為了提供更具吸引力的特性，現(xiàn)在已有越來越多的終端產(chǎn)品整合了全球定位功能。除了人們所熟悉的導(dǎo)航系統(tǒng)，車輛和資產(chǎn)跟蹤系統(tǒng)、個(gè)人定位器、安全系統(tǒng)、自動(dòng)販賣機(jī)、健康醫(yī)療監(jiān)測(cè)和運(yùn)動(dòng)休閑設(shè)備等應(yīng)用也都需要采用“全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)”(GNSS)接收器。

每個(gè)GNSS接收器都需要天線才能接收到2萬公里以外的微弱衛(wèi)星信號(hào)。由于許多客戶不具備RF/天線調(diào)諧的專業(yè)技術(shù)，因此將衛(wèi)星接收器芯片和天線整合在一個(gè)模塊上的性能優(yōu)化的“GNSS天線模塊”便成為一種較好的解決方案。對(duì)于想要“立即”擁有全球定位功能的設(shè)備來說，這些模塊具有快速上市和物流簡(jiǎn)化的優(yōu)點(diǎn)，從而提供了一種具成本效益的絕佳方案。

GNSS天線模塊的尺寸也遠(yuǎn)比采用外部天線設(shè)計(jì)的GNSS模塊要小。這使得內(nèi)置芯片天線的GNSS天線模塊成為超薄型設(shè)計(jì)的理想選擇，而且可省去許多設(shè)計(jì)上的麻煩。

GNSS天線模塊的一種典型而理想的應(yīng)用是個(gè)人與寵物跟蹤設(shè)備，這是一個(gè)快速成長(zhǎng)的市場(chǎng)。這類設(shè)備外形極小，卻要在任何方位下提供最佳的天線性能。

衛(wèi)星接收器芯片的另一項(xiàng)重要特性是需具備優(yōu)異的抗干擾性能，因?yàn)閭€(gè)人跟蹤設(shè)備通常會(huì)包含一個(gè)蜂窩調(diào)制解調(diào)器，而且可能會(huì)與移動(dòng)電話放在同一個(gè)口袋中。兩個(gè)重要的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是：包含預(yù)調(diào)諧天線的GNSS天線模塊，應(yīng)能全方位提供最佳的接收質(zhì)量;整合SAW濾波器需提供良好的抗蜂窩噪音的能力。

根據(jù)使用區(qū)域的不同，定位模塊需要支持不同的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括GPS、GLONASS(俄羅斯)、北斗(中國(guó))和QZSS(日本)。此外，同時(shí)支持兩種衛(wèi)星系統(tǒng) (例如GPS/GLONASS、GPS/北斗、GLONASS/北斗)提升了定位速度與可靠性，因?yàn)槭褂弥辽偎念w衛(wèi)星來計(jì)算一個(gè)位置的機(jī)會(huì)增加了。

圖1所示為內(nèi)置芯片天線的GNSS天線模塊的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。由于芯片天線集成在模塊內(nèi)部，這款個(gè)人定位器的外形非常輕薄，它能通過網(wǎng)頁界面跟蹤和顯示用戶的位置。

該設(shè)備整合了u-blox的芯片天線模塊CAM-M8Q(Chip Antenna Module，芯片天線模塊)，尺寸僅為9.6 x 14.0 x 1.95 mm，并支持多個(gè)GNSS。該芯片天線能處理從北斗(1560 MHz)和GPS(1575 MHz)到GLONASS (1606 MHz)的所有L1頻率。這款表面貼裝模塊也非常薄，可滿足客戶的超薄產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求。

在設(shè)計(jì)芯片天線模塊時(shí)要特別小心，因?yàn)镻CB本身就是天線整體的一部分(半個(gè)偶極)。因此，要獲得最佳性能，供應(yīng)商的設(shè)計(jì)支持，包括支持系統(tǒng)集成，并擁有具備多年芯片天線模塊設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的應(yīng)用工程師，便十分重要。

CAM-M8Q的另一個(gè)特性是，如果客戶決定采用外部天線，該模塊的內(nèi)部芯片天線則可作為備用之選。當(dāng)主選的外部天線可能出現(xiàn)故障或遭受損壞時(shí)，這一特性便能發(fā)揮良好的作用。舉例來說，車輛跟蹤系統(tǒng)的外部天線就很有可能被損壞 。

對(duì)于僅支持GPS功能的應(yīng)用來說，PAM-7Q (圖 3)的尺寸廣受歡迎，因?yàn)樗邆漭^好的安裝靈活性。它可以直接安裝在現(xiàn)有的設(shè)計(jì)中，或者通過引腳頭(pin-header)焊接到定制的PCB上。PAM-7Q 的貼片(patch)天線尺寸為18 x 18 mm，可提供更小的貼片天線組件無法達(dá)到的RHCP極化性能。

設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單且對(duì)接容易可使安裝成本降至最低。該模塊非常適合需要小巧、快速與低成本GPS定位功能的工業(yè)與消費(fèi)應(yīng)用。

這兩款模塊都經(jīng)過特別的設(shè)計(jì)與調(diào)整，在任何方位下，都能提供最佳的天線性能。同時(shí)，由于整合了SAW濾波器，它們還具備優(yōu)異的靈敏度與抗干擾特性。

圖4所顯示的是GNSS天線在三個(gè)不同平面上的增益測(cè)量結(jié)果。請(qǐng)注意，在垂直平面上的性能接近相同。這顯示出，不論設(shè)備的方位如何，都能在面對(duì)天空的方向提供一致的天線增益。

這些測(cè)量是將模塊安裝在80 x 40 mm的接地面上進(jìn)行的，此接地面實(shí)際上也是天線的一部份。圖中深藍(lán)色的長(zhǎng)方形為建議的天線模塊安裝位置。

圖5和圖6電路原理圖說明了利用CAM-M8Q GNSS天線模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易性。圖5中的第一個(gè)原理圖顯示了采用內(nèi)部GNSS天線的一個(gè)獨(dú)立方案：只需幾個(gè)外部無源器件用于常規(guī)電源供應(yīng)過濾及保護(hù)。圖中還包括了用來開啟和關(guān)閉電源的可選的電源開關(guān)。

所有定位信息都通過引腳25和26上的2線NMEA接口傳送給主機(jī)處理器;無需主機(jī)進(jìn)行處理，該模塊就能提供最終的定位信息。

圖6所示為使用外部GNSS天線的設(shè)計(jì)。當(dāng)外部天線損壞或連接中斷時(shí)，該模塊能自動(dòng)切換到內(nèi)部GNSS芯片天線，并繼續(xù)執(zhí)行定位功能。這一特性在車輛應(yīng)用中非常有用，因?yàn)楫?dāng)車輛發(fā)生事故時(shí)，外部天線很可能會(huì)損毀。