低噪聲放大器在手機GPS上的應用

發(fā)布時(shí)間:2010-3-24 18:05    發(fā)布者:李寬
關(guān)鍵詞: GPS , 低噪聲 , 放大器 , 手機 , 應用
早在2001年911恐怖事件以后,美國基于安全的考慮,強制要求手機具有GPS定位功能,以確定該手機的實(shí)時(shí)位置。近年來(lái),隨著(zhù)我國基礎建設的迅猛發(fā)展,道路建設日新月異;人們工作生活節奏加快,GPS導航定位系統日顯重要,需求增加。最近有消息稱(chēng):諾基亞高調宣布為其智能手機推出了Ovi地圖新版本,將包括高端的步行和駕駛導航。此舉被視為對GPS手機導航產(chǎn)業(yè)以及GPS導航相關(guān)產(chǎn)業(yè)影響巨大的變革。隨著(zhù)手機性能的普遍提升,以及手機GPS接收機獨特問(wèn)題的解決,GPS功能已不再是高端手機獨享的配置,正在向普通手機標配發(fā)展。

GPS功能簡(jiǎn)介

GPS全稱(chēng)為全球定位系統,由24顆衛星分布在6個(gè)不同高度的軌道上,按功能分有導航和定位兩個(gè);按應用分軍用和民用。其中軍用頻率在 1.227GHz ,由美國軍方獨占,用途主要用于武器制導,偵查等軍事和戰爭用途,精度高。民用頻率在1.575GHz,供全球免費使用,用途主要用于海航,自然科學(xué)領(lǐng)域,更廣泛的是我們熟悉的汽車(chē)行駛導航等。 只有同時(shí)接收到3顆星的有效信號才能確定其位置。

GPS信號微弱,接收機靈敏度通常在-136dBm左右。

手機GPS的挑戰

手機應用的特點(diǎn):體積小,功耗低,生產(chǎn)性好,器件便宜,設計時(shí)間短,產(chǎn)品面市快;谑謾C平臺的GPS功能比獨立GPS接收機有更高的要求,更具有挑戰性,主要考慮以下幾個(gè)方面: 電子環(huán)境,功耗,體積,價(jià)格,設計時(shí)的便捷性和性能指標的容易實(shí)現性。

常見(jiàn)的單片GPS接收機采用CMOS工藝,達不到很高的收機靈敏度。相比汽車(chē)行駛在比較寬闊空間的路面上,手持GPS比車(chē)載的移動(dòng)更靈活,所處位置信號會(huì )更弱,多徑接收更普遍。要求接收能力更強,在接收前端增加濾波器和低噪放非常必要。

手機上的GPS 設計之考慮

電子環(huán)境更惡劣。GPS 接收和手機功放在同一塊板上,對1.575GHz GPS信號而言其帶外信號主要有:900MHz,1800MHz 的 GSM 功放;1800—1900MHz 的PCS功放;2.4GHz的 WLAN,藍牙; 以及2.5—2.7GHz的WiMAX。這些信號雖不會(huì )同時(shí)存在,但每個(gè)都很強,對GPS接收性能都有明顯影響。實(shí)驗表明:-15dBm的帶外信號,會(huì )引起GPS 低噪放增益下降1dB. 因此,選擇手機 GPS 低噪放時(shí)不僅要看其自身的噪聲系數和增益,更要關(guān)注其帶外衰減指標,這對GPS接收機的捕捉能力,跟蹤性能和定位精度,乃至能否正常工作至關(guān)重要。

CDMA, WCDMA手機收發(fā)是雙工工作的,其功放的發(fā)射信號和噪聲會(huì )對GPS信號形成干擾乃至堵塞 。因此,GPS接收機必須外加LNA和高性能的濾波器。LNA增加了其接收靈敏度,而濾波器則增強帶外衰減。對設計布線(xiàn)上另一個(gè)好處是,LNA可放置在靠近天線(xiàn)端,降低對GPS接收模塊位置的要求,并使 GPS接收機噪聲系數得到1.5dB左右的改善。然而,由于GSM手機收發(fā)是時(shí)分工作的,相對而言對GPS信號的帶外衰減要求不是很苛刻,可以省掉高性能的濾波器,用簡(jiǎn)單地濾波加低噪放方案來(lái)實(shí)現GPS接收前端,以節省成本。

