تقليل التداخل في التطبيقات التي تدعم GPS

نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) هو نظام ملاحة يتكون من 24 قمرًا صناعيًا موضوعة في مدارات الأرض الستة ويمكن المستخدمين من تحديد موقعهم بدقة من أي مكان. تم استخدام النظام في البداية من قبل الجيش ولكن تم تقديمه للمدنيين في الثمانينيات [1]. منذ ذلك الحين ، أصبح نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) شائعًا كأداة للبقاء والتنقل. قامت الشركات المصنعة بدمج مستقبلات GPS في العديد من المنتجات الاستهلاكية المحمولة مع الاتصال المحمول مثل المركبات أو الأجهزة اللاسلكية. يعتبر الهاتف منتجًا مثاليًا ليتم تمكينه باستخدام نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). يمكن أن يؤدي دمج مستقبل GPS في الهاتف إلى إنشاء تطبيق GPS متزامن (S-GPS) حيث يتم استخدام مستقبل GPS مع أجهزة أخرى اللاسلكية أنظمة الاتصالات من نطاقات تردد مختلفة مثل أجهزة الكمبيوتر الشخصية والخلوية. يتوقع المستهلكون أن يكون الهاتف المزود بقدرة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) موثوقًا به في استقبال وتضخيم الإشارة من الأقمار الصناعية لأن أي خطأ في الاستقبال قد يتسبب في معلومات غير دقيقة عن الموقع. لسوء الحظ ، فإن جودة ملف GPS غالبًا ما يتم اختراق الإشارات عن طريق التدخل RF إشارات.

التدخل داخل النظام
يؤدي دمج مستقبل GPS على نفس اللوحة مع أجهزة إرسال اتصالات لاسلكية متنقلة أخرى إلى تعريض جهاز الاستقبال للتداخل داخل النظام مما قد يؤدي إلى تدهور حساسية مستقبل GPS وخطيته. أثناء وجود جهاز الإرسال في وضع الإرسال ، سيتسرب جزء من إشارة الإرسال إلى مسار مستقبل GPS. وبالتالي ، فإن جهاز الاستقبال سيواجه قدرة إدخال إجمالية عالية قد تشبع الطرف الخلفي للمستقبل. هذا من شأنه أن يولد إشارة غير خطية في الطرف الخلفي للمستقبل ويحدث أخطاء في إشارة الاستقبال. من أجل تجنب هذه الظاهرة ، يجب حظر إشارة الإرسال خارج النطاق من الدخول إلى مسار مستقبل GPS. لذلك ، يلزم أن يكون مسار مستقبل GPS رفضًا جيدًا لإشارة الإرسال خارج النطاق (المسبب للتداخل). من خلال وجود رفض جيد لمسبب التداخل ، فإنه سيمنع تحميل شرائح GPS بشكل زائد عن طريق قوة التداخل القوية ، ويمكن لمجموعة الشرائح توفير تضخيم خطي للإشارة المستقبلة.

مرشح GPS للحفاظ على حساسية وخطية جهاز الاستقبال
عادةً ما يضع المصمم المرشحات على جانبي GPS LNA. يساعد المرشح الموجود أمام المضخم LNA على رفض الإشارة خارج النطاق ومنع تشبعه. يجب أن يكون لهذا المرشح خسارة إدخال منخفضة جدًا. يجب تجنب وضع مرشح عالي الخسارة في الإدخال قبل LNA لأن هذا سيزيد من رقم ضوضاء النظام. وفقًا لمعادلة فريس ، يهيمن رقم الضوضاء أو الخسارة في المرحلة الأولى على رقم الضوضاء الإجمالي. يمكن استخدام مرشح ثانٍ في الجزء الخلفي من LNA لزيادة تحسين الرفض خارج النطاق لمنع زيادة التحميل على المرحلة اللاحقة.

ومع ذلك ، يرجى الرجوع إلى حساب الضوضاء الموضح في شكل 2 ، فإن المرشح الأمامي مع خسارة إدخال منخفضة تصل إلى 0.5 ديسيبل أمام المضخم LNA سيظل يحط من عامل الضوضاء المتتالي على الرغم من أن LNA له قيمة ضوضاء جيدة استثنائية تبلغ 0.8 ديسيبل. تهيمن المرحلة الأولى على رقم الضوضاء المتتالية فقط عندما يكون الكسب مرتفعًا بشكل كافٍ. يؤدي الكسب السلبي لمرشح المرحلة الأولى إلى انخفاض رقم الضوضاء المتتالي إلى 1.35 ديسيبل. إلى جانب ذلك ، يتضمن هذا الحل ثلاثة مكونات (مرشح - مرشح LNA - مرشح).

وحدة مرشح LNA تبسط تصميم S-GPS
يمكن تبسيط الحل الموضح في القسم السابق إلى محلول مرشح LNA باستخدام LNA بخطي جيد جدًا كمرحلة أولى ومرشح رفض جيد جدًا خارج النطاق كمرحلة ثانية. يشرح هذا القسم وحدة مرشح LNA المناسبة للاستخدام في الطرف الأمامي لجهاز استقبال GPS. الوحدة عبارة عن دمج لمرشح HEMT (E-pHEMT) LNA منخفض الضجيج عالي الخطي معزز ومرشح FBAR لطرد منخفض خارج النطاق. سيخلق هذا المزيج واجهة أمامية مع رقم ضوضاء ممتاز مع الحفاظ على الخطية.

E-pHEMT هي تقنية مملوكة لشركة Avago Technologies يمكنها إنتاج LNAs خطية للغاية. FBAR هي تقنية مرنان طورتها Avago Technologies يمكنها إنتاج مرشحات صغيرة الحجم مع عامل جودة ممتاز (Q) ، والذي يترجم إلى مرشح شديد الانحدار أو رفض فائق خارج النطاق. من خلال تكامل مرشح FBAR ، توفر وحدة LNA رفضًا كافيًا للنطاقين الخلويين و PCS مما يساعد على أداء جهاز الاستقبال في عملية GPS (S-GPS) المتزامنة أو المتزامنة [3] [4].

وحدة مرشح LNA ذات الخطية العالية تمكنها من التعامل مع أعلى مدخل الطاقة دون ضغط الإشارة المستقبلة. في النهاية ، يمكن حذف المرشح الموجود أمام وحدة LNA طالما أن هناك عزلًا كافيًا بين مسار GPS و PCS أو المسارات الخلوية. بدون مرشح أمامي ، يهيمن LNA على رقم ضوضاء النظام ، حيث يمكن أن يكون رقم الضوضاء منخفضًا مثل 0.8dB. سيؤدي هذا التنفيذ إلى تحسين حساسية جهاز الاستقبال بشكل كبير.