物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中如何增強GNSS的信號_GNSS二級放大電路研發(fā)測試方案

01

物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中存在問題

GPS 產(chǎn)品在研發(fā)階段，為優(yōu)化GNSS產(chǎn)品定位性能，增加射頻二級放大電路，需要對產(chǎn)品進(jìn)行射頻測試以及外場實際測試，保證達(dá)到提升GNSS產(chǎn)品定位性能，縮短定位時間，從而降低設(shè)備工作功耗的效果。

02

該問題帶來的危害及影響

如果不在原有電路板上飛線測試射頻二級放大電路射頻性能，定位功能，不認(rèn)真制定測試方案，直接設(shè)計PCB，打板貼片，有可能導(dǎo)致電路無法到達(dá)預(yù)期要求，造成時間與金錢的浪費，導(dǎo)致項目開發(fā)時間的拖延。

03

解決方法

方法一

1、原理介紹

在原有的中科為AT6558R中科微芯片參考設(shè)計基礎(chǔ)上，增加射頻2級放大電路，射頻放大電路天線饋點外接頻譜儀，測試GNSS接收機的載噪比。

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2、方案詳情

2.1 按照上圖搭建測試環(huán)境，頻譜儀外接二級放大射頻電路天線饋點，按照下圖進(jìn)行設(shè)置

譜儀開機后進(jìn)入設(shè)置界面：

點擊“Peak”后光標(biāo)處在峰值的最高點：

點擊“View/Trace”進(jìn)入選項界面：點擊“Max Hold”最大保持

2.2 載噪比測試

No：載噪比（Carrier Noise Ratio），指的是在解調(diào)前的射頻信號功率與噪聲功率的比值，CNo(dB)= P_carrier(dBm)- P_noise(dBm)。CNo=174+SS-NF，它是可以直觀反映射頻鏈路好壞的一個參數(shù)。

GPS L1室外信號強度以-130dBm為參考值，按常溫下熱噪聲是-174dBm/HZ，那輸入SNR應(yīng)該是44dB。GNSS接收機方案是LNA+SAW+LNA的方案，按正常項目，一個濾波器的插損應(yīng)該是0.8dB左右，LNA的噪聲系數(shù)1左右，LNA的增益一般在10以上，算下來整個射頻通路的NF大概是2dB左右，所以輸出SNR應(yīng)該是在41-42dB。通常測試時CNo值受接地、線損等其他因素影響，在40dB左右即認(rèn)為正常。

由上圖可知，二級放大電路載噪比為38dB,由于整個射頻部分飛線測試，參數(shù)略小于理論計算的值，基本符合要求。下圖為未加二級放大電路設(shè)備的載噪比值

3、需要的測試設(shè)備或測試環(huán)境

3.1 3.3V直流電源

3.2 頻譜儀：Agilent E4402B

3.3 SMA頭射頻線

3.4待測GNSS接收機

方法二

1、原理介紹

在原有的中科為AT6558R中科微芯片參考設(shè)計基礎(chǔ)上，增加射頻2級放大電路，放大電路天線饋點外接陶瓷GNSS天線。GNSS接收機通過串口轉(zhuǎn)USB外接電腦，通過電腦上運行的串口調(diào)試助手，測試GNSS的定位功能。

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2、方案詳情

2.1按照上圖搭建測試環(huán)境，GNSS接收機上電，串口通過串口轉(zhuǎn)usb接電腦usb口。

2.2打開串口調(diào)試助手，觀察是否有有NMEA信息上報。

2.3.測試首次定位時間:TTFF與重捕獲時間r:Re-acquisition Tim，熱啟動時間。當(dāng)出現(xiàn)經(jīng)緯度信息時，可以確認(rèn)GPS定位功能正常。

TTFF：Time To First Fix，首次定位時間，主要有兩種啟動方式，分別為cold start冷啟動和hot start熱啟動。冷啟動定位時間為手機初次使用時、電池耗盡導(dǎo)致星歷信息丟失時、長時間處于關(guān)機狀態(tài)下啟動GNSS到能夠定位的時間。熱啟動定位時間指上次關(guān)機前的經(jīng)緯度、高度、當(dāng)前時間、年歷、星歷已知或距離上次關(guān)機時間非常短的情況下啟動GNSS到能夠定位的時間，主要測試GNSS接收機在有衛(wèi)星信息時再次啟動的時間。

Re-acquisition Time：重捕獲時間，是指在GNSS接收機短暫時間內(nèi)完全丟失GNSS信號之后，重新獲取GNSS信號的時間。用于模擬導(dǎo)航過程中經(jīng)過隧道等短暫無GNSS信號情況下的測試。

2.4記錄下初次上電到定位成功的時間，此時間為冷啟動時間。

2.5GNSS接收機斷電，30s內(nèi)上電，記錄下從上電到成功定位的時間，此時間為冷啟動時間。

2.6GNSS接收機接備用電池，主電源斷電30s以上，1h以下，記錄下從上電到成功定位的時間，此時間為熱氣的時間。

2.7對比兩種設(shè)計方案的參數(shù)如下表所示,可見射頻二級放大電路可以提供GNSS接收機冷啟動的定位時間。

3、需要的測試設(shè)備或測試

3.1 3.3V直流電源

3.2 測試電腦及串口轉(zhuǎn)usb數(shù)據(jù)線

3.3 串口調(diào)試助手

3.4SMA頭射頻線

3.5待測GNSS接收機

3.6陶瓷天線

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審核編輯 黃宇