定位为何时准时不准?同一套RTK算法，为什么有人厘米级稳如磐石，有人却动不动漂移?答案往往藏在最“前端”的一件小器件——GNSS天线。它决定了卫星信号如何被接收、放大、滤波与传递，也是定位链路中最容易被忽视却影响最大的环节。

一、GNSS天线到底在做什么?

**GNSS(全球卫星导航系统)**包括 GPS、北斗、GLONASS、Galileo 等星座。卫星发来的右旋圆极化(RHCP)微弱信号(约 -160 dBW 量级)，先由天线从空中“拾取”，再经低噪声放大器(LNA)与滤波，送入接收机。天线是否优秀，直接体现在：

增益与波束：能否在天顶提供足够增益、在地平附近保持覆盖。

极化纯度与轴比：能否更好地接收 RHCP、抑制左旋与多径。

相位中心稳定(PCO/PCV)：相位中心是否随仰角/方位漂移，影响厘米级解算。

群时延一致性：多频路径延时是否一致，决定 RTK/PPP 的收敛与稳态。

抗干扰与线缆传输：强干扰环境、长馈线时是否仍能保持信噪比。

二、常见类型与适用场景

贴片(Patch)天线

结构：陶瓷介质+金属贴片，常带接地面。

优点：体积小、成本适中、易阵列化，多用于测量级基座、车载、基站。

关注点：接地面尺寸会显著影响谐振与波束;多频叠层设计需兼顾 PCO/PCV。

螺旋(Helix)天线

结构：右旋螺旋导体。

优点：轴比好、低仰角增益较佳，适合手持、无人机。

关注点：尺寸与工作带宽的权衡，近场对布线与电池敏感。

阻抗环/阻波槽(Choke Ring)天线

结构：多层同心槽抑制地面反射多径。

优点：多径抑制能力强、PCV稳定，用于基准站、测绘基站。

关注点：体积大、重量与成本高，安装基础需牢靠。

有源天线(含LNA/滤波)

大多数工程应用采用“有源”形态：天线单元 + LNA + SAW/BAW 滤波 + 过压/静电/浪涌保护。

优点：提升系统噪声性能，弥补长馈线损耗。

关注点：电源供给(通常天馈合一)、线缆与连接器损耗、IP 防护与可靠性。

三、关键指标怎么看?

工作频段与多模多频

常见：L1/E1/B1、L2、L5/E5、B2/B3、G1/G2。测量与高精度场景倾向 双频/三频。

核心：频段覆盖不是“有就行”，要关注带内增益平坦度与多频群时延一致性。

增益(dBi)与波束形状

天顶方向需足够增益以保证高仰角星的 C/N0;同时在10°–20°低仰角仍需可用增益以提升可见星与几何。

注意“高增益≠高性能”：过窄波束会削弱低仰角星，影响城市峡谷/林下环境。

轴比(dB，越低越好)与极化纯度

优秀的 RHCP 能显著抑制地物反射(常为LHCP)，降低多径误差。

仰角越低越考验轴比;优选全仰角范围内轴比均衡的设计。

相位中心偏移(PCO)与变化(PCV)

RTK/PPP 对 PCO/PCV 极其敏感，PCV 小且可重复性好的天线，解算更稳。

对于基站与测量杆，应优先选择具备标定文件(ANTEX/ATX)的天线。

噪声系数(有源天线)与线缆损耗

LNA 噪声系数越低越好;长馈线需综合考虑线损 + LNA增益，避免过放导致互调或饱和。

连接器(SMA、TNC、N、MCX)与线缆(RG-174、LMR-200/400)选择要基于长度、损耗与环境。

回波损耗/驻波(S11/VSWR)

反映匹配优劣。良好匹配保障带内效率，避免在边带“虚有其表”。

抗干扰/抗欺骗

频段前端滤波、陷波(如对近邻 4G/5G 的抑制)、限幅保护;高端应用可考虑**自适应波束(CRPA)**或阵列抗干扰。

四、应用分场景要点

测量/基准站

选双/三频、高稳定PCV、优异多径抑制的天线(如阻抗环或优选贴片阵列)。

与整平对中配套，提供 ANTEX 标定文件，确保解算一致性。

车载/自动驾驶

兼顾低仰角覆盖、抗振动、IP67/69K与浪涌保护;车顶金属导体作为良好接地面。

对近邻强干扰要有高选择性滤波，并配合 IMU/里程计融合。

无人机/测绘相机

轻量、小型、低功耗、强抗振;注意电机与 ESC 噪声耦合，远离碳纤维屏蔽不足区域。

选轴比好、低仰角增益足的螺旋或高性能小型贴片。

航空/海事/授时

重视相位中心稳定与EMC;授时场景关注天顶增益与全天空连续性，并做好防雷/接地。

五、安装与配套：性能的一半在“现场”

接地面与周边金属

贴片天线对接地面尺寸极为敏感;金属舱体会改变波束与谐振。建议按数据手册留足接地面。

高度与“视场”

尽量远离遮挡，顶部开阔区域优先;避免近距离金属结构造成反射与阴影。

馈线与连接

长线优选低损耗线缆，转角处不要小于最小弯曲半径;连接器压接/焊接工艺要可追溯。

防雷与接地

屋顶/桅杆安装必须有避雷与等电位措施;有源天线电源走防浪涌。

环境防护

罩体(Radome)需抗紫外、抗盐雾、低介损;动载振动与温变循环要通过验证。

多天线协同

与 4G/5G、Wi-Fi、UWB 共站时，间距与屏蔽要规划，避免互扰;必要时加陷波器。

六、如何选型：从指标到实效的三步走

明确需求：定位精度(亚米/分米/厘米)、收敛速度、动态环境、安装空间与供电限制。

看“标称”也看“曲线”：不仅看“多频增益多少 dBi”，更要看全仰角轴比、PCV、群时延。

做场景化测试：开放场、城市峡谷、林下、近干扰源，记录 C/N0、DOP、整周固定率、RMS 轨迹与掉星事件。

七、测试与验证：用数据说话

射频室内：暗室测方向图、增益、轴比;网络分析仪测 S11/带宽。

有源链路：测系统噪声系数、1 dB 压缩点、互调、群时延。

实地路测：统计 C/N0 分布、低仰角可用星比例、RTK 固定率、定位漂移与多径敏感区表现。

长期可靠性：温循、湿热、盐雾、振动冲击、静电与浪涌;户外曝晒+雨淋循环。

标定与文件：测量级产品提供 ANTEX(PCO/PCV)，便于后端解算与网络 RTK 兼容。

八、常见问题与对策

定位忽好忽坏：低仰角覆盖差或轴比差 → 优化天线型号与安装高度，检查周边金属与电磁环境。

RTK难固定：PCV大或群时延不一致 → 选PCV小且有标定文件的多频天线;核查馈线与分配器。

室外漂移：多径严重 → 选多径抑制更强的天线(如带阻抗环/深罩体)，并优化安装位置。

强干扰导致掉星：前端滤波不够、LNA 饱和 → 增设高选择性滤波/陷波，调整 LNA 增益与供电隔离。

长线损耗大：信噪比下降 → 采用低损耗线缆或中继LNA/有源分配器;缩短馈线。

GNSS系统的瓶颈，往往不在算法和芯片，而在天线—安装—环境这条“第一公里”。明确目标、科学选型、规范安装与严谨验证，能让你的接收机与算法真正“吃饱吃好”。当天线在天顶安静地“听”，低仰角仍然“稳”，相位中心不再“飘”，厘米级与分米级的差距，便在不经意间被拉开。