整車(chē)EMC的GPS天線(xiàn)布置問(wèn)題

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

•    GPS測(cè)試限值    

  CISPR25中GPS L1頻段的測(cè)試限值為34dBuV/m（class1），測(cè)試距離是1m，測(cè)試頻段為1575.42MHz±8MHz。在探討布置距離之前，先講講34dBuV/m的來(lái)源。GPS衛(wèi)星信號(hào)到達(dá)地面的功率大致為-158.5dBW以上（-128.5dBmW），34dBuV/m=-72.9897dBmW（阻抗為50ohm,天線(xiàn)系數(shù)和線(xiàn)損設(shè)為0dB/m），可見(jiàn)該值（噪聲信號(hào)功率）遠(yuǎn)大于GPS信號(hào)的功率。下圖是GPS信號(hào)到達(dá)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(hào)功率與噪聲信號(hào)功率密度之比SNR為：-158.5dBW-（-175.03dBW/Hz）=16.53dBHz。根據(jù)下圖SNR強(qiáng)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(cè)試值為34dBuV/m，并且布置正對(duì)GPS天線(xiàn)1m的位置處，那么該零部件產(chǎn)生的噪聲將影響GPS的性能。因?yàn)樘幵谔炀€(xiàn)的遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，如果距離更近，場(chǎng)強(qiáng)將大于34dBuV/m，風(fēng)險(xiǎn)將增加。

同樣對(duì)于CISPR25中calss5的限值要求10dBuV/m的噪聲場(chǎng)強(qiáng)影響下，可以得到SNR為：36.53dBHz。一般設(shè)計(jì)中要求GPS信號(hào)的SNR大于30dBHz，可以得到在1m處能夠滿(mǎn)足該SNR的電場(chǎng)強(qiáng)度要求大致為：20dBuV/m。當(dāng)然這是正對(duì)GPS天線(xiàn)的方向，我們將此最?lèi)海ǎ┝?/span>的工況延申到零部件的布置要求當(dāng)中，既：零部件布置在正對(duì)GPS天線(xiàn)處距離為1m時(shí)，需要在GPS頻段的測(cè)試值小于等于20dBuV/m，則能夠滿(mǎn)足GPS載噪比的要求。零部件布置在正對(duì)GPS天線(xiàn)處距離為50cm時(shí)，需要在GPS頻段的測(cè)試值小于等于14dBuV/m，則能夠滿(mǎn)足GPS載噪比的要求。零部件布置在正對(duì)GPS天線(xiàn)處距離為10cm時(shí)，需要在GPS頻段的測(cè)試值小于等于0dBuV/m，則能夠滿(mǎn)足GPS載噪比的要求。零部件布置在正對(duì)GPS天線(xiàn)處距離為5cm時(shí)，需要在GPS頻段的測(cè)試值小于等于-6dBuV/m，則能夠滿(mǎn)足GPS載噪比的要求。更小的距離已不處于遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，并將對(duì)GPS天線(xiàn)形成直接遮擋。

按照以上距離對(duì)GPS天線(xiàn)周?chē)贾眠M(jìn)行評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)是非常小的，如果零部件不是布置在GPS天線(xiàn)的正對(duì)面，以上評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)則更小，建議采用仿真的手段進(jìn)行分析。使用零部件的測(cè)試值導(dǎo)入作為GPS天線(xiàn)的干擾源，仿真得到天線(xiàn)接收的哦功率，能夠更精確的評(píng)估零部件布置位置對(duì)GPS天線(xiàn)的影響。