整車EMC的GPS天線布置問題

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。

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。