学习天线的几个基本概念，理解定制GNSS天线，需要考虑什么
一、什么是电磁波？
英国科学家麦克斯韦提出：电流能在其周边产生电场，变化的电场产生磁场，变化的磁场又产生电场。而在这样的周期性变换中，电磁波就辐射出来，向空间传播。如下图所示，红色的线表示电场，蓝色的线表示磁场，电磁波的传播方向同时垂直于电场和磁场的方向。
二、天线的极化
电磁波的传播本质上是电磁场的传播，而电场是有方向的。如果电场方向垂直于地面，称为垂直极化波；电场方向平行于地面，就是水平极化波。如果电场方向和地面成45°夹角，称为±45°极化。由于电磁波的特性，决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流，从而使电场信号迅速衰减；而垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播。作为优化方案，现在主流的天线采用±45°两种极化方式叠加起来，由两个振子在一个单元内形成两个正交的极化波，称为双极化；这种实现方式在保证性能的同时，也使得天线的集成度大大提高。
四、天线的辐射方向图
天线的方向性是指天线向一定方向辐射电磁波的能力，通常用方向图来表示。对于接收天线而言，方向性表示天线对不同方向传来的电磁波具有不同的接收能力。天线的辐射方向图（简称方向图）：如果把天线在各方向辐射的强度用从原点出发的矢量来表示，则连接全部矢量端点所形成的曲面就是天线的方向图，即方向图是天线的辐射参量（可以是天线的辐射功率通量密度、场强、相位、极化等）随空间坐标变化的函数图形。通常情况下，关注比较多的是功率方向图或者是场强方向图。
在天线的方向图（又称波瓣图）中，包含所需最大辐射方向的辐射波瓣叫主波瓣（也称天线波束）；主瓣之外的波瓣叫副瓣（或旁瓣、边瓣），主瓣相反方向上的旁瓣叫后瓣（或尾瓣）。
方向图是一个远场的概念，远场即为考察的辐射场的点与天线的距离，同波长相比是非常大的。此时，方向图的形状与辐射场点和天线的距离无关，只与空间角度相关。
五、天线增益
方向性系数：用来表征天线辐射能量集中程度的一个参数。在相同辐射功率Pr的条件下，某天线在给定方向的辐射强度与理想点源天线在同一方向的辐射强度的比值。一般情况下，方向性系数均指最大辐射方向的方向性系数。
天线增益：在相同输入功率Pin的条件下，实际天线与理想点源在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度，是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力。
PS：增益的定义与方向性系数的定义条件是不同的，方向性系数是以辐射功率为定义，没有考虑天线的能量转换效率；增益是以天线的输入功率为定义。
增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄（能量辐射越集中），副瓣越小（能量分散越少），增益越高。极坐标图多用于表征中低增益，即波瓣较胖的方向图；直角坐标多用于绘制高增益（窄波束、低副瓣）天线的方向图。
天线增益的度量单位是分贝（dB），分贝是用来表征两个相同单位数值比例的一个概念，是倍数值的对数化，可以方便直观地反映两个数值的大小关系。天线增益是相对于参考天线来说的，通常以输入相同功率的全向天线或半波振子天线在某方向的辐射强度为参考值，以全向天线为参考时记作dBi(i-isotropic)，以半波对称振子(偶极子)天线为参考时记作dBd(d-dipole)。
六、定制GNSS天线时，我们会考虑什么？
GNSS天线对整体信号接收意义非凡，同时也是高精度GNSS实现厘米级精度的决定性因素之一。这其中涉及到多个因素，包括工作期间的GNSS信号强度（约为-130至-167dBm）、辐射方向、增益、极化以及与发射或接收系统的阻抗匹配，在GNSS频率下，理想的阻抗是50Ω。
七、面对太多选择时，基本考量是什么？
GNSS接收机与具有以下关键特点的天线搭配使用，能带来更高的性能：
除了天线的特征之外，为了保证设计成功，还需要GNSS接收机供应商与天线供应商互动交流。为保证GNSS系统正常工作，必须评估整个解决方案。因此，天线供应商必须在适当的阶段获得GNSS接收机路线图、样品和规格。这种互动越早进行，天线供应商验证整体性能的机会就充足。而经过验证的设计可以减少迭代次数，从而缩短上市时间。
总结下：GNSS天线对实现出色的接收质量和高精度至关重要。此外，天线设计在很大程度上取决于最终应用。合理的天线设计有助于提高美观度和可用性，提高成功机会。这种合理性的考察因素包括天线在整体布局、安放位置、尺寸、重量等方面的契合度。对于GNSS天线而言，要获得理想成效，必须关注某些特性，如支持正确的卫星星座、定制和广泛的带宽功能等。此外，GNSS天线和接收机需要并行开发。
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