物联网系统中如何增强GNSS的信号_GNSS二级放大电路研发测试方案

01

物联网行业中存在问题

GPS 产品在研发阶段，为优化GNSS产品定位性能，增加射频二级放大电路，需要对产品进行射频测试以及外场实际测试，保证达到提升GNSS产品定位性能，缩短定位时间，从而降低设备工作功耗的效果。

02

该问题带来的危害及影响

如果不在原有电路板上飞线测试射频二级放大电路射频性能，定位功能，不认真制定测试方案，直接设计PCB，打板贴片，有可能导致电路无法到达预期要求，造成时间与金钱的浪费，导致项目开发时间的拖延。

03

解决方法

方法一

1、原理介绍

在原有的中科为AT6558R中科微芯片参考设计基础上，增加射频2级放大电路，射频放大电路天线馈点外接频谱仪，测试GNSS接收机的载噪比。

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2、方案详情

2.1 按照上图搭建测试环境，频谱仪外接二级放大射频电路天线馈点，按照下图进行设置

谱仪开机后进入设置界面：

点击“Peak”后光标处在峰值的最高点：

点击“View/Trace”进入选项界面：点击“Max Hold”最大保持

2.2 载噪比测试

No：载噪比（Carrier Noise Ratio），指的是在解调前的射频信号功率与噪声功率的比值，CNo(dB)= P_carrier(dBm)- P_noise(dBm)。CNo=174+SS-NF，它是可以直观反映射频链路好坏的一个参数。

GPS L1室外信号强度以-130dBm为参考值，按常温下热噪声是-174dBm/HZ，那输入SNR应该是44dB。GNSS接收机方案是LNA+SAW+LNA的方案，按正常项目，一个滤波器的插损应该是0.8dB左右，LNA的噪声系数1左右，LNA的增益一般在10以上，算下来整个射频通路的NF大概是2dB左右，所以输出SNR应该是在41-42dB。通常测试时CNo值受接地、线损等其他因素影响，在40dB左右即认为正常。

由上图可知，二级放大电路载噪比为38dB,由于整个射频部分飞线测试，参数略小于理论计算的值，基本符合要求。下图为未加二级放大电路设备的载噪比值

3、需要的测试设备或测试环境

3.1 3.3V直流电源

3.2 频谱仪：Agilent E4402B

3.3 SMA头射频线

3.4待测GNSS接收机

方法二

1、原理介绍

在原有的中科为AT6558R中科微芯片参考设计基础上，增加射频2级放大电路，放大电路天线馈点外接陶瓷GNSS天线。GNSS接收机通过串口转USB外接电脑，通过电脑上运行的串口调试助手，测试GNSS的定位功能。

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2、方案详情

2.1按照上图搭建测试环境，GNSS接收机上电，串口通过串口转usb接电脑usb口。

2.2打开串口调试助手，观察是否有有NMEA信息上报。

2.3.测试首次定位时间:TTFF与重捕获时间r:Re-acquisition Tim，热启动时间。当出现经纬度信息时，可以确认GPS定位功能正常。

TTFF：Time To First Fix，首次定位时间，主要有两种启动方式，分别为cold start冷启动和hot start热启动。冷启动定位时间为手机初次使用时、电池耗尽导致星历信息丢失时、长时间处于关机状态下启动GNSS到能够定位的时间。热启动定位时间指上次关机前的经纬度、高度、当前时间、年历、星历已知或距离上次关机时间非常短的情况下启动GNSS到能够定位的时间，主要测试GNSS接收机在有卫星信息时再次启动的时间。

Re-acquisition Time：重捕获时间，是指在GNSS接收机短暂时间内完全丢失GNSS信号之后，重新获取GNSS信号的时间。用于模拟导航过程中经过隧道等短暂无GNSS信号情况下的测试。

2.4记录下初次上电到定位成功的时间，此时间为冷启动时间。

2.5GNSS接收机断电，30s内上电，记录下从上电到成功定位的时间，此时间为冷启动时间。

2.6GNSS接收机接备用电池，主电源断电30s以上，1h以下，记录下从上电到成功定位的时间，此时间为热气的时间。

2.7对比两种设计方案的参数如下表所示,可见射频二级放大电路可以提供GNSS接收机冷启动的定位时间。

	射频二级放大电路	原始电路
冷启动	30s	45s
重捕获	10s	10s
热启动	2s	2s

3、需要的测试设备或测试

3.1 3.3V直流电源

3.2 测试电脑及串口转usb数据线

3.3 串口调试助手

3.4SMA头射频线

3.5待测GNSS接收机

3.6陶瓷天线

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