和芯星通UT986 GNSS全系统多频高精度授时模块用户手册说明书

2024年10月6日发(作者：邰淳静)

INSTALLATION AND OPERATION

USER MANUAL

UT986

GNSS全系统多频高精度授时模块

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UT986 User Manual

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R1.0 首次发布

日期

2022-05

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商联系，以获取最新的产品手册或其勘误表。

UT986 User Manual

前言

本手册为用户提供有关UT986模块的产品特性、安装使用、性能指标以及硬件设计等

信息。

适用读者

本手册适用于对GNSS模块有一定了解的技术人员使用。

iii

产品介绍 ................................................................................................. 1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

概述 ................................................................................................................................. 1

产品特性 ......................................................................................................................... 2

产品框图 ......................................................................................................................... 2

关键指标 ......................................................................................................................... 3

精密授时及原始数据输出 ............................................................................................... 4

秒脉冲（1PPS） ............................................................................................................ 5

串口 (UART) ................................................................................................................... 6

接口协议 ......................................................................................................................... 6

时钟 ................................................................................................................................. 7

1.10

天线 ................................................................................................................................. 7

测试安装 ................................................................................................. 8

2.1

2.2

注意事项 ......................................................................................................................... 8

硬件安装 ......................................................................................................................... 9

技术指标 ............................................................................................... 10

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

绝对最大额定值 ............................................................................................................ 10

工作条件 ....................................................................................................................... 10

IO阈值特性 ................................................................................................................... 10

天线特性 ....................................................................................................................... 11

机械参数 ....................................................................................................................... 11

引脚功能描述（图） .................................................................................................... 13

硬件设计 ............................................................................................... 15

4.1

4.2

硬件参考电路 ................................................................................................................ 15

供电电源VCC ............................................................................................................... 16

UT986 User Manual

4.3

4.4

4.5

4.6

4.7

串口 ............................................................................................................................... 16

nRESET时序 ................................................................................................................ 17

TIME PULSE输出 ......................................................................................................... 17

Layout建议 .................................................................................................................. 17

接地与散热 ................................................................................................................... 18

包装 ...................................................................................................... 19

5.1

5.2

标签说明 ....................................................................................................................... 19

包装说明 ....................................................................................................................... 19

生产及维修 ........................................................................................... 22

6.1

6.2

6.3

模块拆卸说明 ................................................................................................................ 22

清洗 ............................................................................................................................... 22

回流焊 ........................................................................................................................... 22

产品介绍

1.1概述

UT986为新一代GNSS全系统多频点、高精度授时模块。基于新一代射频基带一体化

GNSSSoC芯片—NebulasⅣ

设计，主要面向电力、电信授时应用领域。

UT986包含1408个超级通道，支持BDS（含北斗3代信号）、GPS、GLONASS和

Galileo多系统联合定位授时及单系统独立定位授时模式，用户可灵活配置。同时，UT986

支持QZSS及DGPS功能。

UT986模块整合了滤波器、线性放大器，同时具备优化的射频结构及干扰抑制能力，

内部集成JamShield自适应抗干扰技术和U-AutoAlign多路径抑制技术，支持干扰检测及

欺骗检测功能，保证了模块在复杂电磁环境下依然可以提供良好的性能。

UT986模块可提供纳秒级PPS精度，支持定点授时、自主优化定点位置授时、定位

授时，在复杂信号环境下仍能保证良好的授时精度。

UT986为17.0mm×22.4mm×2.4mm紧凑尺寸，采用SMT焊盘，支持标准取放

及回流焊接全自动化集成，兼容前代授时产品及市场主流授时产品。

图

1-1UT986

模块示意图

UC-00-M37CHR1.0产品介绍

UT986 User Manual

1.2 产品特性

表1-1 产品特性

型号规格尺寸

(mm)

系统电源

(V)

