Hallo liebe Gemeinde, ich wurde von einem Forenmitglied gefragt ob ich sein MCA reparieren könne, welches plötzlich keinen Satellitenempfang mehr hat.
WICHTIG
Die häufigste Ursache für Probleme im GPS-Empfang liegen in defekten Antennen/Leitungen. Das sollte immer als erstes ausgeschlossen werden, am einfachsten mithilfe einer "GPS-Maus" die für wenige Euro erhältlich ist. Erst wenn absolut sicher ist, das das Problem im Gerät liegt, kommt die hier vorgestellte Reparatur zum tragen.
Als erstes habe ich mal eine Funktionskontrolle mit einer eigenen GPS Antenne durchgefürt, das lieferte dasselbe Ergebnis "0 Satelliten" bei drücken der INFO-Taste.
Anschließend Gerät zerlegt und Sichtkontrolle durchgeführt, ohne erkennbare Problemstellen an Platine oder Stecker im Bereich des GPS-Empfangsmoduls.
Dann einen Firmware-Reflash gemacht, mit einer funktionierenden Firmware, um Softwarefehler auszuschließen, ebenfalls ohne Befund.
Ein "Reflow" der Komponenten im Bereich des GPS-Empfängers sollte ggf. vorhandene "kalte" Lötstellen heilen, aber auch diese Aktion änderte nichts am Problem.
Nun gings an messen und die systematische Fehlersuche. Erstmal alle Spannungen identifiziert, gemessen und mit einem funktionierenden Vergleichsgerät abgeglichen. Auch diese Tests verliefen ohne Befund, alle Betriebsspannungen des GPS-Blocks lagen korrekt an. Auch die Phantom-Spannung, welche die aktive GPS versorgt lag an der Fakra-Buchse sauber an.
Danach ging es erstmal daran die Signale des GPS-Chips zu identifizieren um zu überprüfen ob der noch lebt:
Der Chip digitalisiert das analoge GPS Signal mit einem 4-Bit A/D Wandler. Er wird über ein SPI Interface vom Zentralprozessor programmiert. Der interne Aufbau ist dieser:
Sowohl die initiale Programmiersequenz am SPI, als auch ein Digitalsignal waren am DSO gut erkennbar und rein optisch (ohne den Inhalt zu prüfen) mit dem Vergleichsgerät identisch. Soweit sah auch dieser Test gut aus.
Dann habe ich versucht den Signalpfad des GPS-Signals zu verfolgen um ggf. Unterbrechungen durch defekte Bauteile zu erkennen. Hierzu habe ich diesen Plan erstellt:
Er zeigt das Signal von der Buchse links über den Bandpass-Filter in den Chip. Der Pfad ist schwer zu prüfen da GPS Signale stark verrauscht, schwach und hochfrequent sind, da braucht man schon Spezialequipment um da wirklich was zu erkennen. Daher habe ich im Offline-Zustand kurzerhand ein für mich messbares Testsignal über die Buchse eingespeist, welches ich bis zum Chip verfolgen konnte. 100 MHz sind zwar nicht 1,5 GHz, aber zumindest war kein elektrisches Problem erkennbar.
GPS benötigt eine relative genaue Vergleichsfrequenz im Empfänger, gute Geräte haben dazu ausgeklügelte Elektronik um die Abweichung so gering wie möglich zu halten. Hierzu dient unserem Navi lediglich ein Temperatursensor welcher die klimabedingte Drift etwas kompensieren soll. Der Takt kommt aus dem 16,368 MHz Quarz:
Dieser speist, wie im Schaltbild erkennbar, direkt das GPSCLOCK Signal.
Hier hatte meine Messungen zunächst keine wirklich besorgniserregende Auffälligkeiten ergeben, eine Abweisching von 124 Hz, das sollte eigentlich passen, manche Empfängerchips tolerieren hier +/-255 Hz.
Im Vergleich zum funktionierenden Gerät ist die Abweichung aber doppelt so groß:
So habe ich auf Verdacht den Quarz erneuert und nochmals gemessen:
:
Sah schon besser aus, nur noch 50 Hz Abweichung.
Und siehe da, nach kurzer Zeit kam der Satellitenempfang wieder und am 4 Sata kann die Position berechnet werden, was auch prompt klappte:
Da GPS einige Daten zur Fehlerberechnung benötigt, dauert das gute 10 Minuten bis genügend Daten vorliegen für eine Positionsberechnung.
Somit ist auch dieses Geheimnis gelüftet!
Die hier beschrieben Reparatur fand an einem MCA statt, ist aber eins zu eins übertragbar auf das NX und FX, da diese exakt dieselben GPS-Empfängerbausteine und Schaltung verwenden.
