Les véhicules modernes dépendent de signaux GNSS extrêmement précis pour la navigation et les systèmes connectés. Mini-Circuits propose des solutions RF compactes et à faibles pertes permettant d’isoler les récepteurs GNSS sensibles, afin de garantir des performances fiables et sans interférences dans les applications automobiles.

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Connecter un véhicule aux constellations de satellites qui composent les systèmes GNSS nécessite une antenne ainsi que des récepteurs très sensibles et spécialisés. Chaque système embarqué dans le véhicule possède son propre récepteur GNSS, lequel fournit des coordonnées utilisées par les différentes fonctions du véhicule. Il est essentiel de protéger chaque récepteur contre les problèmes de bruit, les émissions parasites ou les fuites d’oscillateur local (LO) provenant d’un récepteur voisin afin de garantir le bon fonctionnement du système.

Mini-Circuits propose une solution permettant non seulement d’isoler les récepteurs les uns des autres, mais aussi de bénéficier d’une solution compacte, faible perte, robuste et fiable. Découvrez comment Mini-Circuits isole les front-ends RF lors de la distribution des signaux GNSS vers plusieurs systèmes automobiles.

Le GNSS dans les systèmes automobiles modernes

Le GNSS (Global Navigation Satellite System) est un terme générique regroupant l’ensemble des constellations de satellites fournissant des services mondiaux de positionnement, de navigation et de synchronisation temporelle. Au fil des années, la précision des données GNSS est passée de plusieurs mètres à quelques centimètres, élargissant considérablement le champ des applications automobiles.

Lorsque le véhicule est en fonctionnement, les données GNSS sont utilisées simultanément pour la navigation, le suivi du véhicule, les systèmes ADAS (maintien dans la voie, régulateur adaptatif, évitement de collision), ainsi que pour les communications V2X, la télématique, l’eCall, etc.

En cas d’accident, le véhicule peut être hors tension tout en devant continuer à transmettre automatiquement ses coordonnées aux services d’urgence. De même, en cas de vol détecté lorsque le véhicule est éteint, les fonctions de suivi doivent rester actives pour faciliter sa récupération.

Il est donc essentiel que ces fonctions critiques restent isolées des autres applications GNSS utilisées lorsque le véhicule est en circulation.

L’objectif est de permettre à plusieurs systèmes embarqués de fonctionner à partir d’une seule antenne GNSS tout en restant isolés les uns des autres.

Cas d’usage GNSS – Alimenter plusieurs systèmes simultanément

Pour faire fonctionner plusieurs systèmes GNSS simultanément, plusieurs entrées RF doivent être dérivées à partir d’une seule antenne, sans augmenter la complexité, le poids, la consommation ou le coût du câblage (SWaP-C). La solution la plus simple consiste à utiliser un diviseur de puissance RF afin d’obtenir plusieurs sorties à partir d’une seule entrée.

Les principales constellations GNSS (GPS, Galileo, etc.) fonctionnant entre 1,1 et 1,6 GHz, la solution présentée utilise le diviseur de puissance en phase SCG-2-242AT+, qualifié AEC-Q200, associé à une résistance externe 100 Ω.

Ce répartiteur RF fonctionne de 1 à 2,4 GHz, couvrant ainsi l’ensemble des signaux GNSS L1/L2/L5 nécessaires.

Figure 2 : Schéma fonctionnel du diviseur de puissance SCG-2-242AT+ répartissant le signal GNSS (en bleu) entre deux voies isolées : orange pour les fonctions actives contact mis (“ignition ON”) et bleu clair pour les fonctions actives contact mis ou coupé (“ignition ON/OFF”).

La Figure 2 montre comment le diviseur de puissance en phase SCG-2-242AT+ fournit des signaux isolés aux fonctions nécessaires lorsque le contact est mis (orange) ainsi qu’aux fonctions devant rester actives contact mis ou coupé (bleu clair).

Dans la plage de fréquences GNSS de 1,1 à 1,6 GHz, la perte typique est d’environ 3,5 dB ou moins, comme illustré Figure 3. Le déséquilibre d’amplitude, représenté par la différence entre les deux courbes de perte d’insertion, est généralement inférieur à 0,1 dB.

La Figure 3 montre également que l’isolation entre les deux sorties RF GNSS varie de 13 à 26 dB (soit un facteur de 20 à 400), tandis que la perte de retour sur chacun des ports est excellente.

 

 

Figure 3 : Courbes représentant (a) la perte d’insertion entre l’entrée commune (“Sum”) et les ports 1 et 2, (b) l’isolation entre le port 1 et le port 2, et (c) la perte de retour de l’ensemble des ports.

Le SCG-2-242AT+ répartit le signal provenant de l’antenne GNSS tout en offrant d’excellentes performances électriques. Les niveaux de signal GNSS étant généralement très faibles, la marge disponible dans le budget de liaison est limitée, ce qui rend peu adaptées les solutions de division résistive (-6 dB théoriques) ou d’autres architectures plus complexes lorsqu’un diviseur de puissance en phase traditionnel de 3 dB peut être utilisé.

De plus, en raison de la faiblesse des signaux GNSS, le rapport signal/bruit au niveau du véhicule est relativement faible, et aucun bruit supplémentaire ne peut être toléré à l’entrée des récepteurs sensibles. Une isolation suffisante permet d’éviter que les fuites d’oscillateur local (LO leakage) et les signaux parasites d’un récepteur ne viennent perturber un autre.

Les faibles pertes, le très faible déséquilibre d’amplitude et la forte isolation du SCG-2-242AT+ contribuent ainsi à garantir que les différents systèmes embarqués utilisant le GNSS restent aussi performants et indépendants les uns des autres que possible.

Un diviseur de puissance RF compact et robuste

En plus de ses excellentes performances RF, le SCG-2-242AT+ se distingue par son format ultra-compact et sa robustesse. Ce composant LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic), intégré dans un boîtier GE0805C-1 de seulement 0,08 x 0,05”, utilise une résistance externe 100 Ω au format 0603.

Sa conception compacte et légère permet une intégration facile sur des cartes électroniques fortement encombrées, tout en répondant aux contraintes SWaP-C (taille, poids, consommation et coût). Le composant supporte jusqu’à 2 W et fonctionne dans des environnements sévères avec une plage de température de -40 à +105 °C.

Une large gamme de composants qualifiés AEC-Q200

Mini-Circuits propose près de 80 composants déjà qualifiés AEC-Q200, incluant filtres, diplexeurs, coupleurs hybrides, baluns et solutions sur mesure. Plus de 800 autres composants sont également disponibles pour qualification.

Grâce à son expertise RF et à sa présence mondiale, Mini-Circuits accompagne efficacement les acteurs du marché automobile dans le développement de solutions fiables et performantes.