GPS设计之EMI篇（原创，欢迎讨论） - arohk的BLOG - 52RD R&D Blog - 研发人员聚集的专业博客_我爱研发网

    由于GPS信号极其微弱，新产品研发过程就是一个不断规避和降低EMI的过程。如果制定EMI对策仅仅以通过某些标准为目标，那将产生一个非常失败的产品。个人的设计目标是当GPS工作时，在1575.42MHz±20MHz的范围，内部EMI控制在-90dBm以下。
    GPS属于手持式多媒体播放器的延伸，我们逐一分析从各干扰源。
    1、CPU干扰第一大发射源。内部运算器及控制器运行需要，PLL通常把晶振频率提高至100～800MHz；与DRAM、Flash、SD卡之间不确定的高速数据流量，这些噪声经过倍频会叠加至1575.42MHz频段，强度是GPS信号数百上千倍，直接导致天线无法正常工作。有效对策是将CPU远离天线放置；BGA封装的CPU的去耦电容就近放置在其背面，并加以屏蔽盖；地址数据总线尽量少打过孔与外部连接，走线四周铺地隔离；时钟线不走环绕线，并做好终端匹配，以减少过冲及振铃。
    2、DRAM、Flash、SD卡做为外部存储器是CPU最直接经常访问的器件，走线及外露Pin脚上的快速高低电平变化将电磁波发射到内部各个角落。DRAM应最靠近CPU放置，其次是Flash；地址数据线最好放置22ohm电阻以消减电平；TSSOP封装比BGA封装发射更多的电磁波；SD座铁壳是最好的屏蔽材料，但前提是必须良好接地，否则干扰不亚于DRAM。
    3、DC/DC、D类放大器作为高效能源转换器，PWM是其EMI的来源。DC/DC外部电感和肖特基二极管须顺应电流方向放置，在电压振荡时不会形成环路；去耦电容采用ESR较低的钽电容，并采用贴片封装；输入输出多打过孔与电源层连接；D类放大器放置在扬声器附近，低通电路靠近D类放大器。
    4、晶振是效率最高的干扰源，尽可能缩短与它的连接线。
    5、液晶屏排线及背壳必须屏蔽并良好接地，屏排线插座如不能加屏蔽盖，那就做好终端匹配。
    屏蔽盖是最好的EMI对策，前提是必须运用得当：
    1、屏蔽盖的形状以简单矩形最好，少使用内凹角；
    2、面积适当，过大面积使用反而减弱屏蔽效果；
    3、屏蔽盖与PCB接地露铜充分接触，最好的方法是完全封闭。为方便维修，最好使用两件套；
    4、屏蔽盖与其它金属件（例如电镀的外壳、液晶屏金属背壳）形成连续良好的接地。
    PCB设计也是非常重要的工作。前期布局将较大的干扰源，如CPU、DRAM、Flash、DC/DC、SD远离天线；靠近天线区域铺以连续的地，尽量不要走线；高频信号线可走PCB内层；有效利用电池、SD座等金属零件吸收EMI；合理使用割地手段隔离干扰；使用埋孔、盲孔是弥补过孔辐射干扰的有效手段，但会增加成本。
    以上所有手段都是为了保证天线下方有良好的接地，并不是所有金属都可以屏蔽，前提是良好接地。

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7楼 arohk 发表于 2008-10-21 14:42:00

　　回楼上：1、微波暗室是最好的选择，用矢量分析仪也可以；2、单通道最好的选择IFR的GPS-101；3、我们的做法都是天线和模块分离，两者放在一起反而效果很差；4、如果所有PCBA都经过闭环测试，但装机后CN值波动大，应该是EMI对策不一致；5、在机器内部5cm左右的导线都是GPS的干扰源，尽可能缩短内部导线长度。蓝牙的带外辐射很小，但它的晶振可是不小的干扰源。

6楼 52RD网友(游客) 发表于 2008-10-7 9:39:00

　　您好，我有以下几个问题： 1，针对GPS，测试EMI的仪器都有哪些？能否推荐？ 2，测试GPS性能，使用哪些仪器可以准确测试？而不用专门露天测试。 3，我们的产品目前采用天线和模块分离的方案，可否提供一些建议？ 4，目前我们测试发现，同一批PCBA，装机实测GPS性能，发现结果不统一，有的可以达到47dB，有的则只有40dB左右。但是检查PCBA并没差别。另外，我觉得D类功放连接扬声器的导线也会对GPS性能造成影响，尽量短。还有发现蓝牙确实对GPS性能影响较大。

5楼 arohk 发表于 2008-6-29 16:33:00

　　To chenyuexin2008：RF部分独立设计，并做割地处理；GPS最佳还是采用module，晶振靠近IC摆放，走线尽可能短；module和RF分别独立屏蔽，这点非常重要。SirfIII本身有扩频技术，所以TCXO的干扰并没有你想象的那么严重。

4楼 chenyuexin2008(游客) 发表于 2008-6-27 17:27:00

　　我们测量时发现GPS自己的16.369 TCXO会有较大干扰（12.9dBuV@1574.58MHz），它距离GPS电路最近，请问有没有什么建议可以改善？

3楼 arohk 发表于 2007-11-23 12:53:00

　　To along：GPS是一个非常耗时耗钱的工作，可能第一版layout就已经实现功能，但为了改善收星，又反复修改layout很多遍。 To 阿木：Module和天线肯定互相影响，我正在总结，争取有篇文章，大家可以共同探讨。

2楼 阿木(游客) 发表于 2007-11-1 17:28:00

　　不知道你对GPS Module和GPS Antenna之间的影响是否有过研究因为有时如果Module和Antenna之间可能形成相互影响，从而影响GPS性能

1楼 along(游客) 发表于 2007-10-6 18:12:00

　　very perfect ,so detailed .Thank you very much ! i've been working in a pda company for about two years and dealt with these stuffs so much . when came across these sensitivity issues ,just try ,try and try again and at last,we figured out the solutions of improving the GPS sensitivity

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