接口功能

数

据

更

新

率

1 Hz

PPS

UART1

UART2

nRESET

VCC

V_BCKP

内

置

工

规

级

车

规

级

UT986

●

17.0 ×

22.4 ×

2.4

● ● ● ● ● ● ● ● ●

1.3 产品框图

NebulasIV

RF in

LNASAW

GNSS

Interface

PMU

VCTCXO

CLOCK

图1-2 UT986结构框图

2 产品介绍 UC-00-M37 CH R1.0

●

1.4 关键指标

表1-2 关键特性/指标

电源

电压

功耗

射频输入

驻波比

输入阻抗

天线增益

物理特性

尺寸

重量

环境指标

工作温度

存储温度

RoHS2.0

输入/输出数据接口

UART x 2

GNSS性能

3.0 V ~ 3.6 V DC

700 mW

≤ 2.0

50 Ω

5 dB ~ 35 dB

17.0 mm × 22.4 mm × 2.4 mm

1.9 g

-40 °C ~ +85 °C

-40 °C ~ +95 °C

符合

LVTTL电平，波特率为9600 bps ~ 921600 bps

BDS：B1I、B1C、B2a

频点

GPS：L1 C/A、L2C、L5

GLONASS：L1

Galileo：E1、E5a、E5b

首次定位时间

TTFF

冷启动：30 s

重捕获：3 s

所有卫星C/N0在41 dB

产品介绍 3 UC-00-M37 CH R1.0

UT986 User Manual

1.5 m（双系统水平，开阔天空）

3.0 m（双系统高程，开阔天空）

测速精度 (RMS) 0.03 m/s（双系统水平，开阔天空）

灵敏度

冷启动

跟踪

1PPS精度 (RMS)

数据更新率

数据格式

2.5 ns

1 Hz

NMEA 0183，Unicore Protocol，RTCM3.2

GPS

-147 dBm

-161 dBm

BDS

-145 dBm

-160 dBm

GLONASS

-145 dBm

-155 dBm

Galileo

-145 dBm

-155 dBm

定位精度 (CEP)

