車載導(dǎo)航系統(tǒng)在日常使用中的故障率比較高，通常表現(xiàn)為搜星慢、搜不到衛(wèi)星信號、導(dǎo)航狀態(tài)下有雜音等。導(dǎo)航故障中，有很大一部分是因?qū)Ш教炀€的安裝不符合要求而引起的，也有少數(shù)的是因?qū)Ш教炀€損壞或者導(dǎo)航接收主機損壞引起的。

0、前言
車載導(dǎo)航系統(tǒng)由導(dǎo)航天線、導(dǎo)航接收主機兩部分組成。導(dǎo)航天線的主要功能是將GPS或北斗衛(wèi)星信號非常微弱的電磁波轉(zhuǎn)化為電流，并對這種電流進行前置放大。導(dǎo)航接收主機的功能是對經(jīng)過放大的信號進行變頻.解擴、解調(diào)等處理，解譯出導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航電文，實時地計算出天線所在位置即車輛位置的三維位置，甚至三維速度和時間，從而實現(xiàn)定位和導(dǎo)航。
車載導(dǎo)航系統(tǒng)在日常使用中的故障率還是比較高的，通常表現(xiàn)為搜星慢、搜不到衛(wèi)星信號(衛(wèi)星顆數(shù)顯示為零)、導(dǎo)航狀態(tài)下有雜音，等等。導(dǎo)航故障中，有很大一部分是 因?qū)Ш教炀€的安裝不符合要求而引起的，也有少數(shù)是因?qū)Ш教炀€損壞或者導(dǎo)航接收主機(包括硬件和軟件)損壞引起的。
1、車載導(dǎo)航天線的結(jié)構(gòu)
1.1車載導(dǎo)航天線的外部結(jié)構(gòu)
車載導(dǎo)航接收機一般使用的外置導(dǎo)航天線，多為有源天線，其外觀如圖1所示，它主要由接收端、反饋線和連接端組成。接收端是-個方的密封體，是導(dǎo)航天線的核心部分。

接收端的上方為弧形面，這面是工作面(或稱接收面);底部為平面，貼有參數(shù)標(biāo)簽，如圖2所示。安裝時工作面必須面向天空才能接收衛(wèi)星信號。

常見的車載導(dǎo)航天線主要有兩種: 一種是GPS天線，另一種是北斗+GPS雙模二合一天線，圖3的左圖是GPS天線的參數(shù)標(biāo)簽，右圖是北斗+GPS天線的參數(shù)標(biāo)簽。參數(shù)標(biāo)簽上通常標(biāo)有Frequency(頻率)、Center Frequency( 中心頻率)、Gain(增益)、DC Voltage(直流電壓)。左圖標(biāo)的頻率是1575MHz，是GPS的頻率，說明它是單頻的天線，即GPS天線。右圖標(biāo)的頻率是1575MHz/1561MHz，是GPS的頻率和北斗的頻率，說明它是雙頻的天線。雙頻天線一般還標(biāo)明中心頻率 ，通常是1568MHz。左圖沒有標(biāo)增益，而右圖標(biāo)有增益，有源天線的增益通常為28dB或38dB。兩個天線都標(biāo)有工作電壓3V~5V，說明這兩個天線都是有源天線，也就是這個天線內(nèi)部有放大電路的，放大電路是需要供電的。

饋線是傳輸信號的線纜。連接端是天線另一頭的金色小金屬，專業(yè)名稱叫“射頻連接器”，主要用來同導(dǎo)航機進行連接的。
1.2接收端的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
下面我們拆解一個導(dǎo)航天線的接收端，來看看它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。首先將接收端底部的貼紙撕下，就看到紙上有一塊圓柱形的磁鐵，如圖4所示。若要把接收端固定在鐵上面，直接將接收端的底面吸附在鐵上面就可以了。若要固定在非金屬面上，可用雙面膠來粘。

