車輛GPS的電磁兼容問題

車機導航不準，定位（wèi）飄，這類問題很容易（yì）被用戶感知且產生市場投訴，通常在解決這類問題的時候，電磁幹擾都（dōu）會成為被（bèi）重點懷（huái）疑的對象，因此一般也會拉上整車電磁兼容（róng）工程師，本（běn）次和大家分享下GPS天線的（de）電磁兼（jiān）容，也感謝一起解決問題的天線（xiàn）專（zhuān）家！。

•     GPS導航    

  
  

要說明（míng）此類問題，對GPS導航這（zhè）一套係（xì）統的基本了解（jiě）是必（）不可少的。GPS導航（實際上還包（bāo）括GNSS和北鬥（dòu）） 是（shì）通過地麵接收機檢測多顆衛星發送的擴頻信號，這些信號主要是衛星的空間位置信息（星曆），如果接收機與衛（wèi）星鍾具有準確的同步時鍾，那麽接收機就能夠計算（suàn）出不同衛星信（xìn）號到達的鍾差（chà），從而確定和每個衛星之間的直線距離，以此計算出接收機（jī）所在（zài）的準確位（wèi）置。搜星數越多，可用星數越多，定位就越（yuè）準確，一般車機的搜星數能達到30，有用星數16是一個比較正（zhèng）常的狀態。衛星數據在借助地圖信息，就能（néng）夠進行車機導航了。導航衛星（xīng）信號的頻率主（zhǔ）要（yào）包括三個頻段，其（qí）中（zhōng）L1頻段（1575.42MHz）是（shì）主要（yào）頻段，信號波長大約為0.2m，所以（yǐ）GPS信號（hào）基本沒有繞射能力，G天線接收的有效區隻有上方一小塊，因此，我們開關車門或掀背門，基本不會影響天線接收信號的強度。

•     GPS天線（xiàn）    

車機導航整個係統包括GPS天線、線（xiàn）束、接收機（信號處理部分）和接插件。這幾個部分（fèn）都和電（diàn）磁兼容（róng）密（mì）切相關，但是接收機部分（信號處理）一般是集成在TBOX或AVNT，引入的（de）電路噪聲（shēng）比較穩定（dìng），在設計完成時（shí）就已經決定了，受車（chē）輛老化或震（zhèn）動的影響也很小，基本不會（huì）出現後期問題。所以，大部分的導航市場問（wèn）題都集中在GPS天線、線（xiàn）束和（hé）接插件。線束和接（jiē）插件不具備GPS頻段電磁波的良好接收能力（lì），這兩個導（dǎo）致導航問題一般是由（yóu）於各（gè）種原因出（chū）現了阻抗（kàng）突變，導致信號質量變差，比（bǐ）如由於震動導致（zhì）接插件沒有良好連接和（hé）線束過度折彎導致阻抗不連續等（同軸線的設計是為了（le）保證阻抗連續，是（shì）一種均勻非平衡傳輸線，具有特（tè）征（zhēng）阻抗）。

所以電磁（cí）兼容（róng）工程師檢查（chá）車機導（dǎo）航問題還是集中在GPS天線（xiàn）部分，GPS天線是（shì）1.5GHz頻段的良好接收天線，任（rèn）何在這個頻段的電磁波都（dōu）有可能被接收到（dào），如果是電磁（cí）噪（zào）聲被天線拾取，那麽便會擠占天線接（jiē）收衛星信號的功率，導（dǎo）致信噪比（bǐ）下降，表現為衛星（xīng）信號弱。實車測（cè）試發現，車輛攝像頭等高頻零（líng）部件確實存在GPS頻（pín）段（duàn）的噪（zào）聲（shēng）。這裏我（wǒ）們希望能夠得到（dào）一（yī）個量化數據，攝像頭距離GPS天線多少時，這個影響可以被忽略。這是一個很複雜（zá）的（de）研究，當然也可以簡單的通過零部件的（de）EMC輻射發射測試結果（guǒ）去評估（gū）管控，但是還是可以初步進行估算。假設載噪比的最（）低設（shè）計要求為33dB（和信噪比不（bú）同，載噪比是評價整（zhěng）個鏈路質量的數據），線損設定為4dB，衛星信號達到地麵的強度（dù）為-130dbm，可以得到天線端能夠忍受的最大噪聲功率為：-167dbm，假設該功率是距離（lí）為10cm時的數據，那麽可以計算在距離攝像頭為1mm時（考（kǎo）慮遠場（chǎng）的話，這個（gè）距離還需要（yào）拉遠），輻射功率為：-147dbm。所以，如果你（nǐ）有設備能夠測得距離攝像頭1mm的輻射功率（lǜ）不超過-147dbm，那麽對於上述GPS係統布（bù）置在距（jù）離該攝像頭10cm時，是可以接（jiē）收的。但是一般（bān）的測試設備根本測不了這麽小的噪聲。實際上經驗發現，車上的GPS天（tiān）線問題一般都是（shì）由於車主改（gǎi）裝導致的，比（bǐ）如在天線的正上方加（jiā）裝了金屬設備，比如（rú）加裝了帶金屬的玻璃膜，比如在天（tiān）線旁邊加裝了攝像頭等設（shè）備。

•     手機導航和（hé）車機導航    

最後，為什麽大部分情況下，手（shǒu）機的導（dǎo）航都要比車機的好用？實際上車機（jī）的GPS天線（xiàn）是（shì）遠遠優於手機，但是（shì）車機的線損比手機大，一（yī）般1m會損耗1db，另外大部分車機供應商的信號處理電路（lù）都沒有手機做（zuò）的優秀，這裏也（yě）有一部分損耗（hào）。最大的差異還是在算法，手機定位算法不僅僅（jǐn）依靠GPS，4G網絡、WiFi、藍牙，甚（shèn）至攝像頭的數據都可以進行輔助導（dǎo）航，這依賴於算法，目前車機這一塊是（shì）遠遠落後的。不知道新勢（shì）力在這一塊是否由優勢。