針對不同的系統和平臺,目前,手機GPS接收前端有幾種方案:

--在GMS系統上,選擇有源天線(xiàn),即低噪放和GPS接收天線(xiàn)集成在一起;

--在CDMA, WCDMA系統上,有分立的低噪放加濾波器,二種器件所采用的材料和性能都有選擇余地。以上方案這對設計時(shí)間,設計難度,性能指標,PCB尺寸以及元件數都是挑戰。

隨著(zhù)市場(chǎng)需求的變化,濾波器和低噪放集成在一起的GPS接收前端得到了廣泛的應用,其好處顯而易見(jiàn)。和分立器件一樣,二者有不同的組合:LNA+陶瓷濾波器或 LNA+SAW(聲表面波濾波器)。在市場(chǎng)上, 性能以CaAs E-pHEMT+FBAR方案為最優(yōu):噪聲小,線(xiàn)性更好,帶外衰減更好。

Avago公司的GPS接收前端模塊

Avago 結合行業(yè)領(lǐng)先的CaAs E-pHEMT工藝和FBAR濾波器技術(shù),提供GPS射頻前端系列模塊,為GPS外加低噪放前端提供了多種選擇,詳見(jiàn)圖1,3,4,5所示,結構有: Filter + LNA + Filter; Filter + LNA; LNA + Filter; 或單純的 LNA,在規劃和設計這些產(chǎn)品時(shí)Avago充分考慮了其應用環(huán)境,是手機GPS接收設計上的首選。

CaAs E-pHEMT低噪放的特點(diǎn)

相比其他材料和工藝,CaAs E-pHEMT的優(yōu)勢主要在于:噪聲系數低,是低噪放的首選;低工作電壓下線(xiàn)性高,提高接收機動(dòng)態(tài)范圍,有利于后續信號的混頻和解調;增益高乃是放大器的價(jià)值所在。因此,CaAs E-pHEMT正是噪聲系數,線(xiàn)性和增益三個(gè)低噪放重要指標的完美結合,這是Si材料低噪放很難達到的。

FBAR 濾波器的特點(diǎn)

陶瓷濾波能承受較大的功率,溫度特性好,但器體積大,Q值不如FBAR的好;

SAW濾波器承受功率小,溫度特差,Q值低,便宜。在一些指標要求不太高的手機上還有應用;

FBAR濾波器:性能好,體積小,易于集成。隨著(zhù)在手機上雙工器,濾波器取代SAW的應用越來(lái)越多,其性?xún)r(jià)比已被大家所認同。

ALM-1712 GPS接收前端實(shí)例

下圖1為Avago的ALM-1712產(chǎn)品,由兩個(gè)FBAR濾波器和一個(gè)LNA組成,三級總的噪聲系數為1.65 dB 。RF端 ESD >3KV,省去外加ESD保護器件,節省空間和成本。低至1V 工作,可關(guān)斷功能則滿(mǎn)足了手機應用低功耗的要求,可變偏置則提供了在各個(gè)性能指標中得到一個(gè)理想的平衡。 封裝為4.5(L)x2.2(W)x1(H) mm3,外圍器件只有8個(gè)電阻,電容電感器件。


