GNSS天线选型说明

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GNSS天线可以用有源和无源，那这两种天线该如何选型呢？我们就此分析一下，

1.先说结论：

注意所用GNSS的频段，所选天线的频段与之匹配；
如果芯片和天线之间的距离小于0.5米或者1米（和馈线性能有关），我们可以使用无源天线；
如果芯片和天线之间的距离大于1米以上，强烈推荐使用有源天线，否则可能就有可能搜不到信号或者无法准确定位；

2.具体说明

频段：

GNSS 频率范围包括 L1 频段、L2 频段、L5 段和 E1 频段等。L1频段是 GNSS 系统中最常用的频段，其频率为 175.42 MHZ。L2 频段是 L1 频段的倍频频段，其频率为 1227.60 MHZ。L5 频是GNSS系统中较新的频段，其频率为 1176.45 MHZ。E1 频段是欧洲卫星导航系统(Galileo)所使用的频段，其频率为 1575.42 MH。
GNSS 频率范围的不同频段具有不同的特点和用途。 L1 频段是GNSS 系统中最常用的频段，其具有较高的信号强度和较好的穿透能力，可以用于室内定位和城市峡谷等复杂环境下的定位。L2 频段是L1 频段的倍频频段，其具有较高的精度和抗多径干扰能力，可以用于高精度定位和军事应用等领域。L5 频段是 GNSS 系统中较新的频段，其具有较高的精度和抗多径干扰能力，可以用于高精度定位和航空导航等领域。E1 频段是欧洲卫星导航系统(Galileo) 所使用的频段，其具有较高的精度和抗多径干扰能力，可以用于高精度定位和航空导航等领域。

有源和无源天线：

C/N0是 GNSS 接收机的重要性能指标，其定义为: 在 1HZ带宽内接收调制载波信号功率与接收噪声功率的比值。
C/N0的计算公式如下:
C/No = Power of GNSS signal - Thermal Noise - System NF(dB-Hz)
a.“Power of GNSS signal”是指 GNSS 信号强度。在实际环境中，到达地表的 GNSS 信号强度约为-130 dBm。
b.“Thermal Noise”指热噪声的功率谱密度，和环境温度有关，常温下(290 K) 对应的热噪声约为-174dBm/Hz。
c.“System NF”指系统噪声系数。为了提高 GNSS 信号的 C/N，可以增加一个 LNA来减少系统的噪声系数。
系统噪声系数是系统噪声因子F的 dB 形式:
NF = 10log F(dB)
系统级联噪声公式如下:
F= F1+(F2-1)/G1+(F3 - 1)/(G1G2)+…
上式中，“F1”是第一级噪声，“G1”是第一级增益，“F2”是第二级噪声，“G2”是第二级增益:以此类推。该公式表明，LNA 的增益可以补偿 LNA 链路后面的噪声系数。在这种情况下，“系统 NF”主 要取决于第一级 LNA之前由各器件和走线的插损而引起的噪声，以及 LNA 自身的噪声。这就解释了天线馈线过长、插损过大时需要使用有源天线的原因: 有源天线的 LNA 可以提高 C/N0。

3.天线参考设计

有源天线

C1 是用于阻止来自 VDD_RF 直流电流的隔直电容， C2、 R1 和 C3 组成预留的 π 型匹配电路，用于优化天线的输入阻抗。默认情况下， C1 为 100 pF， R1 为 0 Ω， C2 和 C3 不贴。 D1 是一个防静电（ESD）保护装置，用于防止射频信号输入受到 ESD 的干扰。 D1 的结电容不能超过 0.6 pF， 推荐使用一个瞬态电压二极管。有源天线可通过VDD_RF引脚供电。在这种情况下，电感L1用于防止射频信号漏入VDD_RF中，防止噪声从VDD_RF传输到天线，并将偏置电压引至到有源天线而不产生损耗。 摆件时， L1、 C4和C5须靠近天线接口摆放。其中， L1焊盘的近端应搭在射频走线上， 建议L1不小于68 nH。 R2用来保护模块，防止出现有源天线短路到地的情况。射频线的阻抗应控制在50 Ω，且布线尽可能短。其中VDD_RF也可以用外部电源，建议最好用低噪声的LDO以提高信噪比

无源天线

C1、 R1 和 C2 组件组成 π 型匹配电路，用于优化天线的输入阻抗。默认情况下， R1 为 0 Ω， C1 和C2 空贴。 D1 是防静电（ESD） 保护装置，用于保护射频信号（RF）输入免受 ESD 的损害。 D1 的结电容值应小于 0.6 pF， 推荐使用一个瞬态电压二极管。射频线的阻抗必须控制在 50 Ω，且布线尽可能短。

电路参考设计转载自移远模块的说明书。
用户可根据自己的情况按照理论进行设计，
如果有其他问题也可以直接留言或者私信。