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Reduza a interferência em aplicativos habilitados para GPS

O Sistema de Posicionamento Global (GPS) é um sistema de navegação formado por 24 satélites posicionados nas seis órbitas da Terra e que permite ao usuário determinar sua posição com precisão a partir de qualquer local. O sistema foi inicialmente usado pelos militares, mas foi introduzido aos civis na década de 1980 [1]. Desde então, o GPS tornou-se popular como uma ferramenta de sobrevivência e navegação. Os fabricantes integraram receptores GPS em vários produtos de consumo que são portáteis com conectividade móvel, como veículos ou dispositivos sem fio. Um aparelho é um produto ideal para ser habilitado para GPS. A integração de um receptor GPS em um aparelho pode criar um aplicativo de GPS simultâneo (S-GPS) onde o receptor GPS é usado junto com outros Sem fio sistemas de comunicação de várias bandas de frequência, como PCS e celular. Os consumidores esperam que um aparelho com capacidade de GPS seja confiável na recepção e amplificação do sinal dos satélites, pois qualquer erro na recepção causaria informações imprecisas sobre a localização. Infelizmente, a qualidade do GPS os sinais são muitas vezes comprometidos por interferência RF sinais.

Interferência Intra-Sistema
A integração de um receptor GPS na mesma placa com outros transmissores de comunicação móvel sem fio expõe o receptor à interferência intra-sistema que pode degradar a sensibilidade e a linearidade do receptor GPS. Enquanto o transmissor estiver no modo de transmissão, parte do sinal de transmissão vazará para o caminho do receptor GPS. Consequentemente, o receptor experimentaria uma alta potência de entrada total que pode saturar o back-end do receptor. Isso geraria um sinal não linear no back-end do receptor e criaria erros no sinal recebido. Para evitar esse fenômeno, o sinal de transmissão fora da banda precisa ser impedido de entrar no caminho do receptor GPS. Portanto, é necessário que o caminho do receptor GPS tenha uma boa rejeição no sinal de transmissão fora da banda (interferente). Tendo uma boa rejeição ao interferente, evitará que o chipset do GPS seja sobrecarregado pela forte potência de interferência, e o chipset é capaz de fornecer uma amplificação linear ao sinal recebido.

Reduza a interferência em aplicativos habilitados para GPS 1

 

1. Rx Front End Diagrama de blocos simplificado.

 

Filtro de GPS para preservar a sensibilidade e a linearidade do receptor
Normalmente, o projetista colocará filtros em ambos os lados do GPS LNA. Um filtro na frente do LNA ajuda a rejeitar o sinal fora de banda e evita que o LNA fique saturado. Este filtro deve ter uma perda de inserção muito baixa. Deve-se evitar colocar um filtro de alta perda de inserção antes do LNA, pois isso aumentará a figura de ruído do sistema. De acordo com a equação de Friis, a figura de ruído total é dominada pela figura de ruído ou perda do primeiro estágio. Um segundo filtro na parte de trás do LNA pode ser usado para melhorar ainda mais a rejeição fora da banda para evitar que o estágio posterior seja sobrecarregado.

No entanto, consulte o cálculo de ruído mostrado na Figura 2 , um filtro frontal com perda de inserção tão baixa quanto 0,5 dB na frente do LNA ainda degradará a figura de ruído em cascata, embora o LNA tenha uma figura de ruído excepcionalmente boa de 0,8 dB. A figura de ruído em cascata é dominada pelo primeiro estágio justamente quando o ganho é suficientemente alto. O ganho negativo do primeiro estágio do filtro faz com que a figura de ruído em cascata se degrade para 1,35dB. Além disso, esta solução envolve três componentes (filtro-LNA-filtro).

Reduza a interferência em aplicativos habilitados para GPS 2
2. Cálculo de Ruído para Filtro-LNA-Filtro Receptor GPS.

 

Módulo LNA-Filter Simplifica o Projeto S-GPS
A solução explicada na seção anterior pode ser simplificada para uma solução de filtro LNA usando um LNA com linearidade muito boa como primeiro estágio e um filtro de rejeição fora da banda muito bom como segundo estágio. Esta seção explica um módulo de filtro LNA que é adequado para ser usado no front-end de um receptor GPS. O módulo é uma integração de um LNA Pseudomórfico HEMT (E-pHEMT) de alta linearidade e baixo ruído e um filtro FBAR de rejeição superior fora de banda de baixa perda de inserção. Essa combinação criará um front-end com excelente figura de ruído, mantendo a linearidade.

E-pHEMT é uma tecnologia proprietária da Avago Technologies que pode produzir LNAs altamente lineares. FBAR é uma tecnologia de ressonador desenvolvida pela Avago Technologies que pode produzir filtros de tamanho pequeno com excelente fator de qualidade (Q), o que se traduz em um roll-off de filtro muito acentuado ou rejeição fora de banda superior. Com a integração do filtro FBAR, o módulo LNA oferece rejeição suficiente para as bandas de celular e PCS, o que ajuda no desempenho do receptor em operação simultânea ou simultânea de GPS (S-GPS)[3][4].

Um módulo de filtro LNA com alta linearidade permite lidar com entrada potência sem comprimir o sinal recebido. Por fim, o filtro na frente do módulo LNA pode ser omitido desde que haja isolamento suficiente entre o caminho do GPS e o PCS ou caminhos celulares. Sem um filtro frontal, a figura de ruído do sistema agora é dominada pelo LNA, onde a figura de ruído pode ser tão baixa quanto 0,8dB. Essa implementação melhoraria muito a sensibilidade do receptor.

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