Откуда берутся помехи? (Многие люди ошибаются)

Многие люди недооценивают значение этого значения "-130 дБм".даже нестандартный высокоскоростной край на вашей доске, неправильно контролируемый путь возвращения или даже несколько сантиметров отрезка "воздушной земли" может генерировать энергию в этой частотной полосе, которая во много раз сильнее, чем сигнал GNSS.Как только такая энергия соединяется в цепочку антенны, фронт-энд приемника не имеет никакой способности различения и просто усиляет все это без разбора.Многие проблемы, связанные с дрейфом позиционирования и медленным приобретением спутников, не связаны в основном с плохой производительностью спутников., но скорее результат от доски "крывая себя."

DC/DC коммутационный источник питания (угроза номер один)

Частота переключения: сотни кГц.

Вы можете подняться до 1,5 ГГц.

Типичный путь:

Преобразователь постоянного тока/ постоянного тока → Силовая волна → Наземный резистор → Провод антенны → GNSS front-end

Многие люди ошибочно полагают, что "при частоте переключения всего несколько сотен кГц, невозможно повлиять на 1,5 ГГц" – это распространенное заблуждение.Реальная проблема заключается в чрезвычайно высоком dv/dt на коммутационных узловТеоретически идеальная квадратная волна содержит бесконечное количество гармоний; хотя на практике она ограничена,расширение этого диапазона до уровней ГГц не удивительноКроме того, если площадь узла SW чрезмерно велика, пути петли свободны или пути возвращения на землю слишком длинны,Эти высокочастотные компоненты могут соединяться со всей панелью или даже проводкой через паразитарную емкостьТо, что выглядит как "проблема с питанием", на самом деле становится источником радиочастотных помех.

• L1:1575.42 МГц ((наиболее часто используется
• L2:12270,6 МГц
• L5:1176.45 МГц

1) Откуда берутся помехи? (Многие ошибаются)

DC/DC коммутационный источник питания (угроза номер один)

Частота переключения: сотни кГц.

Вы можете подняться до 1,5 ГГц.

Типичный путь:

Преобразователь постоянного тока/ постоянного тока → Силовая волна → Наземный резистор → Провод антенны → GNSS front-end

2) Высокоскоростные интерфейсы (MIPI/USB/SerDes)

Высокоскоростные интерфейсы используют дифференциальные сигналы, которые обычно отменяют большую часть электромагнитного излучения.

Для нижеприведенной точки, вызванной неправильным соединителем или кабельной планировкой, плохой конструкцией, неравномерным дифференциальным маршрутизацией, дисконтированными наземными плоскостями и т.д., он может быть встроен в антенну GNSS, радиочастотный кабель или LNA,уменьшающий приемник GPS.

3)Цифровой шум, проблемы с маршрутом возвращения на Землю.

Место не чисто, рефлюкс беспорядочен.

Дифференциальный режим → Преобразование в общий режим → Отправка на антенну

Советы: этот тип проблемы часто является самым сложным для диагностики из-за отсутствия "ясного источника компонента".Плохо спроектированное зонирование, общие пути возврата между различными модулями или резкие изменения наземного отсчета на интерфейсах могут заставить высокочастотные обратные токи совершать обходы.Когда длина пути возвращения увеличивается, это эффективно создает большую область петли, чем больше область петли, тем сильнее радиационная способность.даже изначально дифференциальные сигналы могут переходить в общий режим из-за асимметрии пути и в конечном итоге излучаться через антенны или кабели

Почему GPS становится совершенно бесполезным, когда ему мешают?

ЛНА расположена на самом фронте.

Цель разработки LNA (Low Noise Amplifier) заключается в усилении чрезвычайно слабых сигналов при максимально малом дополнительном шуме.Он не может отличить "сигнал" от "интерференции".Любой сигнал в пропускной полосе или с достаточной амплитудой будет усилен вместе.сильные помехи, входящие в LNA, могут вызвать нелинейные эффекты, такие как сжатие и интермодуляцияДругими словами, как только сигнал попадает в LNA, становится практически невозможным полностью восстановить его качество с помощью последующих процессов фильтрации.

Результат: полезные сигналы заглушаются. Дрейф по положению / потеря звезды.

В практической эксплуатации вы увидите несколько типичных явлений: длительное холодное время запуска, внезапное ухудшение точности позиционирования, дрейф позиции транспортного средства при неподвижности,и особенно слабые сигналы во время определенного движенияЭти проблемы возникают не только из-за слабых сигналов, но и из-за сниженного соотношения сигнала к шуму.Приемники могут неправильно интерпретировать соответствующие пики, что приводит к нестабильным расчетам позиционирования.

Как "с трудом противостоять вмешательству" (основное решение)

Начните с обращения к "точке входа" (наиболее эффективно)

Добавление фильтра SAW/BAW (необязательно)

Функция:

Ценность фильтров SAW/BAW заключается в их "селективности", в частности в их возможности подавления вне полосы.Высококачественный монтажник GNSS демонстрирует минимальные потери вблизи проходной полосы, но обеспечивает десятки дБ подавления за пределами полосы.