接收端為了防水，外殼密封性很好，底板采用了膠粘方法，取下底板比較困難，可先用小改刀將底板與外殼四周撬松，然后才能取下底板。取下底板后，就可以看到里面有一塊電路板，并用屏蔽罩罩起來，如圖5所示。

取出電路板，就看到正面的陶瓷天線了，如圖6所示。陶瓷天線也叫無源天線、介質(zhì)天線、PATCH，它是導(dǎo)航天線的核心。陶瓷天線的基板是一塊陶瓷片，由陶瓷粉末燒結(jié)而成，陶瓷粉末的好壞和燒結(jié)工藝直接影響它的性能。市面上的陶瓷片尺寸主要有25mm X25mm、18mmx18mm、15mmX15mm、12mmX12mm等，陶瓷片的面積越大，共振的頻率越高。在陶瓷片的一面鍍了一層含銀的材料，稱為銀層，銀層可以影響天線的共振頻率，GPS天線理想的頻點是1574.42MHz，在制作中可以調(diào)整銀面形狀來調(diào)頻點。中間有一個金屬圓點，是陶瓷天線的饋點，饋點的底部有一根導(dǎo)電針，導(dǎo)電針穿過電路板，焊在電路板上，這樣陶瓷天線通過饋點收集共振信號并發(fā)送至后端。由于天線阻抗匹配的原因，饋點一般不是在陶瓷天線的正中央，而是在xY方向上做微小調(diào)整。這樣的阻抗匹配方法簡單而且沒有增加成本。僅在單軸方向上移動稱為單偏天線，在兩軸均做移動稱為雙偏天線。陶瓷天線的增益比較小，因此后面需要設(shè)置低噪聲的放大器對信號進行放大。

焊下電路板上安裝的屏蔽罩后，就可以看到里面有一部分電路，電路很簡單，主要是一級或兩級前置放大器，如圖7所示。它是一個低噪聲的放大器，也就是INA，所以說這個有源天線它是需要供電的。

通過上述介紹，可以看出，這種導(dǎo)航天線主要由天線單元(陶瓷天線)和前置放大器兩部分組成的。
2、車載導(dǎo)航天線的主要參數(shù)和選購
2.1車載導(dǎo)航天線的主要參數(shù)
車載導(dǎo)航天線大多采用有源天線，其主要參數(shù)有:工作頻率、阻抗、增益、噪聲系數(shù)、工作電壓與電流。新的導(dǎo)航天線，在接收端的底部貼有參數(shù)標(biāo)簽，上面通常標(biāo)有天線的工作頻率、工作電壓、有源增益等參數(shù)。
2.1.1極化方式
衛(wèi)星發(fā)射的信號采用右旋圓極化方式，車載導(dǎo)航天線的極化方式都會用右旋圓極化。
2.1.2天線的工作頻率
工作頻率決定了天線可以接收什么樣的信號。天線就是一個頻率選擇器件，接收某些頻率的信號，濾掉其他不需要的頻率信號，理論上任何一個天線都只能工作在有限的頻段內(nèi)。為了適應(yīng)導(dǎo)航定位技術(shù)的發(fā)展，天線的工作頻率已由之前的支持單系統(tǒng)向支持多系統(tǒng)發(fā)展，單一頻率向多個頻率兼容發(fā)展，從GPS天線發(fā)展到北斗+GPS天線。GPS天線是一種單 頻的天線，其工作的中心頻率是1575.42MHz (在天線產(chǎn)品標(biāo)簽上也有標(biāo)為1575MHz的)，這種天線僅支持GPS單系統(tǒng)。北斗+GPS天線是一種雙頻天線有兩個中心頻率， 一個是1575MHz， 支持GPS系統(tǒng)，另一個是1561MHz，支持北斗系統(tǒng)。
2.1.3天線阻抗
天線的阻抗是衡量天線將信號傳送到后端的能力，天線下來直接接射頻前端電路，如果天線的阻抗和電路的輸入阻抗匹配，理論。上完全匹配時能量百分之百流向后端，如果存在失配，會造成能量的損失。天線阻抗一般為502。
2.1.4天線增益
天線增益是導(dǎo)航天線很重要的一個指標(biāo)，若天線增益太低，，就不能穩(wěn)定捕獲跟蹤衛(wèi)星。常見的有源天線的增益為28dB或38dB。
2.1.5噪聲系數(shù)
天線有源電路的噪聲會累加到整個接收機系統(tǒng)噪聲中，噪聲增加，會降低系統(tǒng)的信噪比，進而影響接收靈敏度。有源天線的噪聲系數(shù)要求等于或小于1.5dB。

