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GUC400 模组规格书

更新时间:2022-08-04 07:12:29下载pdf

GUC400 是由杭州涂鸦科技有限公司开发的一款 GNSS 定位模组。适用于车载导航、户外定位、勘测和绘图产品。

产品概述

GUC400是一款自带行业标准的 15 mm×15 mm×4 mm 无源陶瓷天线的定位模组,由一个高集成度的 GNSS 芯片 UFirebird-UC6226NIS 及其外围电路构成,内置 SAW 滤波器、LNA、26 MHz TCXO 以及SPDT等器件。

GUC400 模组能够实时检测外置有源天线的工作状态,具备短路保护功能,并能自动切换使用内置无源陶瓷天线和外置有源天线,保证快速、精准的定位效果,且支持 GPS 和北斗双系统联合定位,向用户提供了高效、便捷的定位体验。

特性

  • 定位引擎特性:
    • 64 通道同时跟踪
    • 热启动时间优于 1.2 秒
    • 冷启动灵敏度 -145 dBm,跟踪灵敏度-158 dBm
    • 数据更新速率最高达 10 Hz
  • 支持 GPS 和 BDS
    • RF 采用宽带设计,输入信号以 1575 MHz 为中心频点
    • 可接收和跟踪 1575.42 MHz GPS L1 信号
    • 可接收和跟踪 1561.098 MHz BDS B1 信号
    • GUC400 默认配置为接收 GPS 和 BDS 信号,可通过命令配置为 GPS+BDS、GPS+GLONASS 或单系统工作,其它系统配置请联系涂鸦技术支持获取 GNSS 固件
  • 工作电压:2.8V-3.6V,typ. 3.3V
  • 内置 26 MHz TCXO
  • 协议和接口:GUC400 数据协议符合 Unicore 协议 规范,采用 UART 与主机设备进行通讯
  • 工作温度:-40 ℃ 到 +85 ℃

模组接口

引脚分配

GUC400 模组有 2 排共 12 个 LCC 引脚,引脚间距为 1.54 mm。

  • GUC400 尺寸大小:

    • 16 mm ± 0.35 (W)
    • 16 mm ± 0.35 (L)
    • 7.05 mm ± 0.15 (H)
  • PCB 厚度:0.8 mm ± 0.1 mm

    GUC400 模组规格书

引脚定义

引脚序号 符号 信号类型 描述
1 RXD I 模块串口接收数据,用于 PMTK/PQ 命令输入和固件升级
2 TXD O 模块串口发送数据,用于 NMEA 语句输出
3 GND
4 VCC PI 模组主电源输入
5 V_BCKP PI 模组备用电源输入
6 1PPS O 秒脉冲信号
7 NC 悬空不接
8 ADET_N O 外置有源天线工作状态检测,不用则悬空
9 NC 悬空不接
10 RST I 模块复位引脚,低电平有效
11 EX_ANT I 外置有源天线的RF信号输入引脚,不用则悬空
12 GND

说明P 表示电源引脚,I/O 表示输入输出引脚。

电气参数

绝对电气参数

参数 描述 最小值 最大值 单位
Ts 存储温度 -40 90
VCC 供电电压 -0.2 3.6 V
静电释放电压(人体模型) TAMB-25℃ TBD KV
静电释放电压(机器模型) TAMB-25℃ TBD KV

正常工作条件

参数 描述 最小值 典型值 最大值 单位
Ta 工作温度 -40 25 85
VCC 供电电压 2.8 3.3 3.6 V
V_BCKP 备用电压 1.4 3.3 3.6 V

工作模式下功耗

工作模式 项目类型 平均值 峰值(典型值) 单位
捕获 VDCDC_IN 电流 31.23 41.18 mA
跟踪 VDCDC_IN 电流 31.15 40.77 mA

说明:测试 VDCDC_IN 电压为 3.3 V,固件版本 R3.1.10.0 Build 6582,使用内置陶瓷天线。

主要性能参数

参数项 项目条件 指标 单位
CN0标定 模拟器信号强度 -130dBm(AVG) 40±2 dBc
TTFF(开阔处静态) 冷启动、热启动、重捕 30 /1.2 /2
灵敏度测试 捕获灵敏度、跟踪灵敏度 -145/-158 dBm
定位精度 开阔处静态 CEP50 2.5
内置无缘陶瓷天线 特性阻抗 50Ω,增益 1.5dB,驻波比 ≤1.5
外置有源天线 需第三方提供天线,特征阻抗 50Ω

