目前，市場上價格適中的GPS接收機種類豐富，可滿足OEM的不同需求。GPS生產(chǎn)商提供不同性能和不同系統(tǒng)整合等級的產(chǎn)品。即使現(xiàn)在的GPS接收機看起來可以用于簡單直接的系統(tǒng)整合，然而由于市場上存在大量可供選擇的產(chǎn)品，使得OEM廠商仍然很難做出最恰當?shù)倪x擇。因此，建議OEM廠商在做出選擇之前先確定GPS接收機需要滿足的要求，包括技術和非技術因素，如圖1中所示。

系統(tǒng)的技術或非技術性要求

技術性要求包括特性(如節(jié)能模式和支援SBAS)、易用性(特別是易配置性)和既要定性也要定量的性能標準。定量指標指可測參數(shù)，如準確度、啟動性能、追蹤靈敏度和功耗，定性指標包括由外場測試獲得的可預期定位結果。有些GPS接收機在實驗室里測得的技術指標可能很好，但很可能外場測試就不行。外場測試暴露出技術特性上的弱點或缺陷。不管GPS接收機技術怎樣發(fā)展，都仍會存在由于某種權衡造成的性能上的折衷。對智慧天線模組來說，片狀天線(patch antenna)及其地面層的小型化是以犧牲靈敏度為代價的。對低功耗的追求帶來了另一種性能折衷：功耗的降低可以透過縮減硬體架構得以實現(xiàn)，例如減少通道數(shù)和時/頻搜索窗口，但同時啟動性能便會打折扣。

工程師往往側重于關心技術性要求而忽視非技術性要求的重要性。有限的計畫周期、預算和可利用的內(nèi)部研發(fā)資源都會對產(chǎn)品設計產(chǎn)生影響。工程師需要謹慎地決定系統(tǒng)整合等級，這一等級最好被視為衡量自己研發(fā)工作技術深度的標尺。所選的系統(tǒng)整合等級會影響計畫復雜度、進度、成本、產(chǎn)品和物料采備。在評估GPS接收機時，成本因素扮演了重要角色。對產(chǎn)品量小的計畫來說，最初的開發(fā)成本在整個產(chǎn)品成本中占據(jù)了最大的一部分，必須著重考慮。對產(chǎn)品量大的計畫來說，開發(fā)成本對計畫本身的影響可以忽略，為了最佳化產(chǎn)品成本，需要在研發(fā)過程中投入充足的時間和資源。

GPS廠商間的激烈競爭造成GPS產(chǎn)品的低價，工程師和采購經(jīng)理很容易被價格因素吸引而選擇最便宜的那種。請注意，單純地只關心產(chǎn)品成本而忽視其它要求很可能會導致令人失望的結果，例如計畫延期和出現(xiàn)產(chǎn)品品質(zhì)缺陷。性能差、品質(zhì)達不到預期要求以及讓用戶不滿意，都是GPS嵌入式產(chǎn)品最不希望見到的。

在計畫進行的初期階段就必須確定系統(tǒng)整合等級，它會影響對OEM GPS接收機的選擇。選定的系統(tǒng)整合等級類似于在設計復雜度和有限的周期、技巧和可用資源之間進行的一種權衡。

基于GPS晶片組設計可以提供最大的靈活性和產(chǎn)品最佳化。基于晶片組的設計需要開發(fā)工程師具備RF設計方面的豐富技巧和經(jīng)驗，以完成產(chǎn)品開發(fā)并提供全面徹底的配套產(chǎn)品測試系統(tǒng)。基于晶片組的產(chǎn)品設計開發(fā)周期通常超過一年，成本較高，同時技術風險不容忽視。一般會進行三次或以上的產(chǎn)品原型測試，產(chǎn)品方可定型，在開發(fā)過程中強烈建議與GPS廠商緊密合作。總之，高昂的設計費用、較大風險和復雜的物料來源(20-40個來自不同半導體公司的元件)，使得這種方式僅適用于有大規(guī)模應用潛力的產(chǎn)品。