Это означает, что большинство помех из не-GNSS частотных полос ослабляется до достижения LNA.Этот шаг часто делает все или ничего, а не вопрос качества работыОтсутствие фильтра фактически оставляет весь шум на LNA для обработки.

Инженерное предложение о приоритете:

L1 необходимо добавить необходимо

L1+L5 сложнее, нужен двойной фильтр.

LNA должна быть расположена рядом с антенной.

Сигнал ГНСС слишком слабый

Ключевым понятием в радиочастотных связях является "каскадное число шума". Проще говоря, потери на последующих стадиях усиливаются предыдущими.если на участке кабеля между антенной и LNA возникает потеря 1 ‰ 2 дБ, эта потеря напрямую способствует шуму системы, эффективно разрушая часть по своей сути слабого сигнала.Постановка LNA вблизи антенны и увеличение ее прибыли на ранней стадии значительно снижает влияние последующих потерь.Именно поэтому многие автомобильные антенны предназначены как активные антенны.

Правильные шаги:

Антенна→ LNA ((прикосновение)→фильтр→позади

Силовое питание антенны должно быть чистым (основное требование для вашего проекта)

Электроснабжение камеры / Основное электроснабжение Шум влияет на питание систем GNSS.

Антенны GNSS, особенно активные антенны, обычно требуют питания через коаксиальные или выделенные линии.Если источник питания поставляется непосредственно из преобразователя постоянного тока/ постоянного тока системы без надлежащей фильтрации, переключающий шум может распространяться непосредственно вдоль линии питания антенны и входить в LNA через питательные булавы.что делает последующую разлуку сложнойМногие проблемы, которые, по-видимому, связаны с радиочастотными сбоями, в конечном итоге возникают из-за шума от питания, загрязняющего переднюю цепь через этот путь.

Подача питания от одного LDO / Не используйте напрямую постоянный ток / постоянный ток

πфильтрация типа:мощность→L→С→GNSS

Многие проблемы с GPS на самом деле связаны с проблемами с питанием.

Необходимо предотвратить помехи общего режима:

Индуктор общего режима, магнитный шарик

Место применения:

Кабель антенны вход:

Как только высокочастотный шум в системе попадает в антенный кабель через паразитарное соединение,это перестает быть локализованной проблемой и распространяется через кабель как большая схемаРоль индуктора общего режима заключается в увеличении высокочастотного импеданса вдоль этого пути, тем самым предотвращая эффективное вхождение или выход шума.Обратите внимание, что его функция заключается не в фильтрации сигналов, а в ограничении формирования путей тока - принципиально отличающийся подход от обычного фильтрации LC.

Ключевые моменты PCB Layout (наиболее легко упускаемые из виду):

Региональная независимость GNSS

Не полагаться на преобразование постоянного тока / постоянного тока & Не полагаться на скоростную дорогу.

Высокочастотные помехи в основном связывают электрические и магнитные поля; чем ближе расстояние, тем больше площадь поверхности.чем сильнее сцепление. Отделяя область GNSS от источников высокого шума (таких как конвертеры постоянного тока / постоянного тока, драйверы двигателей и высокоскоростные интерфейсы) можно значительно сократить пути сцепления.просто “перемещение” компонентов более эффективно, чем добавление множества компонентов.

Непрерывность наземной плоскости напрямую определяет путь возврата.создание большей области петли и, таким образом, увеличение вероятности излучения и общего режима преобразованияВ частности, под линией питания антенны должна быть обеспечена непрерывная наземная ссылка; в противном случае эквивалентный импеданс изменится, что может даже повлиять на соответствие.

Маршрутизация антенны

Внутри50Ω

Как можно короче

Контроль импеданции влияет не только на отражения, но и на целостность сигнала и соединение шума.и тем больше вероятность того, что он будет действовать как “принимающая антенна” и вводить помехи.В самом проектировании, избегайте ненужных путей, держите их подальше от высокоскоростных линий и избегайте пересечения разделительных зон - все эти детали напрямую влияют на производительность GNSS.

GNSS - это не "слабый сигнал"; это просто "слишком уязвимо для того, чтобы быть скомпрометированы своими собственными действиями

Многие проблемы GNSS в конечном итоге не происходят из "плохой внешней среды," но скорее от нежелательного шума, генерируемого внутри системы на определенных частотных полосах, который распространяется в цепочку приема через неправильное соединение путиПринимая решения этих проблем с помощью трех ключевых подходов к проектированию - контроля маршрута, сопоставления спектра и защиты фронта - стабильность систем GNSS может быть значительно повышена.Настоящая трудность не в добавлении компонентов, но в выявлении и решении этих проблем на этапе проектирования.