天线信息

GUC400 模组默认接收 GPS L1 频段(1575.42 MHz)和 BDS B1 频段(1561MHz)信号。该模组自带一颗 15 mm×15 mm×4 mm 的无源陶瓷天线,同时也支持外置有源天线,两者可通过内置的 SPDT 自动切换。

15×15×4 内置陶瓷天线

GUC400 模组内置一块 15 mm×15 mm×4 mm 的无源陶瓷天线,其性能对于整个 GNSS 系统的接收灵敏度具有至关重要的影响。GUC400 使用的天线规格如下表所示:

参数 规格 备注
尺寸 15mm×15 mm×4mm
接收频率范围 1561-1575 ± 2.5 MHz 中心频率 1568 ± 3 MHz
特性阻抗 50Ω
带宽 Min. 20 MHz Return loss ≤ -10 dB
频率温度系数 0 ± 10 ppm /℃ -40 ℃ ~ 85 ℃
极化方式 右旋圆极化(RHCP) Right Hand Circular Polarization
增益 Typ. 1.5 dBi
轴比 Max. 5 dB
VSWR Max. 1.5

天线测试结果如下图所示:

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PCB 指导

天线的辐射性能易受各种因素影响,例如 PCB 尺寸、形状以及天线附近元件的介电常数等。PCB Layout时请遵循以下建议:

  • 模块距离底板边缘至少 5 mm,放置在底板中心处最佳。
    GUC400 模组规格书

  • 建议在底板上与模块天线馈点对应的位置处开孔处理,孔径不小于 2.5 mm。
    GUC400 模组规格书

  • 保证天线无遮挡朝向天空。

  • 无源陶瓷天线的性能受模组周围地平面实际尺寸的影响。因此,建议模组下方保留一块完整且 30 mm × 30 mm 大小的地平面,如下图所示。此外,在任何情况下,都不能将其它元器件(尤其是尺寸较大以及具有辐射干扰能力的器件)放置在该地平面区域内,也不允许在该区域内开设具有干扰性的过孔。
    GUC400 模组规格书

  • 天线与具有金属外壳且器件高度较高的元器件保持 10 mm 以上的距离。
    GUC400 模组规格书

  • 建议将 MCU、晶体、LCD、摄像头以及其它高速器件和接口设置在底板上与模组相对的另一面上,并尽可能远离模组。
    GUC400 模组规格书

  • 确保具有干扰性的信号(例如 USB、LCD、摄像头以及晶体等)走线和过孔走在内层且与模组间有地平面隔离,并尽可能远离模组。

  • DCDC 务必远离模组。

  • 设备外壳(尤其是天线周围的材料)应由非金属材料制成,且天线和外壳间至少保留 3 mm 间距。

  • GNSS 模组的 RF 部分对温度敏感,模组须远离发热源。

外置有源天线

外置有源天线与 GUC400 模组的连接设计如下图所示,模组 EX_ANT 引脚上的 DC 可以直接为外置有源天线进行供电。在该设计中,射频链路要尽可能短,且特性阻抗严格控制为 50Ω,R1、C1 和 C2 为天线的阻抗匹配预留位,C1 和 C2 默认 NC,R1 默认为 0R。需注意,R1 不得为电容,因为电流将通过 R1 流向外置有源天线,而 C1 和 C2 则不能为电感或电阻,以免短路。

GUC400 模组规格书

有源天线 推荐规格
工作频率 L1:1575.42±1.023 MHz,B1:1561±2.046 MHz
带宽 > 20 MHz
极化方式 RHCP
特性阻抗 50 Ω
噪声系数 ≤ 1.5
增益(陶瓷天线) 5 dBic(置于 70 mm×70 mm 的测试底板上)
增益(内置LNA) 28±3 dB
消耗电流 9±3 mA(3.3V时)

外置有源天线的状态检测

GUC400 模组具有外置有源天线状态检测功能,并可以按照当前外置天线的工作状态实现内外置天线的切换。此外,通过 UART 向模组发送 $ANTSTAT 语句可以查询当前外置有源天线的工作状态。

