使用前置滤波器LNA模块改善同步操作GPS的接收器灵敏度

最新更新时间:2012-04-13来源: 电子发烧友关键字:GPS  前置滤波器  LNA模块 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章
前言

随着时代的演进,移动电话已因加入如WiFi、蓝牙和GPS等无线通讯技术变得越来越复杂,而越来越多的无线信号也令设计工程师必须利用强大的滤波技术来避免手机设计中面临的干扰问题,特别是全球定位系统(GPS)功能。

对于同步全球定位系统S-GPS,GPS信号的接收以及语音或数据信号的传送会在手机中同时发生,而语音或数据发送信号可能会泄漏到GPS的接收路径,造成低噪声放大器或后端电路的过载,影响接收器的灵敏度。这给手机设计工程师带来了强大的挑战,因为他们必须决定如何在微弱的GPS输入信号下维持接收器的灵敏度,同时还得面对语音或数据发送信号的干扰。这就需要一个具有非常良好的强大干扰信号屏蔽能力,并且可以提供低噪声系数和微弱GPS信号高增益的GPS接收器前端。

集成低插入损耗高屏蔽能力FBAR滤波器到低噪声放大器

前置滤波器可以用来屏蔽强大干扰信号避免流入GPS接收器路径,依Friis方程,第一级电路的噪声系数或插入损耗主要取决于接收器链的噪声系数,只要后方电路拥有合理的增益。因此,要达到前面提到的目标,设计工程师必须集成一个具有低插入损耗、高带外抑制能力以及低噪声高增益且线性度良好的放大器。

一个具备这些特性的GPS前端模块产品范例来自安华高科技(Avago Technologies)公司,由薄膜腔声谐振滤波器和GaAs增强模式伪形态高电子迁移率晶体管低噪声放大器组合而成。FBAR是一个可以提供高Q值小型滤波器,带来陡峭滚降滤波和强固带外抑制能力的专有技术,通过集成滤波器,模块可以屏蔽接近1.575GHz GPS信号的干扰信号,并维持放大器的低噪声系数。作为范例,卫星电话的通信频带使用非常接近GPS频率的1.62GHz信号,因此需要一个具有陡峭滚降滤波能力的滤波器来屏蔽信号而不会显著衰减带内的GPS信号。

由于噪声系数通常由接收器路径的第一级电路决定,因此,在模块的第一级电路集成低损耗FBAR滤波器,并随后加上GaAs低噪声放大器可以带来具有极低噪声系数和高带外屏蔽能力的最佳GPS接收器。

射频性能表现

表1中总结了三款具有不同前置滤波、后置滤波和放大器组合GPS模块的射频性能表现,前两个模块在第一级电路集成一个FBAR滤波器,并在之后加上一个低噪声放大器,其中第二个并加入额外的后置滤波器。第三个模块则是低噪声放大器加上后置滤波器的组合。

表1 安华高科技公司不同滤波器和放大器组合GPS模块产品的射频性能表现和简化功能框图。

由表1我们可以看到,前两个模块对于干扰信号的屏蔽能力优秀许多,ALM-1912和ALM-2712在蜂窝频带、PCS频带和WiFi频带的带外输入P1dB要比在低噪声放大器前未带有滤波器的ALM-1412好上许多,高带外P1dB意味着模块可以在强大干扰信号下正常工作,不会造成放大器饱和。

测量和测试配置

为了进一步详细了解这三款不同滤波器和放大器组合模块的性能表现,以下的比较显示了表1中三个模块在干扰信号情况下的屏蔽能力。测量通过监视模块噪声系数在特定功率水平干扰信号下的劣化情形进行,在测量中使用接近GPS频率,可能对GPS频率噪声系数影响最大的1.62GHz干扰信号。图2为进行测量的测试配置。

图1 GPS 接收器(Rx)前端的简化功能框图

图2 测量出现干扰信号下噪声系数劣化情形的测试配置。

图3 串接陷波滤波器和带通滤波器的滤波响应。

信号产生器产生一个位于干扰频率的持续信号波,功率组合器结合干扰信号和噪声源,接着把组合后的信号送到GPS模块来测量各自的噪声系数。

在干扰信号和噪声源组合前存在一个外部前置放大器放大干扰信号,噪声系数分析仪可以监视并接收极低本底噪声的信号,任何来自干扰源的额外噪声都非常重要,因此被涵盖在噪声系数的测量中。位于GPS频率的高本底噪声干扰源可能造成干扰源本底噪声的测量而非模块本身噪声系数的测量。为了保证噪声系数的测量不会包含额外的本底噪声,配置中使用滤波器衰减GPS频率的干扰信号以抑制信号和噪声。