1.5 精密授时及原始数据输出

UT986支持定点授时、自主优化定点位置授时、定位授时三种授时模式。授时模式可

以通过CFGTM命令进行切换和查询。UT986能够跟踪GPS、BDS、GLONASS、Galileo等

系统，可以通过CFGGNSS命令来切换系统。

UT986模块默认配置为自主优化定点位置授时模式。模块可输出实时位置和定点位置

信息，可通过TIMPOS语句查询。详细配置可参考《UT986_Protocol Specification》。

定点授时

定点授时模式是只针对静态场景下的授时应用。在此模式下，需要用户通过CFGTM

命令输入准确的接收机天线中心位置。UT986使用这个准确的位置计算天线与卫星之间的

距离，并计算时间，进行授时。

测试时使用好的外置LNA

开阔天空

产品介绍 UC-00-M37 CH R1.0 4

自主优化定点位置授时

自主优化定点位置授时模式也是一种静态场景下的授时应用。在此模式下，接收机会

采集一定数量（观测时间）的定位点，并对这些定位点进行计算得到天线的准确位置。之

后对这个位置进行锁定，切换至定点授时模式，以锁定的位置为基准进行定点授时。

观测时间和观测精度通过CFGTM命令进行设置，需要两个条件同时满足，方可进入

定点授时模式。可通过TPFINFO查询观测状态。

另外通过CFGTM命令，可以将优化后得到的准确位置配置为不保存或者自动保存。

对于前者，下次启动后重新进行优化，而对于后者，位置估算的过程在UT986安装后只需

要进行一次。完成位置优化之后，接收机设置中的授时模式会自动切换为定点授时模式。



在改变了UT986的天线位置之后，必须再次发送CFGTM命令将授时模式切换回自主

优化定点位置授时模式，以重新标定天线位置。详细配置可参考《UT986_ Protocol

Specification》。

定位授时

在这种模式下，UT986实时解算天线位置和时间。这是唯一一个支持动态授时的模式，

授时质量受卫星环境影响，无法保证稳定的授时精度。

1.6 秒脉冲（1PPS）

UT986提供1个输出脉宽和极性可调的1PPS信号，可以通过CFGTP命令进行配置和

查询。TIMTP语句用来描述对应的1PPS信息，其中包括对应的时间以及时间精度的指示。

UC-00-M37 CH R1.0 产品介绍 5

UT986 User Manual

1.7 串口（UART）

UT986模块串口1为主串口，支持数据传输、固件升级功能，输入/输出信号类型为

LVTTL电平。默认波特率为460800 bps，串口波特率可由用户自行配置。设计产品时，为

支持固件升级功能，须确保串口1连接PC或外部处理器。

串口2仅支持数据传输，不支持固件升级，仅为备用。

1.8 接口协议

表1-3 支持接口协议

协议

NMEA0183

Unicore Protocol

RTCM

类型

输入/输出，ASCII，NMEA4.1，NMEA4.11（默认输出）

输入/输出，ASCII，Unicore Protocol

输入，RTCM3.2

详细内容请参考《UT986_ Protocol Specification》

产品介绍 UC-00-M37 CH R1.0 6

1.9 时钟

UT986模块内置工业级的VCTCXO，保证模块具有稳定的时钟系统，能够在弱信号环

境下快速捕获信号。

1.10 天线

UT986模块内置滤波器和线性放大器，建议使用有源天线，有源天线可以提供更好的

效果。天线性能需满足：

 支持1160 MHz ~ 1230 MHz、1555 MHz ~ 1610 MHz信号频点

 支持右旋圆极化

 输出驻波 ≤ 2.0

 增益范围5 dB ~ 35 dB

 带内平坦度 < 1.5

 带外抑制 > 50 dB @2G3G4G5G通信频点。

UC-00-M37 CH R1.0 产品介绍 7

UT986 User Manual

2 测试安装

本小节适用于用户使用评估套件EVK对UT986模块进行性能测试和评估。

为确保顺利完成评估，请提前准备好下列设备：

 UT986评估套件（含电源）

 配套天线

 天线连接线缆

 直连串口线

 有串口的台式机或笔记本电脑，装有GNSS评估软件UPrecise。



请保留好包装箱和防静电吸塑盒，以备存储和搬运之用。

2.1 注意事项

UT986上的多个器件易受静电损害，需要对IC电路和其他器件进行静电防护。在打开

装有评估板的防静电吸塑盒前请做好防静电保护措施。



静电放电（ESD）可能会导致器件损害，请确保所有的操作在防静电工作台

上进行，同时使用防静电手环和导电泡沫垫。如果没有防静电工作台，请佩戴防

静电手环并将其另一端连接到金属架上以起到防静电作用。



放取评估板时，请握住评估板边缘，勿直接接触其上的元器件。

在进行评估操作之前，请仔细检查并确保评估板上无明显松动和损坏的器件。如有问

题请联系本公司或当地经销商。

模块图2-1展示了UT986评估套件的典型安装情况。

8 测试安装 UC-00-M37 CH R1.0

天线

内置UT986评估板或接收机

图2-1典型安装图

2.2 硬件安装

上述准备完成后，请按如下步骤安装：

步骤1. 确保做好充分的防静电措施，如佩戴防静电手环、工作台表面接地等。

步骤2. 打开UT986评估套件，取出评估板。

步骤3. 选择增益适当的GNSS天线（天线支持的系统频点应与模块保持一致），在

