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Réduire les interférences dans les applications compatibles GPS

Le système de positionnement global (GPS) est un système de navigation formé de 24 satellites placés sur les six orbites de la Terre et permet aux utilisateurs de déterminer leur position avec précision depuis n'importe quel endroit. Le système a été initialement utilisé par les militaires mais a été introduit dans les civils dans les années 1980 [1]. Depuis lors, le GPS est devenu populaire comme outil de survie et de navigation. Les fabricants ont intégré des récepteurs GPS dans divers produits de consommation qui sont portables avec une connectivité mobile tels que des véhicules ou des appareils sans fil. Un combiné est un produit idéal pour être compatible GPS. L'intégration d'un récepteur GPS dans un combiné peut créer une application GPS simultanée (S-GPS) où le récepteur GPS est utilisé avec d'autres Sans fil systèmes de communication à partir de diverses bandes de fréquences telles que PCS et cellulaires. Les consommateurs s'attendent à ce qu'un combiné doté d'une capacité GPS soit fiable dans la réception et l'amplification du signal des satellites, car toute erreur de réception entraînerait des informations inexactes sur l'emplacement. Malheureusement, la qualité de la GPS les signaux sont souvent compromis par des interférences RF signaux.

Interférence intra-système
L'intégration d'un récepteur GPS sur la même carte avec d'autres émetteurs de communication mobile sans fil expose le récepteur aux interférences intra-système qui peuvent dégrader la sensibilité et la linéarité du récepteur GPS. Pendant que l'émetteur est en mode émission, une partie du signal d'émission fuira vers le trajet du récepteur GPS. Par conséquent, le récepteur subirait une puissance d'entrée totale élevée qui pourrait saturer le back-end du récepteur. Cela générerait un signal non linéaire à l'arrière du récepteur et créerait des erreurs dans le signal de réception. Afin d'éviter ce phénomène, le signal de transmission hors bande doit être empêché d'entrer dans le chemin du récepteur GPS. Par conséquent, le chemin du récepteur GPS doit avoir une bonne réjection sur le signal de transmission hors bande (brouilleur). En ayant un bon rejet du brouilleur, cela empêchera le chipset GPS d'être surchargé par la forte puissance d'interférence, et le chipset est capable de fournir une amplification linéaire au signal reçu.

Réduire les interférences dans les applications compatibles GPS 1

 

1. Schéma fonctionnel simplifié Rx Front End.

 

Filtre GPS pour préserver la sensibilité et la linéarité du récepteur
En règle générale, le concepteur placera des filtres des deux côtés du LNA GPS. Un filtre devant le LNA permet de rejeter le signal hors bande et d'empêcher la saturation du LNA. Ce filtre doit avoir une très faible perte d'insertion. Il convient d'éviter de placer un filtre à perte d'insertion élevée avant le LNA car cela augmentera le facteur de bruit du système. Selon l'équation de Friis, le facteur de bruit total est dominé par le facteur de bruit ou la perte du premier étage. Un deuxième filtre à l'arrière du LNA peut être utilisé pour améliorer encore le rejet hors bande afin d'éviter que l'étage ultérieur ne soit surchargé.

Toutefois, reportez-vous au calcul du bruit indiqué dans Chiffre 2 , un filtre avant avec une perte d'insertion aussi faible que 0,5 dB devant le LNA dégradera toujours le facteur de bruit en cascade bien que le LNA ait un facteur de bruit exceptionnel de 0,8 dB. Le facteur de bruit en cascade est dominé par le premier étage juste au moment où le gain est suffisamment élevé. Le gain négatif du filtre du premier étage entraîne une dégradation du facteur de bruit en cascade à 1,35 dB. En outre, cette solution implique trois composants (filtre-LNA-filtre).

Réduire les interférences dans les applications compatibles GPS 2
2. Calcul du bruit pour le récepteur GPS Filter-LNA-Filter.

 

Le module de filtre LNA simplifie la conception du S-GPS
La solution expliquée dans la section précédente peut être simplifiée en une solution de filtre LNA en utilisant un LNA avec une très bonne linéarité comme premier étage et un très bon filtre de rejet hors bande comme deuxième étage. Cette section explique un module de filtre LNA qui peut être utilisé à l'avant d'un récepteur GPS. Le module est une intégration d'un LNA pseudomorphique HEMT (E-pHEMT) à faible bruit et haute linéarité et d'un filtre FBAR à rejet hors bande supérieur à faible perte d'insertion. Cette combinaison créera un frontal avec un excellent facteur de bruit tout en maintenant la linéarité.

E-pHEMT est la technologie propriétaire d'Avago Technologies qui peut produire des LNA hautement linéaires. FBAR est une technologie de résonateur développée par Avago Technologies qui peut produire des filtres de petite taille avec un excellent facteur de qualité (Q), ce qui se traduit par une très forte atténuation du filtre ou un rejet hors bande supérieur. Avec l'intégration du filtre FBAR, le module LNA offre une réjection suffisante des bandes cellulaires et PCS, ce qui améliore les performances du récepteur en fonctionnement GPS simultané ou simultané (S-GPS)[3][4].

Un module de filtre LNA à haute linéarité lui permet de gérer des saisir puissance sans comprimer le signal reçu. En fin de compte, le filtre devant le module LNA peut être omis tant qu'il y a suffisamment d'isolement entre le chemin GPS et les chemins PCS ou cellulaires. Sans filtre frontal, le facteur de bruit du système est désormais dominé par le LNA, où le facteur de bruit peut être aussi faible que 0,8 dB. Cette implémentation améliorerait grandement la sensibilité du récepteur.

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