圖1:Avago  ALM-1712產(chǎn)品

下圖2所示為在 Vdd = 2.7V, Idd = 8.0mA偏置下1.575GHz處的增益是12.8 dB; 線(xiàn)性 IIP3 = +7 dBm,  IP1dB = +3 dBm,對900MHz的帶外衰減高達95dBc, 對1800MHz的帶外衰減高達 90dBc,有力地保證了在惡劣的電子環(huán)境下,GPS接收機發(fā)揮能良好的功能。ALM-1712很好地滿(mǎn)足了手機GPS的特殊要求:電子環(huán)境,功耗,體積和成本要求以及設計時(shí)間和性能指標,這些對手機廠(chǎng)家的意義不言而喻。









下面是市場(chǎng)常見(jiàn)的兩個(gè)型號的主要指標,在低噪放都采用CaAs E-pHEMT工藝的情況下,不難看出FBAR濾波器對PCS頻段的抑制比SAW高出 21dB( 63 vs. 42)

產(chǎn)品

ALM-1412

RFxxxx

結構

CaAs E-pHEMT + FBAR

CaAs E-pHEMT + SAW

Gain(dB)

13.50

13.50

NF(dB)

0.82

0.85

IP1dB(dBm)

2.70

-2.00

IIP3(dBm)

7.00

9.00

Cell Band Rejection (dBc)

54.00

54.00

PCS Band Rejection (dBc)

63.00

42.00



附圖1是Avago公司在GPS 接收前端產(chǎn)品線(xiàn)的發(fā)展路線(xiàn)圖。不難發(fā)現,Avago公司對GPS接收機前端模塊和低噪放市場(chǎng)非常重視,隨著(zhù)不同功能性能產(chǎn)品在GPS接收機上的廣泛應用,Avago將繼續推出更多滿(mǎn)足市場(chǎng)的產(chǎn)品,詳情可咨詢(xún)Aavago亞太地區重要代理商世強電訊。


附圖1:Avago科技GPS接收前端產(chǎn)品發(fā)展線(xiàn)路圖

面向GSP, ISM和WiMAX市場(chǎng), 最近Avago推出MGA-24106低噪放,繼承了Avago 低噪放產(chǎn)品一貫的噪聲系數,增益及線(xiàn)性指標的優(yōu)勢。在3.3V6mA偏置下,1.57GHz,噪聲系數為0.87,增益為19.6dB, IP1dB為-8.7dBm, IIP3為 -0.2dBm。 在低至1.8V電壓下能正常工作。封裝在1.5x1.2x0.5mm3,只需幾個(gè)外圍器件。在體積,功耗和低電壓工作方面更高一籌,其價(jià)格更具有市場(chǎng)競爭力。在手持,移動(dòng)終端無(wú)線(xiàn)設備上應用前景廣闊。


附圖2:FBAR, SAW和陶瓷濾波器的性能比較

附圖2是手機用FBAR, SAW和陶瓷濾波器的性能比較。FBAR技術(shù)是Avago公司又一領(lǐng)先技術(shù)的產(chǎn)品線(xiàn),在手機上的雙工器,多工器和各種濾波器都占有很大的份額。

來(lái)源:世強電訊
本文地址:http://selenalain.com/thread-9834-1-1.html     【打印本頁(yè)】

本站部分文章為轉載或網(wǎng)友發(fā)布,目的在于傳遞和分享信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀(guān)點(diǎn)和對其真實(shí)性負責;文章版權歸原作者及原出處所有,如涉及作品內容、版權和其它問(wèn)題,我們將根據著(zhù)作權人的要求,第一時(shí)間更正或刪除。
您需要登錄后才可以發(fā)表評論 登錄 | 立即注冊

相關(guān)在線(xiàn)工具

相關(guān)視頻

關(guān)于我們  -  服務(wù)條款  -  使用指南  -  站點(diǎn)地圖  -  友情鏈接  -  聯(lián)系我們
電子工程網(wǎng) © 版權所有   京ICP備16069177號 | 京公網(wǎng)安備11010502021702
快速回復 返回頂部 返回列表
午夜高清国产拍精品福利|亚洲色精品88色婷婷七月丁香|91久久精品无码一区|99久久国语露脸精品|动漫卡通亚洲综合专区48页