非遮挡区域将其固定好，使用适当的线缆连接天线和UT986评估板。

步骤4. 使用直连串口线连接PC至评估板的串口。

步骤5. 给评估板供电，对UT986进行初始化。

步骤6. 打开GNSS评估软件UPrecise。

步骤7. 通过GNSS评估软件UPrecise控制接收机，显示星座视图、消息及接收机状

态等。

UC-00-M37 CH R1.0 测试安装 9

UT986 User Manual

3 技术指标

3.1 绝对最大额定值

表3-1绝对最大额定值

供电电压

备份电源电压

输入管脚电压

存储温度

符号

VCC

V_BCKP

stg

最小值最大值

-0.5

-40

3.6

单位

条件

All pins

VCC + 0.2 V

2000

°C

最大可承受ESD应力水平 VESD（HBM）

3.2 工作条件

表3-2 工作条件

供电电压

VCC最大纹波

峰值电流

备份电源电压

运行温度

符号

VCC

rpp

ccp

V_BCKP

opr

最小值

3.0

2.0

-40

典型值

3.3

最大值

3.6

600

3.6

单位

°C

条件

VCC = 3.3 V

3.3 IO阈值特性

表3-3 IO阈值特性

输入管脚低电平

输入管脚高电平

输出管脚低电平

输出管脚高电平

符号

in_low

in_high

out_low

out_high

最小值

典型值最大值

单位条件

out

= 4 mA

out

= 4 mA

VCC × 0.2 V

VCC + 0.2 V

0.45

VCC

0.3

VCC × 0.7

VCC - 0.45

nRESET管脚低电平

nrst_low

10 技术指标 UC-00-M37 CH R1.0

3.4 天线特性

表3-4天线特性

参数

天线增益

符号

ant

最小值

典型值最大值

单位

条件

3.5 机械参数

表3-5 尺寸

参数

K（邮票孔外沿)

N（邮票孔内沿)

最小值（mm）

22.20

16.80

2.2

2.75

1.00

3.70

2.45

0.72

1.90

0.70

0.90

Φ0.40

5.10

4.40

0.90

典型值（mm）

22.40

17.00

2.4

2.85

1.10

3.80

2.55

0.82

2.00

0.80

1.00

Φ0.50

5.20

4.50

1.00

最大值（mm）

22.90

17.50

2.6

2.95

1.20

3.90

2.65

0.92

2.10

0.90

1.10

Φ0.60

5.30

4.60

1.10

UC-00-M37 CH R1.0 技术指标 11

UT986 User Manual

图3-1 机械图

12 技术指标 UC-00-M37 CH R1.0

3.6 引脚功能描述（图）

TXD2

RXD2

TXD1

RXD1

VCC

GND

TIME PULSE

RSV

GND

RSV

nRESET

V_BCKP

RSV

GND

RF_IN

GND

图3-2 UT986管脚图

表3-6 引脚说明

序号引脚名称 I/O 电平标准描述

串口2发送：数据传输，不支持固件升级

1 TXD2 O LVTTL

不用，则悬空

串口2接收：数据传输，不支持固件升级

RXD2

TXD1

RXD1

VCC

GND

RSV

nRESET

—

LVTTL

不用，则悬空

串口1发送：数据传输，支持固件升级

串口1接收：数据传输，支持固件升级

内部无连接

3.0 V ~ 3.6 V 供电

LVTTL

地

内部无连接

预留管脚，建议悬空

外部复位引脚，低电平有效

UC-00-M37 CH R1.0 技术指标 13

UT986 User Manual

序号引脚名称 I/O 电平标准描述

当模块主电VCC断电时，V_BCKP给RTC

和SRAM供电。电平要求2.0 V ~ 3.6 V。

11 V_BCKP

I 2.0 V ~ 3.6 V

常温@25 °C，模块主电VCC断电时，

V_BCKP的工作电流约20 μA。

不使用热启动功能时，可悬空。

RSV

GND

RF_IN

GND

RSV

TIME PULSE

—

LVTTL

预留管脚，建议悬空

地

GNSS信号输入

地

内部无连接

地

预留管脚，建议悬空

内部无连接

1PPS（不用，则悬空）

硬件V1.0版本暂不支持，后续版本支持

技术指标 UC-00-M37 CH R1.0 14

4 硬件设计

4.1 硬件参考电路

UT986不支持内部天线馈电，需要从模块外部给天线馈电，建议尽量选择高耐压、大

功率的器件；还可以在馈电电路上增加气体放电管、压敏电阻、TVS管等大功率的防护器

件，这可有效提高防雷击和防浪涌的能力。

ANT

ANT_BIAS

3.0 V~3.6 V

D1D2C1

VCC

TXD2

VCCIO

RXD(UART)

TXD(UART)

RXD2

RF_IN

UT986

TIME PULSEIO

HOST

GND

RSV

GND

TXD1

RXD1

nRESET

RXD(UART)

TXD(UART)