2.1.6工作電壓與電流
有源天線內(nèi)部除陶瓷體外，還有一級或兩級放大電路，放大電路是需要供電的。有源天線一般采用3V~5V直流供電，通過天線射頻線饋入。其工作電流一般為幾十毫安。車載導(dǎo)航天線還有其他一些重要指標(biāo)，如駐波、帶外抑制、載噪比等，這些指標(biāo)專業(yè)性很強，在這里不一一介紹了。
2.2車載導(dǎo)航天線的選購
目前，市面上出售的車載導(dǎo)航天線規(guī)格參數(shù)有部分是相同的，如極化方式為右旋圓極化、天線阻抗為50Ω，工作電壓為3V~5V ，但也有些參數(shù)不同，如頻率，增益、噪聲系數(shù)等。選購時通常應(yīng)注意以下幾點。
2.2.1選擇GPS天線還是北斗+GPS二合一天線的問題
在選擇天線時首先要確定自己的導(dǎo)航機支持哪些系統(tǒng)導(dǎo)航，由導(dǎo)航機采用的核心芯片(稱為導(dǎo)航芯片)決定的。若導(dǎo)航機既支持GPS系統(tǒng)，又支持北斗系統(tǒng)，則選擇北斗+GPS雙模二合一天線;若導(dǎo)航機只支持GPS系統(tǒng)，選擇GPS天線就可以了，當(dāng)然也可以用北斗+GPS二合一天線，不過，它此時只作為GPS天線來用。
2.2.2導(dǎo)航天線增益的問題
增益太小，信號太弱，后端無法提取有用信號，增益太高容易引起后端器件信號飽和產(chǎn)生自激，匹配才是關(guān)鍵。因此，在選購導(dǎo)航天線時，天線增益的選擇必須配合后端INA (低噪聲放大器)增益，而不是只選增益大的。銷售的車地導(dǎo)航天線增益通常為28dB、38dB。
2.2.3噪聲系數(shù)的問題
有源天線的噪聲系數(shù)要求等于或小于1.5dB。
2.2.4饋線長度合適
饋線長度應(yīng)根據(jù)安裝位置來確定，車載天線的一般最長長度為5m。
2.2.5導(dǎo)航天線連接端要與導(dǎo)航機的接口匹配
車載導(dǎo)航天線連接端常用的可分為:SMA、MCX、MMCX、FAKRA- C等，如圖8所示。SMA、MCX、MMCX均有直頭、彎頭兩種。

