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GPS 対応アプリケーションでの干渉を軽減

全地球測位システム (GPS) は、地球の 6 つの軌道に配置された 24 個の衛星によって構成されるナビゲーション システムであり、ユーザーはどこからでも自分の位置を正確に特定できます。 このシステムは当初、軍隊によって使用されていましたが、1980 年代に民間にも導入されました [1]。 それ以来、GPS はサバイバルおよびナビゲーション ツールとして普及するようになりました。 メーカーは、車両やワイヤレス デバイスなどのモバイル接続を備えたポータブルなさまざまな消費者向け製品に GPS 受信機を統合しています。 ハンドセットは、GPS 対応の理想的な製品です。 GPS 受信機をハンドセットに統合すると、GPS 受信機を他のデバイスと一緒に使用する同時 GPS (S-GPS) アプリケーションを作成できます。 無線 PCSやセルラーなど、さまざまな周波数帯域の通信システム。 消費者は、衛星からの信号を受信して​​増幅する GPS 機能を備えたハンドセットが信頼できるものであることを期待しています。これは、受信にエラーがあると位置情報が不正確になるためです。 残念ながら、の品質 GPS 多くの場合、信号は干渉によって損なわれます RF 信号。

システム内干渉
GPS 受信機を他の無線移動体通信送信機と同じボードに統合すると、受信機がシステム内干渉にさらされ、GPS 受信機の感度と直線性が低下する可能性があります。 送信機が送信モードにある間、送信信号の一部が GPS 受信機経路に漏れます。 その結果、受信機は、受信機のバックエンドを飽和させる可能性のある高い総入力電力を経験します。 これにより、受信機のバックエンドで非線形信号が生成され、受信信号にエラーが発生します。 この現象を回避するには、帯域外の送信信号が GPS 受信機の経路に入らないようにブロックする必要があります。 したがって、GPS 受信機のパスは、帯域外送信信号 (干渉源) を十分に除去する必要があります。 干渉源を十分に除去することで、GPS チップセットが強い干渉電力によって過負荷になるのを防ぎ、チップセットは受信信号を線形に増幅することができます。

GPS 対応アプリケーションでの干渉を軽減 1

 

1. Rx フロント エンドの簡略化されたブロック図。

 

受信機の感度と直線性を維持する GPS フィルター
通常、設計者は GPS LNA の両側にフィルタを配置します。 LNA の前にあるフィルターは、帯域外信号を除去し、LNA が飽和するのを防ぐのに役立ちます。 このフィルタの挿入損失は非常に低くなければなりません。 システムの雑音指数が増加するため、LNA の前に高挿入損失フィルタを配置することは避ける必要があります。 Friis の式によると、総雑音指数は、雑音指数または初段の損失によって支配されます。 LNA の後ろにある 2 番目のフィルターを使用して帯域外除去をさらに改善し、後段が過負荷になるのを防ぐことができます。

ただし、に示すノイズ計算を参照してください。 形 2 LNA の前に 0.5dB という低い挿入損失を持つフロント フィルタを使用しても、カスケード接続された雑音指数は低下しますが、LNA の雑音指数は 0.8dB と非常に優れています。 カスケード接続された雑音指数は、ゲインが十分に高い場合、初段によって支配されます。 初段フィルタの負のゲインにより、カスケード ノイズ指数が 1.35dB に低下します。 さらに、このソリューションには 3 つのコンポーネント (フィルター-LNA-フィルター) が含まれます。

GPS 対応アプリケーションでの干渉を軽減 2
2. Filter-LNA-Filter GPS 受信機のノイズ計算。

 

LNAフィルタモジュールによりS-GPS設計を簡素化
前のセクションで説明したソリューションは、最初のステージとして非常に優れた直線性を持つ LNA を使用し、2 番目のステージとして非常に優れた帯域外除去フィルターを使用することで、LNA フィルター ソリューションに簡略化できます。 このセクションでは、GPS 受信機のフロント エンドでの使用に適した LNA フィルター モジュールについて説明します。 このモジュールは、低ノイズで高直線性のエンハンスメント擬似形態 HEMT (E-pHEMT) LNA と、低挿入損失で優れた帯域外除去 FBAR フィルターを統合したものです。 この組み合わせにより、直線性を維持しながら優れた雑音指数を備えたフロントエンドが作成されます。

E-pHEMT は、線形性の高い LNA を生成できる Avago Technologies 独自の技術です。 FBAR は、Avago Technologies が開発した共振器技術であり、優れた品質係数 (Q) を備えた小型フィルターを生成できます。これは、非常に急峻なフィルター ロールオフまたは優れた帯域外除去に変換されます。 FBAR フィルターの統合により、LNA モジュールはセルラーおよび PCS 帯域に対して十分な除去を提供し、同時または同時 GPS (S-GPS) 動作における受信機の性能を向上させます[3][4]。

リニアリティの高いLNAフィルターモジュールにより、より高い処理能力を実現 入力 受信信号を圧縮せずに電力を供給します。 最終的に、LNAモジュールの前にあるフィルタは、GPS経路とPCSまたはセルラー経路との間に十分な分離がある限り省略できます。 フロント フィルタがない場合、システムの雑音指数は LNA によって支配され、雑音指数は 0.8dB まで低くなる可能性があります。 この実装により、受信機の感度が大幅に向上します。

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