간섭은 어디서 오는가? (많은 사람들이 잘못 알고 있음)

많은 사람들이 이 "-130dBm" 값의 중요성을 과소평가합니다. 다른 관점에서 보면 이 신호는 열 잡음 플로어(-174dBm/Hz)보다 약간만 증가한 것일 뿐입니다. 즉, 보드의 비표준 고속 에지, 부적절하게 제어된 복귀 경로 또는 심지어 "공중 지면"의 몇 센티미터 섹션이라도 이 주파수 대역에서 GNSS 신호보다 몇 배 더 강한 에너지를 생성할 수 있습니다. 이러한 에너지가 안테나 체인에 결합되면 수신기의 프런트 엔드에는 식별 기능이 부족하고 모든 것을 무분별하게 증폭시킵니다. 포지셔닝 드리프트 및 느린 위성 획득과 관련된 많은 문제는 근본적으로 위성 성능 저하로 인한 것이 아니라 보드 자체를 덮고 있기 때문에 발생합니다."

DC/DC 스위칭 전원 공급 장치(제1의 위협)

스위칭 주파수: 수백 kHz 그러나 많은 수의 고조파가 존재합니다.

약 1.5GHz까지 올라갈 수 있습니다.

일반적인 경로:

DC/DC 변환기 → 전력 리플 → 접지 저항 → 안테나 선 → GNSS 프런트엔드

많은 사람들은 "단 몇 백 kHz의 스위칭 주파수로는 1.5 GHz에 영향을 미치는 것이 불가능하다"고 잘못 생각합니다. 이는 일반적인 오해입니다. 실제 문제는 스위칭 노드의 dv/dt가 극도로 높다는 데 있습니다. 즉, 가장자리가 가파를수록 스펙트럼 공간이 더 넓어집니다. 이론적으로 이상적인 구형파에는 무한한 수의 고조파가 포함됩니다. 실제로는 제한되어 있지만 이 범위를 GHz 수준으로 확장하는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 또한 SW 노드 영역이 지나치게 크거나 루프 경로가 느슨하거나 접지 반환 트레이스가 지나치게 긴 경우 이러한 고주파 구성 요소는 기생 커패시턴스를 통해 전체 보드 또는 배선 하네스에 연결될 수 있습니다. "전원 공급 장치 문제"로 보이는 것이 실제로는 RF 간섭의 원인이 됩니다.

• L1:1575.42MHz(가장 자주 사용됨)
• L2:1227.6MHz
• L5:1176.45MHz

1) 간섭은 어디서 오는가? (많은 사람들이 이것을 잘못 이해하고 있음)

DC/DC 스위칭 전원 공급 장치(제1의 위협)

스위칭 주파수: 수백 kHz 그러나 많은 수의 고조파가 존재합니다.

약 1.5GHz까지 올라갈 수 있습니다.

일반적인 경로:

DC/DC 변환기 → 전력 리플 → 접지 저항 → 안테나 선 → GNSS 프런트엔드

2) 고속 인터페이스(MIPI/USB/SerDes)

고속 인터페이스는 일반적으로 대부분의 전자기 복사를 상쇄하는 차동 신호를 사용합니다.

아래 사항은 부적절한 커넥터 또는 케이블 레이아웃, 열악한 설계, 불평등한 차동 라우팅, 할인된 접지면 등으로 인해 GNSS 안테나, RF 케이블 또는 LNA에 연결되어 GPS 수신기를 감소시킬 수 있습니다.

3)디지털 노이즈, 접지 복귀 경로 문제

장소가 깨끗하지 않습니다. 역류 경로가 혼란스러워짐

차동 모드 → 공통 모드로 변환 → 안테나로 전송

팁: 이러한 유형의 문제는 "명확한 구성 요소 소스"가 없기 때문에 진단하기 가장 어려운 경우가 많습니다. 분할된 접지면과 같은 요소,잘못 설계된 구역화, 여러 모듈 간의 공유 반환 경로 또는 인터페이스의 접지 기준의 급격한 변경으로 인해 고주파수 반환 전류가 우회하게 될 수 있습니다. 복귀 경로 길이가 증가하면 효과적으로 더 큰 루프 영역이 생성됩니다. 즉, 루프 영역이 클수록 방사 능력이 더 강해집니다. 결과적으로 원래 차동 모드 신호라도 경로 비대칭으로 인해 공통 모드로 전환되고 궁극적으로 안테나나 케이블을 통해 방사될 수 있습니다.