3、車載導(dǎo)航天線的安裝
3.1安裝要求和注意事項
(1)導(dǎo)航天線對空間衛(wèi)星要有可靠的通視角度，這樣才能保證導(dǎo)航接收機能夠精確跟蹤和接收到更多的衛(wèi)星信號，有利于其精確計算和目標(biāo)定位。也就是說，天線接收端的工作面應(yīng)盡量朝向天空，以獲得對空視野的開闊，一般要求其接收表面豎直向上的視角大于900為妥。
(2)衛(wèi)星信號可以穿透非金屬物，但金屬物體對衛(wèi)星信號有屏蔽作用。因此，要求導(dǎo)航天線的工作面不被車輛金屬物(包括金屬隔熱貼膜)遮擋而使衛(wèi)星信號被屏蔽。使用時，天線接收端的上方也不要放置金屬物。
(3)導(dǎo)航天線的饋線引入到主機，注意不要受外力擠壓，以免壓斷或拉斷。導(dǎo)航天線的饋線引入到主機時需注意饋線布線合理，順直少折，盡量離開車內(nèi)電源及其他布線。布線的時候盡量離發(fā)動機遠(yuǎn)點，不然可能導(dǎo)致線受熱損壞，發(fā)動機也會對導(dǎo)航儀工作有干擾，會影響信號接收效果。部分行車記錄儀對導(dǎo)航儀有干擾，天線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離行車記錄儀。多余的饋線應(yīng)該盡量在接收端一頭盤卷好(千萬不可把長出的饋線剪斷手工重接，那樣嚴(yán)重影響衛(wèi)星信號的傳輸)，不要在靠近主機總線一頭盤卷，因為GPS或GPS+DVD主機后總線出口產(chǎn)生的干擾有可能影響衛(wèi)星信號的傳輸。線一定要用膠帶扎緊，以免行駛中因振動可能產(chǎn)生異響。(4)安裝天線時接收端不要跌落，否則內(nèi)部的陶瓷片容易被摔壞。
3.2安裝位置
導(dǎo)航天線接收端的安裝位置直接影響到接收到的衛(wèi)星信號強弱，因此選擇正確的安裝位置是十分重要的。通常有以下部位較為適合導(dǎo)航天線接收端的安裝。
(1)安裝在儀表臺內(nèi)，如中控上部蓋板下面，如圖9所示。

這種安裝方法很簡單，揭開中控上部的蓋板，GPS天線接收面應(yīng)該朝天空方向( 就是黑色塑料殼朝上)，貼參數(shù)標(biāo)簽的那一面應(yīng)該朝下 ，用雙面膠粘在距離前擋風(fēng)玻璃較近的那個構(gòu)件上，能蓋上蓋板就行了。
這種安裝方式，優(yōu)點是隱蔽美觀，缺點是天線被儀表臺材質(zhì)與放置物體遮擋，接收信號可能會差一點。前擋風(fēng)玻璃的貼膜一定不要選擇有 金屬顆粒的膜。有些膜加有金屬顆粒，主要是提高膜的抗紫外線的能力，這樣的膜是會影響導(dǎo)航天線接收衛(wèi)星信號的。
(2)安裝在前擋風(fēng)玻璃和儀表臺交界處右角(或左角)，如圖10所示。走線從中控朝右穿，拆掉副駕側(cè)最右邊的塑料板，拉出來，把饋線卡在A柱和副駕平臺的縫隙里，用雙面膠把接收端粘貼固定在儀表臺右角。這樣安裝，優(yōu)點是接收信號很好，缺點是不夠美觀。

(3)安裝在中央控制臺的空調(diào)出風(fēng)口位置上部，用雙面膠粘在面板下，如圖11所示。

(4)安裝在右A柱(或左A柱)內(nèi)，如圖12所示。

取下右A柱的內(nèi)飾板，將天線的接收端吸阡在右A柱鐵板上。大多需要經(jīng)過多次調(diào)整吸附的位置，并測試，才能找到信號最好的位置(一般是A柱里的中段或中下段位置，信號是最好的)。裝回A柱的蓋板后再測試。
接收端安裝在A柱內(nèi)，優(yōu)點是隱蔽美觀，缺點是接收面沒有正朝向天空，A柱是金屬的有屏蔽作用，接收信號的效果明顯不如安裝在中控.上部蓋板上。注意一點，有些車型在A柱上安裝有安全氣囊，對于這些車型，A柱不宜安裝導(dǎo)航天線，導(dǎo)航天線的走線可能會有安全隱患。
導(dǎo)航天線的接收端除以上幾種安裝位置外，還有其他一些安裝位置，如安裝在手套箱內(nèi)、安裝在座椅下，都是很常見的，部分安裝在頂棚上面或者安裝在車內(nèi)后視鏡座里，也有一些安裝在導(dǎo)航主機的后邊，等等。
4、車載導(dǎo)航天線的故障檢修方法
車載導(dǎo)航天線的故障通常表現(xiàn)為搜星慢、搜星少或收不到信號(顯示衛(wèi)星顆數(shù)為0)，如圖13所示。正常情況下搜星一般為7~10顆，有時會更多一些。