如前所讨论,要使测试正确且精密进行必须对GPS频率干扰信号的本底噪声有高抑制能力。由图2我们可以看到,在干扰信号源安排带通滤波器可以滤除干扰信号的谐波。另外,放置在带通滤波器后方的两个陷波滤波器可以抑制GPS频率干扰信号的本底噪声。图3显示二个串接陷波滤波器和带通滤波器的频率响应,串接滤波器在1.575GHz提供100dB的衰减以及1.62GHz干扰信号频率的低损耗。

对于受测器件,也就是GPS模

块后方的测试配置,安排在噪声系数分析仪前方的GPS带通滤波器可以屏蔽强大干扰信号避免进入噪声系数分析仪,帮助分析仪避免受到强大干扰信号影响而过载。

测量结果讨论

图4显示了三个模块在强大1.62GHz干扰信号下噪声系数的劣化情况,主要以无干扰信号下各模块的噪声系数为参考,测量结果则基于图2中的测试配置。

图4 噪声系数劣化相对于干扰信号强度的关系

对于第一级电路中未带有前置滤波器的ALM-1412模块,在干扰信号达到-10dBm功率水平前噪声系数的劣化就超过1dB,而ALM-1912和ALM-2712模块则在噪声系数上没有影响,甚至当干扰信号的功率水平达到20dBm时也没有。

非常明显,带有前置滤波器的GPS模块对于强大干扰信号有着更好的抑制能力,在这个例子中,测量数据显示,比起放大器前未带有滤波器的ALM-1412模块,带有前置滤波器的ALM-1912和ALM-2712模块对于强大干扰信号的抵抗能力要好上许多。

结论

总的来说,在第一级电路集成FBAR滤波器可以提供对抗干扰信号更好的噪声系数性能表现,FBAR滤波器的低插入耗损对于放大器噪声系数的影响最小,因此,带有低插入耗损和高带外抑制能力FABR前置滤波器的GPS放大器模块提供了GPS接收器链的最佳方案,另一个额外好处是,所有部件集成到小型模块封装内可以节省电路板空间和设计完成时间。

