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GUC400模组

更新时间:2022-03-02 06:33:17下载pdf

本文介绍了 GUC400 模组在硬件设计开发时需要了解的相关信息。

适用范围

GUC400 是由杭州涂鸦信息技术有限公司开发的一款 GNSS 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:2.8 V ~ 3.6 V;typ. 3.3 V
  • 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 ℃ ~ +85 ℃

更多详情,请参考 GUC400模组规格书

最小系统电路

GUC400模组

设计注意事项

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 主电源输入电流(VCC引脚) 31.23 41.18 mA
跟踪 主电源输入电流(VCC引脚) 31.15 40.77 mA

说明:测试 VCC 电压为 3.3 V,采用固件版本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
内置无源陶瓷天线 特性阻抗50 Ω,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50 Ω - -

注意事项

  • 模组工作功耗:3.3V/31.3mA,峰值电流达到 41.18mA。 建议选择电源时,选择供电稳态功率 ≥3.3V/50mA。

  • 模组上电后,要保证大于 230ms 的完整启动时间,小于此时间断电,有可能会导致模组状态异常,耗电增加。

  • 本模块是温度敏感设备,温度剧烈变化会导致其性能降低,使用中尽量远离高温器件与大功率发热器件。

  • 如果需要热启动快速定位,可在VB引脚外接电池,注意电池的电压范围应在1.4V~3.6V。

  • 电源滤波电容 C1,C2 排布时尽量靠近电源引脚。

  • 该模组无自带 PCB 板载天线,需要第三方提供天线。模块尽量靠近GPS天线放置,天线走线保持50欧姆阻抗匹配,走线尽量短,弧线走线。

  • 特殊 I/O 口说明:

    • 外设 UART 对应引脚是 RXD 和 TXD,默认是用户对接串口。
    • V_BCKP引脚是模组备用电源引脚,断电后,为模组的RTC和Retention RAM供电,保留先前定位时储存的卫星星历信息,且只有当主电源VCC降至 1.6V 以下时,才会切换至VB引脚供电。若不使用 Retention RAM 和 RTC,该引脚可悬空。
    • 引脚VCC是主电源供电引脚,滤波电容C1,C2靠近引脚放置。
    • 1PSS引脚是秒脉冲信号, 可选择接LED指示灯,在定位稳定后,秒脉冲会一秒一亮,可作为指示灯用。
    • 复位引脚 RESET_N,低电平复位,内部有对地滤波电容,不使用时,可悬空处理。
    • 射频信号输入引脚EX_ANT,走线保持50Ω阻抗匹配,建议预留π网络,可用于天线匹配。RF和天线走线尽量短,无锐角。不用悬空。
    • 外置有源天线工作状态检测引脚ADET_N,IO输出口,不用悬空,引脚状态与天线状态对应表参考下表
外置天线状态 OPEN_DET SHORT_DET ADET_N引脚电平(SPDT的控制)
开路 1 0 1(切换到内置天线)
短路 0 1 1(切换到内置天线)
正常工作 0 0 0(切换到外置天线)

内置天线信息

GUC400模组默认接收GPS L1频段(1575.42 MHz)和BDS B1频段(1561MHz)信号。其自带一颗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。
内置天线的规格参数

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 50 Ω -
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 -

外置有源天线信息

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50 Ω,L1、C3和C4为天线的阻抗匹配预留位,C3和C4默认NC,L1默认为0R;需注意,L1不能为电容,因为电流将通过了L1流向外置有源天线,而C3和C4则不能为电感或电阻,以免短路。
外置天线的规格参数

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)

天线净空说明

注意事项

  • PCB天线说明
    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
    • 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
    • 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
  • 天线辐射方向外壳不可使用金属材质、或在塑料壳体表面使用含有金属成分的喷漆和镀层,天线周围避免使用金属螺丝、金属铆钉或其他金属器件影响天线的辐射。
  • 天线尽量离开喇叭、电源开关、功率电感,Camera、HDMI、USB 等其他高速信号,避免引起干扰。
  • 天线附近避免金属遮挡,如有同频信号干扰需充分评估保证隔离度。
  • 理想情况下,天线周围净空 ≥15mm。