搜星慢或收不到信號除導(dǎo)航天線因素引起外，還可能由其他一些因素而引起，如搜星所處的環(huán)境不良貼膜( 指金屬膜)屏蔽接收信號.導(dǎo)航機(包括硬件和軟件)有問題等。檢修本故障時，可按以下步驟和方法進行。
4.1檢查是否為搜星環(huán)境不良
汽車行駛在橋底、隧道、車庫、高大的建筑物旁等一些屏蔽性環(huán)境里以及濃密的樹下，都會影響導(dǎo)航機接收衛(wèi)星信號?？梢园衍囬_到空曠的地方如果搜星恢復(fù)正常，那說明是搜星所處的環(huán)境因素導(dǎo)致的“假故障”。另外，天氣情況也會影響衛(wèi)星信號的接收，導(dǎo)航機在潮濕、云層很厚的情況接收到的衛(wèi)星信號會變?nèi)?，可以在天氣好時搜星試驗，便可排除這種可能性。如果不是因搜星環(huán)境、天氣的原因?qū)е滤研锹蚴詹坏叫盘枺瑒t進入下一步檢查。
4.2檢查是否為汽車貼膜(貼金屬膜)而引起的
如果汽車沒有貼膜時導(dǎo)航正常，而在貼膜后導(dǎo)航出現(xiàn)故障，那就要考慮貼的膜可能是金屬膜，對接收信號起了屏蔽作用。汽車貼金屬膜，一般前擋風(fēng)玻璃不貼。有些車，雖然前擋風(fēng)玻璃貼了金屬膜，但前擋風(fēng)玻璃正上方安裝車內(nèi)后視鏡的位置(那里一塊黑色的區(qū)域)是不能貼金屬膜的，所有車都一樣。如果全貼金屬膜，可以把膜刮開一個洞。
4.3檢查導(dǎo)航天線安裝位置是否不當(dāng)
檢查時，可以把天線接收端拿出車外吸附到車頂，如圖14所示，若可以正常搜星，那說明原來天線的接收器位置放置不好，如工作面沒有面向天空，或有金屬物遮擋，重新安放天線。如果仍然不能正常搜星，那有可能是導(dǎo)航天線接觸不良或者導(dǎo)航天線本身壞了，或者是導(dǎo)航主機有問題，需進一步檢查。

4.4檢查導(dǎo)航天線
導(dǎo)航天線接觸不良一般發(fā)生在導(dǎo)航天線連接端與導(dǎo)航主機GPS接口的連接處。需要將導(dǎo)航主機從儀表臺上面拆下來后，檢查導(dǎo)航天線與主機的連接，天線的連接端與主機GPS接口一定要擰緊，如圖15所示。