关键字:GPS  前置滤波器  LNA模块 编辑:探路者 引用地址:使用前置滤波器LNA模块改善同步操作GPS的接收器灵敏度

上一篇:集成混频和放大功能的低价电路
下一篇:ADIADE7816精密多路电表解决方案

推荐阅读最新更新时间:2023-10-18 16:38

基于Windows CE的物流车载终端设计
物流在现代社会中正扮演着越来越重要的角色。但是,与国外技术密集型的物流行业相比,国内物流行业在信息化、智能化程度上还存在着较大差距。鉴于这样一种状况,本文提出了一个基于Windows CE平台的物流车载终端设计方案。该物流车载终端以Liod评估板(简称为“Liod板”)为硬件平台,在嵌人式操作系统Windows CE上实现的功能有:电子地图,实现地图4级缩放、平移、归中功能;无线通信,实现终端与控制中心的GPRS无线通信;GPS定位,定位车载终端当前的位置;称重与打印,读取电子秤数据,实现票据的打印;语音提示,提供更好的人机交互功能。   1 软硬件平台简介 本车载终端以Liod板为硬件平台。Liod板的核心PXA270
[工业控制]
NovAtel与GPS研究实验室签署研究合同
Marketwired 2016年11月2日加拿大阿尔伯塔省卡尔加里---- NovAtel Inc.(NovAtel)欣喜地宣布与斯坦福大学GPS研究实验室签署了一份研究合同,研究全球导航卫星系统(GNSS)为地面自主车辆提供符合安全和精度要求的定位解决方案。斯坦福大学GPS研究实验室开展的这项研究将在针对飞机应用的类似研究基础上扩大应用范围。目前的研究将包括高完整性载波相位算法概念以及威胁模型和安全监控研究,旨在改善地面自主运输的安全性。
[汽车电子]
基于S3C2440的GPS导航终端机的设计
本文介绍了一种利用ARM9开发板和GPS模块实现GPS导航功能的终端机的软硬件结构和设计方法。 1 GPS导航系统结构 本文所介绍的GPS全球定位导航系统按功能可分为嵌入式主控模块、GPS模块、显示模块、扩展模块及供电模块等五大部分。 嵌入式主控模块基于S3C2440处理器,主要负责对GPS导航模块数据的响应、处理和控制。在硬件上,主控模块就是一个嵌入式开发板,包括触摸LCD接口电路、SD卡接口电路、FLASH、SDRAM等。而在软件上,主控模块上应当运行嵌入式Linux系统。而嵌入式Linux操作系统的主要作用是管理程序模块进程并调度进程等。 GPS模块主要用于接收导航卫星数据,并以特定的格式发送给主控模
[单片机]
基于S3C2440的<font color='red'>GPS</font>导航终端机的设计
GPS汽车导航仪不能说的秘密
    GPS车载导航设备在欧美、日本等国,GPS车载导航仪已经成为大众的一个生活辅助工具,甚至是必需品。作为一种当下热门的汽车电子用品,GPS 汽车导航仪 可以在地理信息服务、城市导航、自驾远游等方面为车主提供诸多便利。     目前,随着私家车保有量的大幅提升,参与国内GPS市场角逐的企业也如雨后春笋,GPS车载导航仪产品不再是少数专业人士及探险家手里的“发烧”级装备。选购此类高科技产品时,消费者往往处于“一知半解”的状态,容易产生困惑和迷茫。下面,就让我们来了解一下 2012最新款导航仪 的相关购买知识吧。 电子地图出身须正宗     电子地图是导航仪应用中基础且核心的部分,专业的认证和详实的数据量是其应该具备的
[汽车电子]
GPS导航仪技术大战升级 市场洗牌加速
      导航产品从陌生到熟悉,产品越来越丰富,功能越来越多样,导航产业发展进入到什么阶段?拥有MP3、MP4、CMMB等等众多功能的PND导航产品能否主导产业未来?   从2005年的萌芽兴起,2006的山寨试水,2007年爆发式增长,2008年群雄混战、价格交锋,到2009年狼烟四起,暗战不断,2010年,导航产业面临转折,是被山寨拖死?还是绝地重生?导航产业能否突破核心技术,实现导航价值的理性回归,直接决定着中国导航产业的未来。    肃清山寨,导航价值亟待回归   GPS山寨机泛滥,是对消费者、GPS渠道商、GPS品牌厂商甚至整个国产GPS行业的最大损害。凭借华丽的外表,附属功能的丰富吸引消费者,电视、MP4
[汽车电子]
PND和车载GPSGPS导航手机发展的阻碍
GPS导航市场个人应用产品上分便携式PND、车载GPS和GPS导航手机几大类,而遵循着你涨我降的规律,便携式GPS和车载GPS的市场份额的增长势必争夺GPS导航手机市场本有的占有率。虽然很多调研机构发表报告说,全球PND将来增长减缓,GPS导航手机增长增速。但是考虑中国GPS导航市场还未进入成长期,相对应的车载GPS导航转载率极低,便携式GPS普及还有上升的空间,所以对未来GPS导航手机的增长不能盲目乐观。 宝马、丰田等高端汽车纷纷加大推出搭配GPS导航功能的车型数量,并且GPS导航功能由高端车型向中低端汽车车型延伸。中低端汽车搭配GPS导航功能这一亮点势必吸引广大爱车消费人士的眼球,GPS导航市场产品竞争将会更激烈。 而
[嵌入式]
GPS激情再燃烧,智能机标配已成定局
  引言:曾几何时,GPS手机在中国市场炽手可热,然而如今的GPS手机市场就好像是做成的夹生饭,再也熟不起来。设计门槛,价格门槛以及无杀手应用都是GPS手机热度降温的因素。不过,机会还是来了,GPS已被全球的主流智能手机标配,这会不会在中国市场再次掀起GPS热潮?   近日,笔者到深圳华强北手机批发市场逛了逛,转了十几个柜台,仅发现两款GPS手机:一款是高仿HTC WM的智能机;另一款是高仿诺基亚N80的WM智能机,还说是刚到的货。低端的GSM功能手机基本上都没有配置GPS功能。“我们现在的手机都不要GPS功能了。”一个店主对我说道。   是的。3-4年前GPS手机在中国市场曾刮起一阵旋风,热度非凡,众多手机设计公司抢
[手机便携]
意法半导体与NAVTEQ签订GPS合作协议
  意法半导体宣布与NAVTEQ 公司签订技术合作协议,开发整合数字公路地图和定位数据的创新解决方案,实现弯路超速警告或智能前照灯控制等先进驾驶辅助应用。地图定位引擎(MPE)安装在一个很小的低成本模块内,即便汽车没有安装驾驶导航系统,也能提高驾驶安全和便利。   弯路超速行驶常导致交通事故,所以能够警告并辅助驾驶员保持安全车速的先进驾驶辅助系统将有很好的应用前景。意法半导体的地图定位引擎内置NAVTEQ公司的 MPE地图,能够判断当前位置到前面转弯的距离和转弯半径,并测算安全通过弯路的最高时速,如果车速超过限速,地图定位引擎擎就向驾驶员发出声音、画面和触觉警告,甚至还能直接自动降低车速。   同样地,MPE还能配合智
[汽车电子]
小广播
最新电源管理文章
换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved