗(中國)和QZSS(日本),才能適用於各個不同的區域;此外,若要同時支援兩種衛星系統 (例如GPS/GLONASS、GPS/北斗、GLONASS/北斗),則需要提升定位速度與可靠性,因為利用最少四顆直視衛星來進行定為計算的需求也將增加。


圖一為內建整合式GNSS天線模組的應用範例。由於模組內的整合式晶片天線,使得這款個人追蹤器外形非常輕薄,並能透過網路追蹤和顯示使用者的位置。


圖一 : 內建GNSS晶片天線模組的個人定位器
圖一 : 內建GNSS晶片天線模組的個人定位器

這個裝置整合了u-blox的晶片天線模組CAM-M8Q (Chip Antenna Module,晶片天線模組),尺寸僅為9.6 x 14.0 x 1.95mm,並具備多重GNSS功能,能處理從北斗(1560 MHz)和GPS(1575 MHz)到GLONASS(1606MHz)的所有L1頻率。


CAM-M8Q的另一個特性是,如果開發者決定採用外部天線,原本內建的晶片天線則可作為備用天線。當外部天線發生故障或損壞時,便能使用內建的備用天線因應,例如汽車的追蹤系統其外部天線就有可能會發生毀損。


圖二 : 具備整合式晶片天線與多重GNSS支援的u-blox CAM-M8Q GNSS天線模組
圖二 : 具備整合式晶片天線與多重GNSS支援的u-blox CAM-M8Q GNSS天線模組

對於僅支援GPS功能的應用來說,PAM-7Q則是最佳的選擇,因為它具備靈活的安裝彈性。能透過排針(pin-header)預先設計或焊接到客製化的PCB上。PAM-7Q 的貼片(patch)天線尺寸僅為18 x 18 mm,可提供小型貼片天線元件無法達到的RHCP極化效能。


江敏楠強調,簡易的設計與介面可使整體設計成本降至最低。整合式的GNSS模組不僅提供最佳的天線效能,能在任何條件下接收訊號,同時內建了整合式的SAW濾波器,具備優異的靈敏度與抗干擾特性,對於有小體積、快速上市與低成本GPS定位需求的工業與消費性產品開發者來說,是最佳的設計選擇。


圖三 : 內建貼片天線的u-blox PAM-7Q GPS天線模組,尺寸為22x22x8mm
圖三 : 內建貼片天線的u-blox PAM-7Q GPS天線模組,尺寸為22x22x8mm
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