低噪声放大器在手机GPS上的应用
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低噪声放大器在手机GPS上的应用  2012/3/1
早在2001年911恐怖事件以后,美国基于安全的考虑,强制要求手机具有GPS定位功能,以确定该手机的实时位置。近年来,随着我国基础建设的迅猛发展,道路建设日新月异;人们工作生活节奏加快,GPS导航定位系统日显重要,需求增加。最近有消息称:诺基亚高调宣布为其智能手机推出了Ovi地图新版本,将包括高端的步行和驾驶导航。此举被视为对GPS手机导航产业以及GPS导航相关产业影响巨大的变革。随着手机性能的普遍提升,以及手机GPS接

早在2001年911恐怖事件以后,美国基于安全的考虑,强制要求手机具有GPS定位功能,以确定该手机的实时位置。近年来,随着我国基础建设的迅猛发展,道路建设日新月异;人们工作生活节奏加快,GPS导航定位系统日显重要,需求增加。最近有消息称:诺基亚高调宣布为其智能手机推出了Ovi地图新版本,将包括高端的步行和驾驶导航。此举被视为对GPS手机导航产业以及GPS导航相关产业影响巨大的变革。随着手机性能的普遍提升,以及手机GPS接收机独特问题的解决,GPS功能已不再是高端手机独享的配置,正在向普通手机标配发展。

GPS功能简介

GPS全称为全球定位系统,由24颗卫星分布在6个不同高度的轨道上,按功能分有导航和定位两个;按应用分**和民用。其中**频率在1.227GHz,由美国军方独占,用途主要用于武器制导,侦查等军事和战争用途,精度高。民用频率在1.575GHz,供全球免费使用,用途主要用于海航,自然科学领域,更广泛的是我们熟悉的汽车行驶导航等。只有同时接收到3颗星的有效信号才能确定其位置。

GPS信号微弱,接收机灵敏度通常在-136dBm左右。

手机GPS的挑战

手机应用的特点:体积小,功耗低,生产性好,器件便宜,设计时间短,产品面市快。基于手机平台的GPS功能比独立GPS接收机有更高的要求,更具有挑战性,主要考虑以下几个方面:电子环境,功耗,体积,价格,设计时的便捷性和性能指标的容易实现性。

常见的单片GPS接收机采用CMOS工艺,达不到很高的收机灵敏度。相比汽车行驶在比较宽阔空间的路面上,手持GPS比车载的移动更灵活,所处位置信号会更弱,多径接收更普遍。要求接收能力更强,在接收前端增加滤波器和低噪放非常必要。

手机上的GPS设计之考虑

电子环境更恶劣。GPS接收和手机功放在同一块板上,对1.575GHzGPS信号而言其带外信号主要有:900MHz,1800MHz的GSM功放;1800—1900MHz的PCS功放;2.4GHz的WLAN,蓝牙;以及2.5—2.7GHz的WiMAX。这些信号虽不会同时存在,但每个都很强,对GPS接收性能都有明显影响。实验表明:-15dBm的带外信号,会引起GPS低噪放增益下降1dB.因此,选择手机GPS低噪放时不仅要看其自身的噪声系数和增益,更要关注其带外衰减指标,这对GPS接收机的捕捉能力,跟踪性能和定位精度,乃至能否正常工作至关重要。

CDMA,WCDMA手机收发是双工工作的,其功放的发射信号和噪声会对GPS信号形成干扰乃至堵塞。因此,GPS接收机必须外加LNA和高性能的滤波器。LNA增加了其接收灵敏度,而滤波器则增强带外衰减。对设计布线上另一个好处是,LNA可放置在靠近天线端,降低对GPS接收模块位置的要求,并使GPS接收机噪声系数得到1.5dB左右的改善。然而,由于GSM手机收发是时分工作的,相对而言对GPS信号的带外衰减要求不是很苛刻,可以省掉高性能的滤波器,用简单地滤波加低噪放方案来实现GPS接收前端,以节省成本。

针对不同的系统和平台,目前,手机GPS接收前端有几种方案:

--在GMS系统上,选择有源天线,即低噪放和GP

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