GPS天线解决方案

零件採購 GPS 天線解決方案 羅清岳 DigiT 2006 04 10 根據 ABI 及 IEK 報告指出 GPS 車用導航系統已被汽車廠列為未來擬訂導入的標準配 備 美國 E911 法規要求行動電話 及其它手持式消費產品必須配備 GPS 導航功能 加上內建 GPS 功能各系統終端產品價格下滑等市場助力 促使 GPS 等相關產品的市佔 率快速提升 另外 全球產業對於電子產品要求輕 薄 短 小等特性之下 加上高度整合的訊 號混合晶片作為 RF 前端功能 整個 GPS 系統包括了 GPS 處理核心 嵌入式記憶體 晶片 及小型電子元件構成 這些使得 GPS 小型化形成了一股趨勢 也因這股發展趨 勢 關係著未來 GPS 市場即將深入個人使用的範圍 有朝一日 GPS 將成為人們的日用 必需品 GPS 天線設計不如想像中簡單天線設計不如想像中簡單 GPS 整套系統已經從單一整合式產品逐漸發展成系統整合解決方案 從產品設計端 來看 GPS 導航設備廠商可以自行選擇 GPS 模組 晶片 智慧天線模組 藉以實現系 統整合的目標 嚴格看來 目前市場上 GPS 導航解決方式都有其優劣 因此 在選擇之前 廠商必 須再根據整個系統環境條件做出設計評估 而這其中又以 GPS 天線及接收器模組被視 為導航系統中的重要零組件 GPS 天線設計與接收器兩者又必須在相互搭配的情況下 才得以設計出一個 GPS 導航技術 從 GPS 天線技術設計的角度來評估 其天線嚴格要求適用特性 易用性及定量性能 標準 準確度 啟動性能 定位追蹤靈敏度及產品低功耗等 因此 這對 GPS 天線模 組設計而言 造成不小的衝擊 例如 天線設計小型化有可能會導致靈敏度降低 減少電源功耗雖然可透過縮小硬 體架構得以實現 但對低功耗的追求卻又導致另一項性能的折衷 例如 減少通道數 及搜尋頻道 在啟動性能方面也會因此受到影響 從過去螺旋式 Helix 的技術到現今 Patch 薄皮式技術 可以看出未來的 GPS 天線 設計還存在著許多尚待解決的問題及研發空間 設計中選擇使用智慧天線模組設計中選擇使用智慧天線模組 由於具有系統整合快速和風險低的特點 在要求實現迅速產品定型 小量產和對進 入市場時間要求嚴格的應用場合 GPS 智慧天線模組是最適當的選擇 即使智慧天線 模組包含了完全獨立的 GPS 功能 在使用過程中仍有一些設計工作有待進行 包括天 線類型 片狀天線或螺旋天線 的選擇和將智慧天線模組嵌入到終端產品中去 大多數智慧天線模組不是採用陶瓷片狀天線就是螺旋天線 片狀天線具有方向性 在輻射元的正交面上有最大增益 換句話說 水準面上的輻射元對從天穹頂點發來的 訊號具有最大增益 當水準面上接收仰角範圍很窄的時候 對這種高度中心式的靈敏 性會造成較大影響 片狀天線適合用於主要朝向上方的終端產品中 例如用在車載導航中 靠著擋風玻 璃安裝在排氣罩上 另外 由輻射元尺寸和它下方輻射經過的接地面尺寸共同決定的 天線孔徑 antenna aperture 大小 也會影響訊號接收靈敏性 螺旋天線有相對較寬的方向特性 具有更寬的接收仰角 但峰值增益也相對較低 螺旋天線適合用於各個方向都要求能自由使用的終端產品中 如行動手持設備 由於靠近人體時會干擾訊號接收 在這種情況下使用螺旋天線造成的影響也相對較 小 因而在距離人體組織或遠或近的位置 在各個方向手持終端產品時都能實現 GPS 接收 不過螺旋天線也存在一個缺點 天線孔徑小 限制了整體的接收靈敏度 封裝式封裝式 GSP 智慧天線設計智慧天線設計 封裝式智慧天線是 OEM 智慧天線模組的一種替代選擇 在要求嵌入 GPS 的產品不做硬 體改動的情況下 選擇封裝式智慧天線有一定優勢 封裝式智慧天線有兩種 分離式 智慧天線和密耦合智慧天線 分離式智慧天線可以放在有較好天空視野的位置上 例如 GPS mice 它們之間可透 過 RS 232 USB 或藍芽進行通訊 由主機 例如透過 USB 電源線 或充電電池供電 密耦合智慧天線可直接插入終端產品中 例如透過 CF 插槽 Compact Flash slot 封裝式智慧天線是在像可攜 PC 和 PDA 這樣的標準可攜式硬體平台上執行的系統解決 方案的理想選擇 在 GSP 導行系統整合的過程中 使用經過良好設計 GPS 天線 也能使天線設計與 GPS 