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Riduce le interferenze nelle applicazioni abilitate per GPS

Il Global Positioning System (GPS) è un sistema di navigazione formato da 24 satelliti posizionati nelle sei orbite della Terra e consente agli utenti di determinare la propria posizione con precisione da qualsiasi luogo. Il sistema è stato inizialmente utilizzato dai militari, ma è stato introdotto tra i civili negli anni '80 [1]. Da allora, il GPS è diventato popolare come strumento di sopravvivenza e navigazione. I produttori hanno integrato ricevitori GPS in vari prodotti di consumo che sono portatili con connettività mobile come veicoli o dispositivi wireless. Un telefono è un prodotto ideale per essere abilitato al GPS. L'integrazione di un ricevitore GPS in un telefono può creare un'applicazione GPS simultaneo (S-GPS) in cui il ricevitore GPS viene utilizzato insieme ad altri senza fili sistemi di comunicazione da varie bande di frequenza come PCS e cellulari. I consumatori si aspettano che un telefono con funzionalità GPS sia affidabile nel ricevere e amplificare il segnale dai satelliti perché qualsiasi errore sulla ricezione causerebbe informazioni imprecise sulla posizione. Purtroppo, la qualità del GPS i segnali sono spesso compromessi dall'interferenza RF segnali.

Interferenza intra-sistema
L'integrazione di un ricevitore GPS sulla stessa scheda con altri trasmettitori di comunicazione mobile wireless espone il ricevitore all'interferenza intra-sistema che può degradare la sensibilità e la linearità del ricevitore GPS. Mentre il trasmettitore è in modalità di trasmissione, parte del segnale di trasmissione perderà nel percorso del ricevitore GPS. Di conseguenza, il ricevitore sperimenterebbe un'elevata potenza di ingresso totale che potrebbe saturare il back-end del ricevitore. Ciò genererebbe un segnale non lineare nel back-end del ricevitore e creerebbe errori nel segnale di ricezione. Per evitare questo fenomeno, è necessario impedire al segnale di trasmissione fuori banda di entrare nel percorso del ricevitore GPS. Pertanto, il percorso del ricevitore GPS deve avere una buona reiezione sul segnale di trasmissione fuori banda (interferente). Avendo una buona reiezione all'interferente, eviterà che il chipset GPS venga sovraccaricato dalla forte potenza interferente e il chipset è in grado di fornire un'amplificazione lineare al segnale ricevuto.

Riduce le interferenze nelle applicazioni abilitate per GPS 1

 

1. Diagramma a blocchi semplificato front-end Rx.

 

Filtro GPS per preservare la sensibilità e la linearità del ricevitore
In genere, il progettista inserirà filtri su entrambi i lati dell'LNA GPS. Un filtro davanti all'LNA aiuta a respingere il segnale fuori banda e impedisce la saturazione dell'LNA. Questo filtro dovrebbe avere una perdita di inserzione molto bassa. Si dovrebbe evitare di mettere un filtro ad alta perdita di inserzione prima dell'LNA perché questo aumenterà la cifra di rumore del sistema. Secondo l'equazione di Friis, la figura di rumore totale è dominata dalla figura di rumore o perdita del primo stadio. Un secondo filtro sul retro dell'LNA può essere utilizzato per migliorare ulteriormente la reiezione fuori banda per evitare il sovraccarico dello stadio successivo.

Tuttavia, fare riferimento al calcolo del rumore mostrato in Figura 2 , un filtro frontale con una perdita di inserzione di appena 0,5 dB davanti all'LNA degraderà comunque la cifra di rumore in cascata sebbene l'LNA abbia una cifra di rumore eccezionale di 0,8 dB. La cifra di rumore in cascata è dominata dal primo stadio proprio quando il guadagno è sufficientemente alto. Il guadagno negativo del filtro del primo stadio fa sì che la cifra di rumore in cascata degradi a 1,35 dB. Inoltre, questa soluzione coinvolge tre componenti (filtro-LNA-filtro).

Riduce le interferenze nelle applicazioni abilitate per GPS 2
2. Calcolo del rumore per ricevitore GPS filtro-LNA-filtro.

 

Il modulo filtro LNA semplifica la progettazione S-GPS
La soluzione spiegata nella sezione precedente può essere semplificata in una soluzione con filtro LNA utilizzando un LNA con un'ottima linearità come primo stadio e un ottimo filtro di reiezione fuori banda come secondo stadio. Questa sezione spiega un modulo filtro LNA che è adatto per essere utilizzato nella parte anteriore di un ricevitore GPS. Il modulo è un'integrazione di un LNA HEMT pseudomorfico (E-pHEMT) a basso rumore e alta linearità e un filtro FBAR con reiezione superiore fuori banda a bassa perdita di inserzione. Questa combinazione creerà un front-end con un'eccellente figura di rumore mantenendo la linearità.

E-pHEMT è la tecnologia proprietaria di Avago Technologies in grado di produrre LNA altamente lineari. FBAR è una tecnologia di risonatore sviluppata da Avago Technologies in grado di produrre filtri di piccole dimensioni con un eccellente fattore di qualità (Q), che si traduce in un roll-off del filtro molto ripido o in una reiezione fuori banda superiore. Con l'integrazione del filtro FBAR, il modulo LNA offre un rifiuto sufficiente alle bande cellulari e PCS che aiuta le prestazioni del ricevitore in operazioni GPS simultanee o simultanee (S-GPS)[3][4].

Un modulo filtro LNA con elevata linearità gli consente di gestire livelli più elevati ingresso potenza senza comprimere il segnale ricevuto. In definitiva, il filtro davanti al modulo LNA può essere omesso fintanto che vi è un isolamento sufficiente tra il percorso GPS e il PCS oi percorsi cellulari. Senza un filtro frontale, la cifra di rumore del sistema è ora dominata dall'LNA, dove la cifra di rumore può arrivare fino a 0,8 dB. Questa implementazione migliorerebbe notevolmente la sensibilità del ricevitore.

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