GPS/北斗导航天线是导航系统的“耳朵”，负责接收来自数万公里外太空中导航卫星的极其微弱的无线电信号，其性能直接决定了定位的精度、速度和稳定性。
一、 核心功能与重要性
导航天线的主要任务有：
接收信号：接收所有在视线范围内的GPS（美国）、北斗（中国）、GLONASS（俄罗斯）、Galileo（欧盟）等导航卫星发射的L波段微波信号（频率约在1.1GHz-1.6GHz）。
阻抗匹配：实现自由空间（阻抗约377Ω）与接收机射频前端（通常50Ω）之间的阻抗转换，确保信号能高效传输。
右旋圆极化：导航卫星信号是右旋圆极化波，因此天线也必须设计为右旋圆极化天线，这样才能最大化地接收信号能量，并抑制左旋极化干扰（如反射波）。
抗多路径效应：好的天线设计能够在一定程度上抑制地面或建筑物反射的信号，这些反射信号会延迟到达，引起“多路径误差”，导致定位漂移。
提供增益：对来自天空（尤其是天顶方向）的有用信号进行放大，同时对来自地面的干扰信号进行抑制。
简单比喻：如果导航芯片是“大脑”，那天线就是“耳朵”。一个听力不好（灵敏度低）、容易听错话（抗干扰差）的耳朵，再聪明的大脑也无法做出准确判断。
二、 主要技术类型
根据应用场景和性能要求，主流的导航天线有以下几种：
1. 无源天线
特点：不含任何放大电路，结构简单，成本低，无需供电。
缺点：信号损耗大，对电缆长度和质量非常敏感，通常需要靠近接收机使用。
应用：早期或低成本的导航设备、内置在手机主板上的天线（常与Wi-Fi/蓝牙天线复用，性能一般）。
2. 有源天线 - 目前绝对的主流
特点：天线本体后紧跟一个 低噪声放大器。这个LNA至关重要，它有两个作用：
放大微弱信号：将卫星信号在进入电缆前就先进行放大，弥补电缆传输的损耗。
降低系统噪声：整个系统的噪声系数主要由第一级放大器决定，一个优秀的LNA可以显著提升信噪比。
结构：通常为“天线辐射片 + 陶瓷介质 + LNA放大器 + 屏蔽罩”。
供电：需要通过同轴电缆，由接收机提供 直流偏置电压（通常为3.3V或5V）。
应用：车载导航、无人机、测绘、精准农业、船舶等几乎所有专业和消费级领域。
三、 关键性能参数解读
选择或评估一个导航天线时，要看以下参数：
增益：峰值增益：天线在天顶方向（90度）的增益，越高越好，通常有源天线在28dB至40dB之间（已包含LNA增益）。
增益波瓣图：天线在不同仰角下的增益分布。理想的导航天线应像一个“微凸的半球”，对低仰角（如5°-10°以下）的信号增益较低，以抑制多路径干扰和噪声；对中高仰角（15°-90°）的信号增益较高。
驻波比/回波损耗：衡量天线与电缆（50Ω）的匹配程度。VSWR越小越好，通常在中心频率上小于2.0（回波损耗＞10dB）即为合格，小于1.5（回波损耗＞14dB）为优秀。
轴比：衡量天线圆极化纯度的指标。轴比越接近0dB（即1:1）越好，说明它是完美的圆极化。实际应用中，在天顶方向小于3dB即算良好。轴比差会导致极化失配，损失信号功率。
低噪声放大器（LNA）性能：噪声系数：越低越好，通常小于2dB，优秀的可以做到1dB以下。
增益：LNA自身的电压增益，通常在15dB至30dB之间。
带内平坦度：衡量天线在整個导航频段（如GPS L1, BDS B1等）内增益的一致性。平坦度越好，对所有卫星信号的接收越均衡。
四、 常见问题与选购建议
Q1：为什么我的设备在室内或高楼附近定位不准？
A：导航信号是直线传播的，非常微弱，像日光灯一样。在室内或峡谷中，信号被严重遮挡和反射，天线无法接收到足够多、足够强的直达信号。
Q2：如何为我的项目选择合适的天线？
消费电子（如车载导航）：选择有源陶瓷贴片天线，注意接口类型（如SMA）和供电电压。
高精度应用（无人机、测绘）：选择高性能的有源天线，关注其LNA噪声系数、带内平坦度和多路径抑制能力。可能需要支持多频点（如L1/L2/L5）的天线。
基准站/科研级：必须使用扼流圈天线或专用的测量型天线，确保毫米级的相位中心稳定性。
Q3：安装时要注意什么？
天空视野：尽可能将天线安装在开阔无遮挡的地方。
远离干扰源：远离设备的电源、电机、数字电路等噪声源。
接地平面：对于贴片天线，一个足够大的金属接地板（Ground Plane）能显著提升其性能，使其方向图更规整。
电缆质量：使用屏蔽良好的低损耗同轴电缆，特别是当电缆较长时。
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