外置天线状态 OPEN_DET SHORT_DET ADET_N引脚电平(SPDT的控制) 模组返回信息
开路 1 0 1(切换到内置天线) $ANTSTAT,1,0
短路 0 1 1(切换到内置天线) $ANTSTAT,0,1
正常工作 0 0 0(切换到外置天线) $ANTSTAT,0,0

说明

  • 若模组返回 $ANTSTAT,1,0 语句,说明外置有源天线没有连接或虚接,模组将自动切换并使用内置无源陶瓷天线;
  • 若模组返回 $ANTSTAT,0,1语句,说明外置有源天线短路,模组将自动切换并使用内置无源陶瓷天线,同时将切断EX_ANT引脚上的DC的电源,实现短路保护;
  • 若模组返回 $ANTSTAT,0,0语句,说明外置有源天线工作正常,模组将自动切换并使用外置有源天线。

封装信息及生产指导

机械尺寸

GUC400 模组的机械尺寸(单位:mm):
GUC400 模组规格书

注意:默认的模组外形尺寸公差为 ±0.35mm,关键尺寸公差 ±0.1mm。如果客户对关键尺寸有明确要求,请沟通后在规格书中进行明确的标定。

底部尺寸及推荐封装

GUC400 模组底视图尺寸(单位:mm):

GUC400 模组规格书

推荐封装(单位:mm):

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生产指南

  1. 涂鸦出厂的贴片封装模组建议使用 SMT 机器贴片,拆开包装后建议在 24 小时内完成焊接。如果拆封后未使用完,建议放置在湿度不超过 10%RH 的干燥柜内,或重新进行真空包装并记录暴露时间。总暴露时间不超过 168 小时。

    • SMT 贴片所需仪器或设备:
      • 贴片机
      • SPI
      • 回流焊
      • 炉温测试仪
      • AOI
    • 烘烤所需仪器或设备:
      • 柜式烘烤箱
      • 防静电耐高温托盘
      • 防静电耐高温手套
  2. 涂鸦出厂的模组存储条件如下:

    • 防潮袋必须储存在温度 <40℃、湿度 <90%RH 的环境中。

    • 干燥包装的产品,保质期为从包装密封之日起 12 个月的时间。

    • 密封包装内装有湿度指示卡:

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  3. 涂鸦出厂的模组当出现可能受潮的情况下需要进行烘烤:

    • 拆封前发现真空包装袋破损。
    • 拆封后发现包装袋内没有湿度指示卡。
    • 拆封后如果湿度指示卡读取到 10% 及以上色环变为粉色。
    • 拆封后总暴露时间超过 168 小时。
    • 从首次密封包装之日起超过 12 个月。
  4. 烘烤参数如下:

    • 烘烤温度:卷盘包装 40℃,小于等于 5%RH。托盘包装 125℃,小于等于 5%RH(耐高温托盘非吸塑盒拖盘)。
    • 烘烤时间:卷盘包装 168 小时,托盘包装 12 小时。
    • 报警温度设定:卷盘包装 50℃,托盘包装 135℃。
    • 自然条件下冷却到 36℃ 以下后,即可进行生产。
    • 若烘烤后暴露时间大于 168 小时没有使用完,请再次进行烘烤。
    • 如果暴露时间超过 168 小时未经过烘烤,不建议使用波峰焊接工艺焊接此批次模组,因模组为 3 级湿敏器件超过允许的暴露时间很可能受潮,进行高温焊接时可能导致器件失效或焊接不良。
  5. 在整个生产过程中请对模组进行静电放电(ESD)保护。

  6. 为了确保产品合格率,建议使用 SPI 和 AOI 测试设备来监控锡膏印刷和贴装品质。

推荐炉温曲线

请根据回流焊曲线图进行温度设定,峰值温度 245℃,回流焊温度曲线如下图所示:

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  • A:温度轴

  • B:时间轴

  • C:合金液相线温度:217-220℃

  • D:升温斜率:1-3℃/S

  • E:恒温时间:60-120S,恒温温度:150-200℃

  • F:液相线以上时间:50-70S

  • G:峰值温度:235-245℃

  • H:降温斜率:1-4℃/S

    注意:以上推荐曲线以 SAC305 合金焊膏为例。其他合金焊膏请按焊膏规格书推荐炉温曲线设置。

储存条件

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模组 MOQ 与包装

产品型号 MOQ(pcs) 出货包装方式 每个卷盘存放模组数 每箱包装卷盘数
GUC400 1600 载带卷盘 400 1600