若導(dǎo)航天線與主機的連接沒有問題，則可能是導(dǎo)航天線不良。導(dǎo)航天線的體積小，信號電壓弱，用普通儀表無法測量，最好的方法就是換個新的導(dǎo)航天線試驗，或把導(dǎo)航天線插到別的能用的導(dǎo)航儀上試驗。
若更換導(dǎo)航天線后還是不能排除搜星慢、搜星少或收不到信號故障，那就要對導(dǎo)航主機(包括硬件和軟件)進行檢查了。
5、故障檢修實例
例1:一臺車載導(dǎo)航，之前導(dǎo)航一直很好，最近突然搜星很慢，有時需要半個多小時，搜到星數(shù)也不多，為3顆~4顆，還有丟星現(xiàn)象。分析與檢修:鑒于之前-直都好好的，初步分析為GPS天線脫落了。因為不想拆卸中控，所以首先把導(dǎo)航內(nèi)的地圖更新到最新版本后，還是搜不到星或很慢。
該車GPS天線接收端安裝在中控臺面的下面，首先用長十字螺絲刀把點煙器旁的儲物盒里面的固定螺釘拆下，再用撬板將面板拆下。取下面板，一眼就看到GPS天線接收端掉進里面了，而且接受面朝下，難怪搜星好慢。接收端原用帶有雙面膠的魔術(shù)貼固定，估計出廠時粘貼面沒有壓實，時間長了后脫落。把天線接收端拿出來隨便放在儀表臺上，幾秒種后8顆星，稍等會到了10顆，說明GPS天線本身沒有問題，是接收端脫落造成故障。
現(xiàn)在準(zhǔn)備把天線接收端安裝在右側(cè)A柱里面。打開副駕室門，把門框密封條拉下來，再把A柱飾板拆下來，A柱上面的那個卡扣不太好拆，可以先把A柱上的卡扣取下來(注意有個限位)，將接收端固定在右側(cè)A柱里面，粘牢(可考慮用扎帶固定，以防日久掉落)。實驗，搜星速度及數(shù)量很好。裝回A柱飾板后再試，一切恢復(fù)正常。
例2:一臺車載導(dǎo)航，導(dǎo)航天線藏在儀表盤里面，前擋風(fēng)玻璃貼有金屬膜，接收信號不好。分析與檢修:該車的導(dǎo)航天線藏在儀表盤里面，即在中控屏后面一點，接收信號本來就一般，加上前擋風(fēng)玻璃貼了金屬膜，接收信號就更不行了。
把導(dǎo)航天線接收端拿出來，安裝在前擋風(fēng)班璃正上方安裝車內(nèi)后視鏡的位置(因為那里一塊黑色的區(qū)域是不能貼金屬膜的，所有車都一樣)，如圖16所示。先用雙面膠粘，再粘接收端，注意接收面必須朝外。然后，通過A柱內(nèi)飾板里面走線，走回儀表盤。安裝好后試驗，接收信號增強，導(dǎo)航精準(zhǔn)度也提高了。

例3:一臺車載導(dǎo)航機，啟動導(dǎo)航后顯示無衛(wèi)星信號(0顆星)。分析與檢修:該車采用北斗+GPS導(dǎo)航機，導(dǎo)航天線采用北斗+GPS天線，其接收端安在右側(cè)A柱里面，把接收端拿出來放在中控上面(前擋風(fēng)玻璃沒有貼膜)，還是無信號。檢查GPS接口連接無問題，懷疑導(dǎo)航天線有問題。用新的北斗+GPS天線更換后試驗，信號接收情況還很好，如圖17所示，確認(rèn)導(dǎo)航天線有故障。

首先測量饋線(同軸線)無斷路、短路現(xiàn)象。拆開天線接收端檢查，其電路主要由陶瓷平板天線、2塊LNA低噪聲放大器芯片AT2659S和少量的外接元件組成，實物圖參見圖4~圖7，實繪其電路如圖18所示。

給同軸線外加3V直流電壓，測得Q1、Q2的⑥腳均為0V，而貼片電容C8兩端有3V電壓。檢查供電電路，發(fā)現(xiàn)R1(0Ω)虛焊。補焊后，加電測量，兩塊AT2659S的引腳電壓均正常。AT2659S引腳功能和電壓:①腳:RFIN，射頻輸入，0.84V;②、③腳:GND，接地，0V;④腳:RFOUT，射頻輸出，0.53V;G腳:SHDN#，工作(高電平)休眠(低電平 )，3V;⑥腳:VDD，電源，3V。重新裝好接收端，將導(dǎo)航天線連接到導(dǎo)航機，試機，故障排除。