干渉はどこから来るのか?

この"-130 dBm"値の重要性を過小評価する人も多い.別の観点から見ると,この信号は熱騒音床 (-174 dBm/Hz) 以上のわずかな上昇に過ぎない.標準ではない高速エッジでさえも,正しく制御されていない帰還経路,または"空中地面"の数センチメートルのセクションでさえ,この周波数帯でGNSS信号よりも数倍強いエネルギーを生成することができます.このエネルギーがアンテナチェーンに結合すると接着機のフロントエンドは 識別能力が欠けていて ただ無差別に 増幅しますポジショニング・ドリフと 衛星の取得が遅いことに関連する多くの問題は 基本的に衛星の性能が悪いことではない板が覆い隠している結果です"

DC/DC スイッチング 電源 (第一の脅威)

スイッチング周波数:数百 kHz しかし,多くのハーモニックが存在する.

1.5GHzくらいまで上がります

典型的なパス:

DC/DC変換器 → パワーリップ → 地面抵抗器 → アンテナワイヤ → GNSS フロントエンド

多くの人は誤って"数百千Hzのスイッチ周波数で 1.5 GHzに影響を与えることは不可能だ"と信じている. これは一般的な誤解です.切断ノードで非常に高い dv/dt にあります理論上,理想の正方形波には無限数のハーモニックがありますが,実際は制限されています.この範囲をGHzレベルまで拡張することは驚くことではありませんさらに,SWノードの面積が大きすぎたり,ループ経路が緩やかになり,または地面への帰還経路が長すぎると,この高周波コンポーネントは,寄生容量によって,ボード全体またはワイヤリングハーネスに連結することができます."電源問題"のように見えるものは 実際には RF 干渉の源になります

• L1:1575.42 MHz (最もよく使われます)
• L2 について1227.6 MHz
• L5 について1176.45 MHz

1) 干渉はどこから来るのか? (多くの人はこれを誤解しています)

DC/DC スイッチング 電源 (第一の脅威)

スイッチング周波数:数百 kHz しかし,多くのハーモニックが存在する.

1.5GHzくらいまで上がります

典型的なパス:

DC/DC変換器 → パワーリップ → 地面抵抗器 → アンテナワイヤ → GNSS フロントエンド

(2) について 高速インターフェース (MIPI/USB/SerDes)

高速インターフェースは 通常電磁放射線のほとんどを消す 差分信号を使用します

下のポイントは,不適切なコネクタまたはケーブルレイアウト,不適切な設計,不平等な差異ルートを原因で,地上の飛行機ectの割引,それはGNSSアンテナ,RFケーブル,またはLNAにGPS受信機を小さくする.

(3) についてデジタルノイズ,地面帰還経路の問題

場所がきれいじゃない リフルックス経路が乱れている

違いモード → 共通モード → アンテナに送信

ヒント: この種の問題は"明確な構成要素源"がないため,診断するのが最も難しいものです.設計の悪いゾーニング,異なるモジュール間の共有回帰経路,またはインターフェースの地参照の急激な変化は,すべて高周波回帰電流を回路に追い込む可能性があります.回帰経路の長さが増加するとループの面積が大きいほど,放射能が強い.したがって,経路の不対称性により,最初は微分モードの信号でさえ,共通モードに移行し,最終的にアンテナやケーブルを通して放射される.

なぜGPSは 干渉されたときに 全く役に立たないのでしょうか?

LNAは最前線に位置しています

LNA (Low Noise Amplifier) の設計目標は,可能な限り少量の追加のノイズを導入しながら,非常に弱い信号を増幅することです.しかし,重要な欠点があります."信号"と"干渉"を区別できない十分な振幅を持つ信号は 共に増幅されます.LNA に侵入する強い干渉は,圧縮とインターモジュレーションなどの非線形効果を引き起こす可能性があります.つまり,信号がLNAに入ると,後のフィルタリングプロセスを通して信号の品質を完全に回復することはほぼ不可能になります.

結果: 有用な信号が遮断される 位置漂移 / 星喪失

運転の際には 典型的な現象がいくつか見られます 長い冷却開始時間 位置位置の精度が急激に低下し 静止しているときに車両の位置が漂流し特定の方向での信号が特に弱くこの問題は,弱信号だけでなく,信号とノイズ比が低下したことから生じます. 干渉レベルがGNSS信号強度に近づいたり超えたりすると,受信機は対応するピークを誤って解釈する可能性があります位置計算が不安定になる.

