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整車EMC的GPS天線布置問題

更新時間:2024-11-04      點擊次數:823

上一次分析了GPS導航的基本原理,本次和大家探討下GPS天線布置在距離零部件多少距離下是能夠被接受的。。

  •    GPS測試限值    

  CISPR25中GPS L1頻段的測試限值為34dBuV/m(class1),測試距離是1m,測試頻段為1575.42MHz±8MHz。在探討布置距離之前,先講講34dBuV/m的來源。GPS衛星信號到達地面的功率大致為-158.5dBW以上(-128.5dBmW),34dBuV/m=-72.9897dBmW(阻抗為50ohm,天線系數和線損設為0dB/m),可見該值(噪聲信號功率)遠大于GPS信號的功率。下圖是GPS信號到達地球的功率和自然界熱噪聲的比較圖。在2MHz帶寬下,噪聲的功率密度為:-72.9897dBmW=-102.9897dBW=-175.03dBW/Hz(RBW為9kHz的情形下)。得到GPS信號功率與噪聲信號功率密度之比SNR為:-158.5dBW-(-175.03dBW/Hz)=16.53dBHz。根據下圖SNR強度要求,16.53dBHz基本處在臨界的范圍。所以如果某零部件在GPS L1頻段的測試值為34dBuV/m,并且布置正對GPS天線1m的位置處,那么該零部件產生的噪聲將影響GPS的性能。因為處在天線的遠場區,如果距離更近,場強將大于34dBuV/m,風險將增加。

整車EMC的GPS天線布置問題

整車EMC的GPS天線布置問題

同樣對于CISPR25中calss5的限值要求10dBuV/m的噪聲場強影響下,可以得到SNR為:36.53dBHz。一般設計中要求GPS信號的SNR大于30dBHz,可以得到在1m處能夠滿足該SNR的電場強度要求大致為:20dBuV/m。當然這是正對GPS天線的方向,我們將此最惡()劣的工況延申到零部件的布置要求當中,既:零部件布置在正對GPS天線處距離為1m時,需要在GPS頻段的測試值小于等于20dBuV/m,則能夠滿足GPS載噪比的要求。零部件布置在正對GPS天線處距離為50cm時需要在GPS頻段的測試值小于等于14dBuV/m,則能夠滿足GPS載噪比的要求。零部件布置在正對GPS天線處距離為10cm時,需要在GPS頻段的測試值小于等于0dBuV/m,則能夠滿足GPS載噪比的要求。零部件布置在正對GPS天線處距離為5cm時,需要在GPS頻段的測試值小于等于-6dBuV/m,則能夠滿足GPS載噪比的要求。更小的距離已不處于遠場區,并將對GPS天線形成直接遮擋。

按照以上距離對GPS天線周圍布置進行評估風險是非常小的,如果零部件不是布置在GPS天線的正對面,以上評估風險則更小,建議采用仿真的手段進行分析。使用零部件的測試值導入作為GPS天線的干擾源,仿真得到天線接收的哦功率,能夠更精確的評估零部件布置位置對GPS天線的影響。

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