GPS가 방해를 받으면 GPS가 완전히 쓸모 없게 되는 이유는 무엇입니까?

LNA는 맨 앞에 위치합니다.

LNA(저잡음 증폭기)의 설계 목표는 극도로 약한 신호를 증폭하면서 추가 잡음을 최대한 줄이는 것입니다. 그러나 "신호"와 "간섭"을 구분할 수 없다는 심각한 단점이 있습니다. 통과대역 내에 있거나 진폭이 충분한 모든 신호는 함께 증폭됩니다. 더 중요한 것은 LNA에 유입되는 강한 간섭으로 인해 압축 및 상호 변조와 같은 비선형 효과가 유발되어 효과적인 신호가 더욱 오염될 수 있다는 것입니다. 즉, 신호가 LNA에 들어가면 후속 필터링 프로세스를 통해 신호 품질을 완전히 복원하는 것이 거의 불가능해집니다.

결과 : 유용한 신호는 위치 표류 / 별 손실을 익사시킵니다.

실제 작동에서는 콜드 스타트 ​​시간 연장, 위치 정확도의 급격한 저하, 정지 시 차량 위치 표류, 특정 주행 방향 중 특히 약한 신호 등 몇 가지 일반적인 현상을 관찰하게 됩니다. 이러한 문제는 약한 신호뿐만 아니라 감소된 신호 대 잡음비에서도 발생합니다. 간섭 수준이 GNSS 신호 강도에 접근하거나 초과하면 수신기가 해당 피크를 잘못 해석하여 위치 계산이 불안정해질 수 있습니다.

"간섭을 거의 저항하지 않는" 방법(핵심 솔루션)

"진입점"을 해결하는 것부터 시작하세요(가장 효과적).

SAW/BAW 필터 추가(선택 사항)

기능:

SAW/BAW 필터의 가치는 "선택성", 특히 대역 외 억제 기능에 있습니다. 고품질 GNSS 필터는 통과 대역 근처에서 최소한의 손실을 나타내지만 대역 외부에서는 수십 dB의 억제 기능을 제공합니다.

이는 비GNSS 주파수 대역의 대부분의 간섭이 LNA에 도달하기 전에 감쇠된다는 것을 의미합니다. 차량 시스템의 복잡한 전자기 환경에서 이 단계는 종종 성능 품질의 문제라기보다는 전부 아니면 전무를 결정합니다. 필터가 없으면 처리를 위해 모든 잡음이 LNA에 전달됩니다.

우선순위에 대한 엔지니어링 제안:

L1 필요 추가 필요

L1+L5는 더 복잡하므로 이중 필터가 필요합니다.

LNA는 안테나 가까이에 위치해야 합니다.

GNSS 신호가 너무 약합니다

무선 주파수 링크의 중요한 개념은 "잡음 지수 계단식"입니다. 간단히 말해서, 후속 단계의 손실은 이전 단계의 손실로 인해 증폭됩니다. 예를 들어, 안테나와 LNA 사이의 케이블 섹션에서 1~2dB의 손실이 발생하는 경우 이 손실은 시스템의 잡음 지수에 직접적으로 영향을 미치며 본질적으로 약한 신호의 일부를 효과적으로 약화시킵니다. 그러나 LNA를 안테나 가까이에 배치하고 초기에 이득을 높이면 후속 손실의 영향이 크게 줄어듭니다. 이것이 바로 많은 자동차 안테나가 능동 안테나로 설계되는 이유입니다.

올바른 단계:

안테나→ LNA(터치)→필터→뒷면

안테나 전원 공급 장치는 깨끗해야 합니다(프로젝트의 핵심 요구 사항).

카메라 전원 공급 장치/주 전원 공급 장치 잡음 간섭은 GNSS 시스템의 전원 공급 장치에 영향을 미칩니다.

