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GPS 지원 애플리케이션에서 간섭 감소

GPS(Global Positioning System)는 지구의 6개 궤도에 배치된 24개의 위성으로 구성된 내비게이션 시스템으로 사용자가 어느 위치에서나 자신의 위치를 ​​정확하게 파악할 수 있도록 합니다. 이 시스템은 처음에 군대에서 사용되었으나 1980년대에 민간인에게 도입되었습니다[1]. 그 이후로 GPS는 생존 및 탐색 도구로 대중화되었습니다. 제조업체는 GPS 수신기를 차량이나 무선 장치와 같은 모바일 연결로 휴대할 수 있는 다양한 소비자 제품에 통합했습니다. 핸드셋은 GPS를 사용할 수 있는 이상적인 제품입니다. GPS 수신기를 핸드셋에 통합하면 GPS 수신기가 다른 장치와 함께 사용되는 동시 GPS(S-GPS) 애플리케이션을 만들 수 있습니다. 무선 전화 PCS 및 셀룰러와 같은 다양한 주파수 대역의 통신 시스템. 소비자는 GPS 기능이 있는 핸드셋이 위성 신호를 안정적으로 수신하고 증폭할 것으로 기대합니다. 수신에 오류가 있으면 위치 정보가 부정확해지기 때문입니다. 아쉽게도 제품의 품질은 GPS 신호는 종종 간섭으로 인해 손상되는 경우가 많습니다. RF 신호.

시스템 내 간섭
다른 무선 이동 통신 송신기와 동일한 보드에 GPS 수신기를 통합하면 GPS 수신기의 감도와 선형성을 저하시킬 수 있는 시스템 내 간섭에 수신기가 노출됩니다. 송신기가 전송 모드에 있는 동안 전송 신호의 일부가 GPS 수신기 경로로 누출됩니다. 결과적으로 수신기는 수신기의 백엔드를 포화시킬 수 있는 높은 총 입력 전력을 경험하게 됩니다. 이것은 수신기의 백엔드에서 비선형 신호를 생성하고 수신 신호에 오류를 생성합니다. 이러한 현상을 방지하기 위해서는 대역 외 송신 신호가 GPS 수신 경로로 들어가지 않도록 차단해야 합니다. 따라서 GPS 수신기 경로는 대역 외 전송 신호(간섭자)에 대한 거부가 양호해야 합니다. 간섭원에 대한 좋은 거부를 가짐으로써 GPS 칩셋이 강한 간섭 전력에 의해 과부하되는 것을 방지하고 칩셋은 수신된 신호에 선형 증폭을 제공할 수 있습니다.

GPS 지원 애플리케이션에서 간섭 감소 1

 

1. Rx 프런트 엔드 단순화된 블록 다이어그램.

 

수신기의 감도와 선형성을 유지하기 위한 GPS 필터
일반적으로 설계자는 GPS LNA의 양쪽에 필터를 배치합니다. LNA 앞의 필터는 대역 외 신호를 거부하고 LNA가 포화되는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다. 이 필터는 삽입 손실이 매우 낮아야 합니다. LNA 앞에 높은 삽입 손실 필터를 배치하는 것은 시스템의 잡음 지수를 증가시키므로 피해야 합니다. Friis 방정식에 따르면 총 잡음 지수는 잡음 지수 또는 첫 번째 단계의 손실에 의해 지배됩니다. LNA 뒤에 있는 두 번째 필터를 사용하여 대역 외 거부를 더욱 개선하여 나중 스테이지가 과부하되는 것을 방지할 수 있습니다.

그러나 에 표시된 노이즈 계산을 참조하십시오. 그림 2 , LNA 앞의 삽입 손실이 0.5dB 정도로 낮은 전면 필터는 LNA가 0.8dB의 예외적으로 우수한 잡음 지수를 갖지만 캐스케이드 잡음 지수를 여전히 저하시킵니다. 계단식 잡음 지수는 게인이 적절하게 높을 때 첫 번째 단계에 의해 지배됩니다. 1단계 필터의 음수 이득으로 인해 계단식 잡음 지수가 1.35dB로 저하됩니다. 게다가 이 솔루션에는 세 가지 구성 요소(필터-LNA-필터)가 포함됩니다.

GPS 지원 애플리케이션에서 간섭 감소 2
2. Filter-LNA-Filter GPS 수신기에 대한 잡음 계산.

 

LNA 필터 모듈로 S-GPS 설계 간소화
이전 섹션에서 설명한 솔루션은 선형성이 매우 우수한 LNA를 첫 번째 단계로 사용하고 매우 우수한 대역 외 제거 필터를 두 번째 단계로 사용하여 LNA 필터 솔루션으로 단순화할 수 있습니다. 이 섹션에서는 GPS 수신기의 프런트 엔드에 사용하기에 적합한 LNA 필터 모듈에 대해 설명합니다. 이 모듈은 저잡음 고선형 강화 Pseudomorphic HEMT(E-pHEMT) LNA와 저삽입 손실이 우수한 대역 외 제거 FBAR 필터를 통합한 것입니다. 이 조합은 선형성을 유지하면서 우수한 잡음 지수를 가진 프런트 엔드를 생성합니다.

E-pHEMT는 선형 LNA를 생성할 수 있는 Avago Technologies의 독점 기술입니다. FBAR Avago Technologies에서 개발한 공진기 기술로 품질 계수(Q)가 우수한 작은 크기의 필터를 생산할 수 있으며, 이는 매우 급격한 필터 롤오프 또는 우수한 대역 외 거부로 변환됩니다. FBAR 필터의 통합으로 LNA 모듈은 동시 또는 동시 GPS(S-GPS) 작동[3][4]에서 수신기의 성능을 돕는 셀룰러 및 PCS 대역에 충분한 거부를 제공합니다.

선형성이 높은 LNA 필터 모듈을 사용하면 더 높은 선형성을 처리할 수 있습니다. 입력 수신된 신호를 압축하지 않고 전원을 공급합니다. 궁극적으로 LNA 모듈 앞의 필터는 GPS 경로와 PCS 또는 셀룰러 경로 사이에 충분한 격리가 있는 한 생략할 수 있습니다. 전면 필터가 없으면 시스템의 잡음 지수는 이제 LNA에 의해 지배되며 잡음 지수는 0.8dB까지 낮아질 수 있습니다. 이 구현은 수신기의 감도를 크게 향상시킵니다.

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