图4-1 UT986参考电路

备注：

 L1：馈电电感，推荐0603封装的68 nH射频电感，L1电感的额定电流值需要大

于所选天线的工作电流，且留足设计裕量。

 C1：去耦电容，推荐各由100 nF/100 pF两个电容并联。

 C3：隔直电容，推荐100 pF的电容。

 D1：ESD二极管，应选用支持高频信号（1000 MHz以上）的ESD防护器件。

 D2：TVS二极管，根据馈电电压、天线耐压等指标选择钳位特性达标的TVS管。

UC-00-M37 CH R1.0 硬件设计 15

UT986 User Manual

 RF_IN不向天线提供馈电，需要根据所选择的天线设计馈电电路。

4.2 供电电源VCC

模块VCC上电起始电平低于0.4 V，且需具有良好的单调性，下冲与振铃保障在5%

VCC范围内。VCC上电波形，从10%到90%的上升时间需在1 ms ~ 10 ms范围内。上电

时间间隔，模块VCC下电低于0.4 V后，到下一次开始上电，时间间隔需大于500 ms。

UT986的VCC供电，与Host的IO供电，建议用同一路电源供电，以避免因UT986

与Host之间的IO漏电导致的启动异常。UT986的VCC供电范围是3.0 V ~ 3.6 V，输入去

耦电容C2需要大于10 μF，可同时并联其它诸如1 μF/100 nF/100 pF的电容。

4.3 串口

UT986的2个串口是LVTTL电平，若需和PC连接，需要通过RS232电平转换。

UT986的TXD1和RXD1，是必需连接串口，需要与Host的相应的UART口进行连

接。

UT986的TXD2和RXD2，是可选择的串口，可视情况连接或者悬空。

建议客户为串口2预留测试点，作为debug口。



所有数字IO（包括：RXD1、TXD1、RXD2、TXD2、TIME PULSE、nRESET）在模块

未加电时，如果有数据输入，会在模块VCC上形成串电，当串电电压高于0.4 V时，

有可能造成模块上电启动时失败。为防止串电，在模块未上电时，需保证模块已连接

的IO端口为高阻态或低电平。

16 硬件设计 UC-00-M37 CH R1.0

4.4 nRESET时序

上电时模块的复位引脚nRESET和供电VCC间需满足以下时序要求。模块正常运行期

间拉低nRESET引脚超过2.5 ms同样可以复位UT986。

复位引脚nRESET低于0.3 V有效。

> 2.5 ms

VCC

nRESET

图4-2 UT986模块复位信号

4.5 TIME PULSE输出

UT986的TIME PULSE是授时信号输出，是重要功能信号，需要与Host的时标输入

IO连接。TIME PULSE输出信号的周期为1 s，默认占空比为10%。

4.6 Layout建议

 供电：良好的性能需要稳定及低纹波电源来保证。电压纹波峰峰值不要超过

50 mV。

− 采用LDO保证供电纯净；

− 布局上尽量将LDO靠近模块放置；

− 加宽电源走线或采用分割铺铜面来传输电流；

− 电源走线避免经过大功率与高感抗器件，如磁性线圈。

UC-00-M37 CH R1.0 硬件设计 17

UT986 User Manual

 天线链路：天线链路要求50欧姆阻抗匹配。连接RF_IN至天线的射频走线应为

50欧姆阻抗线，尽量短且顺畅，避免走锐角。

 天线位置：为了保证较好的信噪比，确保天线与电磁辐射源有很好的隔离，特别

是1100 MHz ~ 1610 MHz频段的电磁辐射。

 尽量避免在UT986正下方走线。

 UT986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

气流与大功率发热器件。

 UT986所有GND管脚必需有效接地。

 UT986所有RSV管脚为预留管脚，建议悬空。

 UT986的散热焊盘必需接到大面积的接地铜皮上，才能有效散热。

4.7 接地与散热

接地与散热焊盘

图4-3 UT986接地与散热焊盘

UT986模块中间矩阵形的35个焊盘用于散热与接地，在PCB设计时推荐接到大面积

地平面上，以加强模块散热。

18 硬件设计 UC-00-M37 CH R1.0

5 包装

5.1 标签说明

产品名称

PN号

SN号

图5-1 标签示意说明

二维码

5.2 包装说明

UT986模块使用载带、卷盘方式（适用于主流表面贴装设备），包装在真空密封的铝

箔防静电袋中，内附干燥剂防潮。采用回流焊工艺焊接模块时，请严格遵守IPC标准对模

块进行湿度管控，由于载带等包装材料只能承受55 °C的温度，在进行烘烤作业时需要将

模块从包装中取出。

图5-2 模块包装示意

UC-00-M37 CH R1.0 包装 19

UT986 User Manual

尺寸栏

(mm)