GPS模組可以作為晶片組的替代選擇。模組包含完整的GPS功能，允許開發(fā)工程師進行快速系統(tǒng)整合，而無需面對在開發(fā)過程中RF和GPS設計缺陷的麻煩。開發(fā)工程師只需要具備基本的RF知識，指定天線類型并將天線設計到模組的鏈路上。模組采用表面安裝焊盤，可適用于自動黏著和焊接管線，因而對于中等和大量產(chǎn)計畫來說是一種很有吸引力的選擇。從備料角度來看，使用模組比采購數(shù)量眾多的元件更為容易，同時，由于供應商已經(jīng)對GPS模組做過全面測試，因此只需要進行相對簡單的產(chǎn)品測試。

GPS接收板本身帶專用RF和I/O接頭，體積雖然大于GPS模組，但卻進一步簡化了系統(tǒng)整合工作。使用過程中除了選擇一款帶合適連接電纜和接頭的主動GPS天線外，不需要做其它與RF相關的設計工作。當易用性和劃算的產(chǎn)品可靠性是重點考慮的因素時，插入式接收板是最佳的選擇方案。

當能否迅速完成產(chǎn)品定型或迅速將產(chǎn)品投入市場成為產(chǎn)品成功與否的決定因素時，GPS智慧天線模組是最佳的選擇。智慧天線模組包含完整的GPS接收機，帶內(nèi)建天線。智慧天線模組有兩種應用形式：一種是OEM智慧天線模組，用于終端整合，另一種是將智慧天線封裝到某個組件中。

設計中選擇使用智慧天線模組

由于具有系統(tǒng)整合快速和風險低的特點，在要求實現(xiàn)迅速產(chǎn)品定型、小量產(chǎn)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?shù)倪x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(chǎn)品中去。

大多數(shù)智慧天線模組不是采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(fā)來的訊號具有最大增益。當水準面上接收仰角范圍很窄的時候，對這種高度中心式的靈敏性會造成較大影響。片狀天線適合用于主要朝向上方的終端產(chǎn)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(jīng)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。

圖2:GPS的系統(tǒng)整合等級。

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。螺旋天線適合用于各個方向都要求能自由使用的終端產(chǎn)品中，如行動手持設備。由于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(chǎn)品時都能實現(xiàn)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。

下面列出的幾點影響智慧天線模組在終端產(chǎn)品中嵌入應用的因素：

1.在選擇智慧天線模組前應了解終端產(chǎn)品的主要定位方向和使用方式：例如，電子設備是被放置在平面上工作還是被拿在手里、與水準面呈一定傾角貼近人體頭部使用。
2.天線整合的位置不能靠近噪音源，如內(nèi)部處理器和發(fā)光LCD顯示螢幕。
3.終端產(chǎn)品的外殼材料對天線性能有影響。外殼或屏蔽層材料的介電常數(shù)、厚度以及到天線表面的間距都會影響片狀天線的諧振頻率。因此，良好設計OEM智慧天線模組都按照廠商規(guī)格使用封裝外殼，已經(jīng)對偏移諧振頻率進行了歸零校準。

封裝式智慧天線

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(chǎn)品不做硬體改動的情況下，選擇封裝式智慧天線有一定優(yōu)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(chǎn)品中去，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這樣的標準可攜硬體平臺上執(zhí)行的系統(tǒng)解決方案的理想選擇。

本文結論

在整合設計工作中使用經(jīng)過良好設計智慧天線，可以提供與使用GPS模組和晶片組同樣高的性能等級。在日本，Shinjuku(日本東京)是路測環(huán)境最苛刻的城市之一。市內(nèi)道路兩側高樓林立，天空視野有限，對接收機的多徑抑制能力提出了嚴格考驗。智慧天線模組內(nèi)含16通道ANTARIS定位技術，在如此惡劣的定位環(huán)境下仍能提供出色性能。

當要求快速實現(xiàn)終端產(chǎn)品的設計，要求降低開發(fā)成本或者內(nèi)部研發(fā)資源有限的時候，智慧天線模組是切實可行的選擇方案。經(jīng)過仔細挑選的智慧天線模組可以提供能與傳統(tǒng)GPS晶片組和模組整合相比的性能。