GNSS 안테나, 특히 능동형 안테나에는 일반적으로 동축 또는 전용선을 통한 전원 공급이 필요합니다. 적절한 필터링 없이 시스템의 DC/DC 컨버터에서 전원 공급 장치를 직접 공급받는 경우 스위칭 잡음은 안테나 전력선을 따라 직접 전파되어 전원 핀을 통해 LNA로 들어갈 수 있습니다. 이러한 간섭 및 신호 경로는 공통 기원을 공유하므로 후속 분리가 어려워집니다. RF 관련 결함으로 보이는 많은 문제는 궁극적으로 이 경로를 통해 프런트엔드 회로를 오염시키는 전력 노이즈로 인해 발생합니다.

단일 LDO로 전원 공급 / DC/DC를 직접 사용하지 않음

π유형 필터링:힘→L→C→GNSS

많은 GPS 관련 문제는 실제로 전원 공급 장치 문제와 관련이 있습니다.

공통 모드 간섭을 방지해야 하는 경우는 다음과 같습니다.

공통 모드 인덕터, 자기 비드

신청 위치:

안테나 케이블 입구:

여기서 핵심은 공통 모드 경로를 차단하는 것입니다. 시스템 내의 고주파 잡음이 기생 결합을 통해 안테나 케이블에 들어가면 더 이상 국지적인 문제가 아니며 케이블을 통해 큰 회로로 퍼집니다. 공통 모드 인덕터의 역할은 이 경로를 따라 고주파수 임피던스를 증가시켜 잡음이 효과적으로 들어오거나 나가는 것을 방지하는 것입니다. 그 기능은 신호를 필터링하는 것이 아니라 전류 경로의 형성을 제한하는 것입니다. 이는 기존 LC 필터링과 근본적으로 다른 접근 방식입니다.

PCB 레이아웃(가장 쉽게 간과됨) 핵심 사항:

GNSS 지역 독립성

DC/DC 변환에 의존하지 마십시오. &고속도로에 의존하지 마십시오.

공간적 격리는 본질적으로 결합을 감소시킵니다. 고주파 간섭은 주로 전기장과 자기장을 통해 결합됩니다. 거리가 가까울수록 표면적이 클수록 결합력이 강해집니다. GNSS 영역을 높은 잡음 소스(예: DC/DC 변환기, 모터 드라이버 및 고속 인터페이스)에서 분리하면 결합 경로를 크게 줄일 수 있습니다. 대부분의 경우 단순히 구성 요소를 "재배치"하는 것이 여러 구성 요소를 추가하는 것보다 더 효과적입니다.

접지면 연속성은 복귀 경로를 직접적으로 결정합니다. GNSS 영역 아래의 접지가 차단되면 반환 전류가 우회하게 되어 더 큰 루프 영역이 생성되고 그에 따라 복사 및 공통 모드 변환 가능성이 높아집니다. 특히, 안테나 급전선 아래에 연속적인 접지 기준이 보장되어야 합니다. 그렇지 않으면 등가 임피던스가 변경되어 매칭에 영향을 미칠 수도 있습니다.

안테나 라우팅

이내에50Ω

최대한 짧게

임피던스 제어는 반사뿐만 아니라 신호 무결성 및 노이즈 커플링에도 영향을 미칩니다. 트레이스가 길수록 손실이 커지고 "수신 안테나" 역할을 하여 간섭이 발생할 가능성이 높아집니다. 실제 설계에서는 불필요한 비아를 피하고, 고속선에서 멀리하고, 파티션 영역을 교차하지 않도록 하십시오. 이러한 세부 사항은 모두 GNSS 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.

GNSS는 "약한 신호"가 아닙니다. 그것은 단순히 "자신의 행동으로 인해 타협되기에는 너무 취약합니다.

많은 GNSS 문제는 궁극적으로 "불량한 외부 환경"에서 발생하는 것이 아니라 특정 주파수 대역에서 시스템 내에서 생성되어 부적절한 경로 결합을 통해 수신 체인으로 전파되는 원치 않는 소음에서 발생합니다. 경로 제어, 스펙트럼 일치, 프런트 엔드 보호라는 세 가지 주요 설계 접근 방식을 통해 이러한 문제를 해결함으로써 GNSS 시스템의 안정성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 실제 어려움은 구성 요소를 추가하는 것이 아니라 설계 단계에서 이러한 문제를 식별하고 해결하는 데 있습니다.