"干渉 に 抵抗 する"方法 (根本 的 な 解決策)

"エントリーポイント" (最も効果的) を探すことで始めます

SAW/BAWフィルターを追加する (オプション)

機能:

SAW/BAWフィルターの価値は,その"選択性",特にバンド外抑制能力にある.高品質のGNSSフィッターは,パスバンドの近くで最小限の損失を示しますが,バンドの外では数万 dBの抑制を提供します..

これは,GNSS以外の周波数帯からの干渉の大半がLNAに到達する前に弱体化することを意味します.このステップは,しばしばパフォーマンス品質の問題ではなく,すべてまたは何もありませんフィルターの欠如は LNA に処理するノイズを 効果的に残します

エンジニアリングの優先事項:

L1 必要な 追加 必要

L1+L5はもっと複雑で ダブルフィルターが必要です

LNAはアンテナの近くにある必要があります.

GNSS信号が弱すぎる

ラジオ周波数リンクにおける重要な概念は"ノイズ・フィギュア・カスケディング"です.単純に言えば,次の段階の損失は,前の段階によって増幅されます.例えば,アンテナとLNAの間のケーブルの断面が 1 〜 2 dBの損失を伴う場合この損失は,システムの騒音値に直接貢献し,本質的に弱い信号の一部を効果的に侵食します.LNAをアンテナに近い位置に配置し,早期に増幅することで,後の損失の影響が大幅に減少します.自動車のアンテナの多くはアクティブアンテナとして設計されています.

正しいステップ:

アンテナ→ LNA (タッチ)→フィルター→裏側

アンテナの電源は清潔でなければならない (あなたのプロジェクトの重要な要件)

カメラ電源/メイン電源 騒音の干渉はGNSSシステムの電源に影響を与える.

GNSSアンテナ,特にアクティブアンテナは,通常,同軸または専用ラインによる電源供給を必要とする.適切なフィルタリングなしで,電源がシステムの直流/直流変換器から直接供給されている場合, 切り替えノイズはアンテナの電源線に沿って直接伝播し,電源ピンを通してLNAに入ることができます. このような干渉と信号経路は共通の起源を持っています.引き裂きが困難になるこの経路を通過してフロントエンド回路を汚染する電源ノイズの結果です.

単一のLDOで電源供給 / 直流/直流を使用しないでください.

πタイプフィルタリング:パワー→L→C→GNSS

GPSに関する多くの問題は 実は電源の問題に関連しています

共通モードの干渉を防ぐ必要があります:

磁石珠のコンモンモードインダクタ

適用場所:

アンテナケーブル 入力:

コモンモードの経路を遮断する システム内の高周波ノイズが 寄生カプリング経由でアンテナケーブルにそれは局所的な問題ではなく,大きな回路としてケーブルを通して広がります共同モードインダクタの役割は,この経路に沿って高周波インペダントを増加させ,それによってノイズが効果的に侵入または退出するのを防ぐことです.標準的なLCフィルタリングとは根本的に異なるアプローチである..

PCB レイアウト (最も簡単に見過ごされる) キーポイント:

GNSS 地域独立

DC/DC変換に頼らない.高速道路に頼らない.

高周波の干渉は主に電気と磁場を通して結合します.距離が近いほど,表面面積が大きいほど,結合が強くなるほど. GNSS エリアを高騒音源 (DC/DC 変換機,モータードライバ,高速インターフェースなど) から分離することで,結合経路を大幅に削減できます.多くの場合,単に部品の位置変更は 複数の部品を追加するよりも効果的です.

地平面の連続性は直接帰路を決定します.GNSSエリアの下の地面が切断された場合,帰路は回路を走る必要があります.より大きなループエリアを作り出し,それによって放射線と共通モード変換の確率を増やす特に,アンテナのフィードラインの下では連続的な地面参照が確保されなければならない.そうでなければ,相当インピーダンスは変化し,マッチングに影響を与える可能性があります.

アンテナルーティング

内部50Ω

できるだけ短く

阻力制御は反射だけでなく 信号の整合性や 騒音の結合にも影響します接着アンテナとして作用し,干渉をもたらす可能性が高い実際の設計では,不要な経路を避け,高速線から遠ざけ,隔壁を横断するエリアを避けます.これらの詳細はすべてGNSSの性能に直接影響します.

GNSSは"弱い信号"ではなく,単に"自分の行動によって損なわれやすい"

GNSSの問題の多くは,結局のところ"貧しい外部環境"から生じません.システム内で発生する不必要なノイズで 特定の周波数帯で 不適切な経路結合によって 受信チェーンに伝播します3つの主要な設計アプローチ―経路制御,スペクトルマッチング,フロントエンド保護―を通じてこれらの課題に対処することで,GNSSシステムの安定性が著しく向上することができる.実際の難しさは 部品を足すことではありません設計段階において,これらの問題を特定し,解決すること.