緊湊型多頻段貼片天線簡化 GNSS 接收機 RF 前端設計
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一、GNSS 多星座時代的天線新需求
自美國在 20 世紀 80 年代末成功商業化 GPS 系統以來，全球陸續部署了多套衛星導航系統，包括歐盟 Galileo、俄羅斯 GLONASS、中國北斗（BeiDou）、印度 IRNSS/NavIC、日本 QZSS 等。這些系統與 GPS 共同構成全球導航衛星系統（GNSS），并在過去 25 年間成為全球互聯基礎設施的重要組成部分。
為提升定位精度與可靠性，現代 GNSS 接收機普遍需要同時處理多個頻段的衛星信號，其核心原因在于不同星座發射的頻率并不相同：
L1 / E1 / B1 頻段：1559–1610 MHz
L2 / E6 / B3 / L6 頻段：1217–1300 MHz
L5 / E5 / B2 / L3 頻段：1164–1217 MHz
多頻段接收可以有效抵抗電離層誤差與環境干擾，使定位系統在復雜場景中仍能保持較高精度。因此，一款能夠同時覆蓋多個工作頻率的 多頻段天線 就成為 GNSS 接收機前端設計的關鍵部件。
二、貼片中嵌貼片：天線結構的創新
早期的多頻 GNSS 接收機多采用 疊層式貼片天線（stacked patch），盡管性能優異，但體積高、占板面積大，不利于便攜設備、無人機、資產追蹤器等小型化應用。
為解決這一長期工程難題，Taoglas 推出 Inception 系列 HP5354.A —— 一款覆蓋 1160–1610 MHz 的多頻段無源貼片天線。它采用創新的 “patch-within-a-patch”（貼片內嵌貼片） 結構，在單一陶瓷體積中組合兩套天線，實現：
北斗 B1 / B2a
GPS/QZSS L1 / L5
GLONASS G1
Galileo E1 / E5a
IRNSS/NavIC L5
的全兼容支持。
該器件尺寸僅 35 mm × 35 mm × 4 mm，為高度受限的 GNSS 設備提供了高性能、低剖面（low profile）選項。
1. 多饋點結構提升極化性能
HP5354.A 采用 11 引腳封裝，其中：
兩路饋點用于 L1 頻段
一路饋點用于 L5 頻段
其余 8 個引腳為接地端
L1 的兩路饋點需通過 HC125A 混合耦合器 合成右旋圓極化（RHCP）信號，從而獲得優良的軸比與輻射一致性。耦合器本體僅 1.5 mm 高，是高度受限系統中的理想搭配。
2. 天線電氣性能與關鍵參數
該天線在 70 mm × 70 mm 地參考板上完成調諧與驗證，評估項目涵蓋：
回波損耗（Return loss）
駐波比（VSWR）
天線效率
平均增益與峰值增益
軸比（Axial Ratio）
相位中心偏移與變化量
群延時（Group Delay）
這些參數決定了 GNSS 系統在多路徑、遮擋和弱信號環境下的穩定性和定位精度。
三、基于 TFM.100B 的 RF 前端信號鏈構建
多頻天線只是 GNSS 前端的一部分，信號鏈還需具備：
低噪聲放大能力
帶外（OOB）干擾抑制
合理的增益分配
良好的阻抗匹配
為簡化開發流程，Taoglas 提供 TFM.100B GNSS 前端模塊，適用于多饋點貼片天線。
1. 模塊內部結構：SAW/LNA/SAW/LNA 級聯拓撲
TFM.100B 集成：
兩級 LNA（跨全頻段總增益 >25 dB）
雙 SAW 濾波器（位于兩級 LNA 之間）
低噪聲設計（NF < 3 dB）
這種結構作用如下：
第一級 SAW 濾波器抑制強帶外干擾，避免 LNA 過驅
兩級 LNA 提升弱 GNSS 信號的 SNR
第二級 SAW 實現最終帶寬整形與干擾抑制
其寬輸入電壓范圍 1.8–5.5 V，使其能夠適配大多數 GNSS 主機板。
模塊尺寸僅 20 mm × 18 mm，無需額外匹配與外部組件，適合空間受限應用。
四、AHPD5354A 評估板：完整前端參考設計
為了降低工程實現難度，Taoglas 提供 AHPD5354A 評估板，將：
HP5354.A 多頻貼片天線
HC125A 3 dB 混合耦合器
TFM.100B 多級低噪聲前端
集成于同一 PCB 作為完整的 GNSS 信號鏈參考設計。
評估板給出了若干實際工程要點：
混合耦合器僅用于高頻段（1559–1610 MHz）
耦合器必須貼近天線饋點放置，降低路徑失配
需使用并聯的 100 Ω 電阻進行終端匹配
板上還展示了前端模塊的優勢，包括：
具備即插即用特性，可與各種 GNSS 主機配合
內置預選濾波器實現卓越帶外干擾抑制
兩級 LNA 與優化阻抗匹配提供充足增益
成本、體積、制造與可靠性方面均高度可控
五、結語：面向高精度 GNSS 的緊湊型 RF 前端方案
在日益復雜的應用環境中，多頻段貼片天線已成為 GNSS 接收機實現高精度定位的核心部件。Taoglas 推出的 patch-within-a-patch 技術解決了傳統疊層天線在高度與尺寸上的局限，使單器件即可覆蓋 L1 與 L5 關鍵頻段。
配合其混合耦合器與集成化 SAW/LNA 前端模塊，工程師能夠快速構建：
低噪聲
高抗干擾
易集成
高可靠性
的 GNSS RF 前端信號鏈。
這一系統級方案尤其適用于導航設備、無人系統、可穿戴設備、輕量級機器人、資產追蹤器和精準農業等應用，為 GNSS 產品的小型化、高性能化提供了清晰的工程路徑。
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