0.35

E1.75 ±0.10

F20.20±0.10

S40.40±0.10

P22.00±0.10

ΦDo1.50 ±

0.10

0.00

ΦD1

17.6

Po4.00±0.10

10Po

40.00±0.20

A-A

W44.00±0.30

1.50

+0.10

-0.00

P24.00±0.10

Ao17.60±0.10

说明:

B-B

•10个边孔的累计公差不能超过±0.2 mm。

B023.20±0.10

K03.10±0.10

C(3:1)

•材料规格：PS黑色抗静电（表面阻抗10

-10

，表面抗静电

<100 V)，厚度0.35 mm。

t0.35±0.05

•13

件包装长度：

英寸卷轮卷装长度：

6 m，后段空包长度：

6.816 m (前段空包长度：

0.408 m)。

0.408 m，零

•13

实际包装零件颗数：

英寸卷轮包装零件总颗数：

250颗，后段空包颗数：

284颗（前段空包颗数：

17颗）。

17颗，

图5-3 模块载带图纸

20 包装

卷装轮盘

引出方向

卷

装

示

上带

图

仅

供

载带

参

考

330mm ×180mm ×44mm

•所有尺寸设计参照EIA-481-C-2003。

•载带在250 mm 长度以内最大弯曲不超过1 mm （见下图）。

250mm

(Unit: mm)

UC-00-M37 CH R1.0

表 5- 1 包装说明

项目

模块数量

描述

250片/卷

料盘：13寸

卷盘尺寸外径330 ±2 mm，内径180 ±2 mm，内径宽44.5 ±0.5 mm，

壁厚2.0 ±0.2 mm

载带模块间距（中心距）：24 mm

UT986模块的湿度敏感等级为3，与湿敏等级相关的包装及操作注意事项参照标准

IPC/JEDEC J-STD-020，用户可至网页自行下载查看。

UT986模块在真空密封的铝箔防静电袋中的保存期限（shelf life）为1年。

UC-00-M37 CH R1.0 包装 21

UT986 User Manual

6 生产及维修

6.1 模块拆卸说明

需要拆卸模块时，建议使用电烙铁融化模块两侧引脚焊锡，再用镊子将模块取下。

请勿使用其他方式拆卸模块（例如热风枪吹下模块），均可能导致模块损坏。

6.2 清洗

请勿用酒精或其他有机溶剂清洗，可能会导致焊剂残留物进入屏蔽壳里，引起发

霉等问题发生。

6.3 回流焊



为防止模块焊接中出现脱落，请不要将模块设计在板卡背面焊接，且最好不

要经历两次焊接循环。



焊接温度的设置取决于产品工厂的诸多因素，如主板性质、锡膏类型、锡膏

厚度等，请同时参考相关IPC标准以及锡膏的指标。



由于有铅焊接温度相对较低，若采用此焊接方式，请优先考虑板卡上的其他

元器件。



钢网的开孔方式需要满足客户自身产品设计要求以及检验规范，钢网厚度必

须大于0.15 mm，推荐使用0.18mm以上。

推荐回流焊温度曲线如下图所示：

22 生产及维修 UC-00-M37 CH R1.0

图6-1（M705-GRN360）回流焊温度曲线

升温阶段

 升温斜率: 最大3 °C/s

 升温温度区间：50 °C ~ 150 °C

预热阶段

 预热阶段时间: 60 s ~ 120 s

 预热温度区间: 150 °C ~ 180 °C

回流阶段

 超过熔点温度217 °C的时间: 40 s ~ 60 s

 焊接峰值温度: 不超过245 °C

冷却阶段

 降温斜率: 最大 4 °C/s

UC-00-M37 CH R1.0 生产及维修

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