模組和晶片組達到同樣的性能等級 當 GSP 被要求必須要快速實現終端產品的設計 要求降低開發成本或者內部研發資源有限的時候 智慧天線模組是切實可行的選擇方 案 經過仔細挑選的智慧天線模組可以提供與傳統 GPS 晶片組和模組整合相比的性能 佳邦科技佳邦科技 佳邦科技是台灣主要 GPS 天線製造設計廠商 在與台灣多家 GPS 相關 GPS 接收器 GPS 主機板等廠商策略聯盟後 經濟規模逐漸擴大 使佳邦科技成為台灣本土 GPS 天 線廠商中的佼佼者 在技術方面也結合了 SMD 天線技術 以極微小型模組成為 GPS 衛 星導航定位接收模組 另外 在複合式天線模組 也有 GPS GSM WLAN 功能複合式 天線模組 可用於具有定位功能手持式無線通訊裝置 SARANTEL SARANTEL 天線的特點包括完整的巴倫電路 Balun 設計 此設計能隔離天線周 邊的雜訊 因此能容許各種功能的天線並存於極小的空間中而不會互相干擾 對於整 合功能日趨多元 且強調輕薄短小的手持式電子產品而言 此特性的重要性不可言喻 此外 Sarantel GPS 天線擁有全面向 360 度的接收能力 因此在與 PDA 結合時 無論 PDA 的擺放位置如何 Sarantel 的天線皆能接收 有別於使用傳統 GPS 天線需 要平放始能接收的限制 目前 Sarantel 的 GPS 天線價格較傳統天線高 然而系統廠商若採用 Sarantel 天線 將可大幅減少濾波電路 Filter Circuits 的使用 因此能有效降低整體 系統成本 此外 如上所述的種種特性將能使產品性能大幅提昇 以符合某些特定市 場地區的嚴苛標準 新禾航電新禾航電 新禾航電所開發的 MK 18GPS 天線可以利用低耗電量的特性 使 GPS 應用更為廣闊 MK 18 幾乎可與市面上所有的 GPS 接收器產品相連結 特別是 GPS 兼容手持式 PDA 的市場 為 GPS 廣大的應用提供一個優秀選擇 包括 AVL 汽車航海 航空和軍事 超低輸入電壓和電力消耗也是 MK 18GPS 天線的特色之一 輸入電壓只需 1 8V 3 3V 電力消耗約為 5 1mA 強調微小及穩定性的設計 可應用於軍事和其它 高度機密的應用產品上 在設計上 使用超離頻的敏感性模塊板 可利用為嵌入應用 在各種各樣的 GPS 導航 PDA 等產品上 和其它車用 GPS 設備上也能達到對於多變環 境的適應性 國巨國巨 被動元件龍頭廠國巨 其全球衛星定位系統 GPS 高頻天線產品已經全線到位 並可提供全球尺寸最小的高頻天線產品 以滿足內建 GPS 功能的各式可攜式消費性電 子產品需求 被動元件龍頭廠國巨所發表的 GPS 高頻天線產品系列 涵蓋標準元件型 GPS 陶瓷天 線與客製化的 GPS 金屬天線 2 大類 陶瓷天線產品皆為晶片型 包括積層陶瓷天線以 及塊狀陶瓷天線 Bulk Ceramic Antenna 這些天線元件的主要特色在於尺寸 為全球最小 可提供行動通訊裝置 PDA 及車用導航系統等手持式設備所需的天線產 品規格 其中晶片型積層陶瓷天線 尺寸僅有 6 3 2 0 1 15mm 符合美國無線緊急救援服 務 E911 規範中 是目前全球尺寸最小的 GPS 天線 同時 為因應筆記型電腦 NB 手持式 PDA 與智慧型手機產品的特殊整合需求 國巨為這些客戶提供了客製 化的 GPS 天線設計方案 協助客戶加速 GPS 相關應用產品上市 育新科技育新科技 SM 25 是一個外部天線 可提供連續不斷的 L1 頻道和好的增益及低消耗電力及充 分的選擇配合市場上的 GPS 接收器 它是整合了體積小 高效能的 GPS 天線 低雜訊 放大器 對於環境的防水性佳 封在天線的設計之內 提供最好的放大信號給任一 3 5VDC 的 GPS 接收器 體積小且堅固的天線是對車輛 定位和汽車航行 GPS 天線高要求的首要條件 要承受惡劣的環境並維持 GPS 信號穩定 性 產品特色 高感度 低雜訊 100 完全防水 輕薄短小 攜帶方便 鎖螺絲或磁 鐵底座 新型多變化的接頭 超穩定溫度適應能力 可應用在 AVL 車輛派遺系統 艦 隊管理系統 汽車導航 GPS 航海 衛星導航 安全監控 GPS 手機設計的外部天線 立朗科技立朗科技 GPS 天線採用最先進的衛星接收核心 FirstGPS 具備全方位功能 能滿足工 業級定位