Уменьшите помехи в приложениях с поддержкой GPS

Глобальная система позиционирования (GPS) представляет собой навигационную систему, состоящую из 24 спутников, размещенных на шести орбитах Земли, и позволяет пользователям точно определять свое положение из любого места. Система первоначально использовалась военными, но была представлена ​​гражданским лицам в 1980-х годах [1]. С тех пор GPS стал популярным инструментом для выживания и навигации. Производители интегрировали приемники GPS в различные портативные потребительские товары, такие как автомобили или беспроводные устройства. Телефон является идеальным продуктом для поддержки GPS. Интеграция приемника GPS в телефон может создать приложение одновременной GPS (S-GPS), в котором приемник GPS используется вместе с другими устройствами. Беспроводной системы связи с различными частотными диапазонами, такие как PCS и сотовая связь. Потребители ожидают, что телефон с функцией GPS будет надежно принимать и усиливать сигнал со спутников, поскольку любая ошибка при приеме может привести к получению неточной информации о местоположении. К сожалению, качество GPS сигналы часто искажаются из-за помех RF сигналы.

Внутрисистемные помехи
Интеграция приемника GPS на одной плате с другими передатчиками беспроводной мобильной связи подвергает приемник воздействию внутрисистемных помех, которые могут ухудшить чувствительность и линейность приемника GPS. Пока передатчик находится в режиме передачи, часть передаваемого сигнала будет проникать в тракт приемника GPS. Следовательно, приемник будет испытывать высокую общую входную мощность, которая может насытить заднюю часть приемника. Это сгенерирует нелинейный сигнал на задней панели приемника и создаст ошибки в принимаемом сигнале. Чтобы избежать этого явления, внеполосному передающему сигналу необходимо заблокировать попадание на путь приемника GPS. Следовательно, путь приемника GPS должен иметь хорошее подавление внеполосного передающего сигнала (помехи). Обладая хорошим подавлением помех, он предотвратит перегрузку набора микросхем GPS из-за сильной помеховой мощности, а набор микросхем сможет обеспечить линейное усиление принимаемого сигнала.

Фильтр GPS для сохранения чувствительности и линейности приемника
Как правило, разработчик размещает фильтры с обеих сторон МШУ GPS. Фильтр перед МШУ помогает отклонить внеполосный сигнал и предотвратить насыщение МШУ. Этот фильтр должен иметь очень низкие вносимые потери. Следует избегать установки фильтра с высокими вносимыми потерями перед МШУ, поскольку это увеличит коэффициент шума системы. Согласно уравнению Фрииса, в общем коэффициенте шума преобладает коэффициент шума или потери первого каскада. Второй фильтр на задней панели МШУ можно использовать для дальнейшего улучшения подавления внеполосных сигналов, чтобы предотвратить перегрузку более поздней ступени.

Однако см. расчет шума, показанный на Рисунок 2 , фронтальный фильтр с вносимыми потерями всего 0,5 дБ перед МШУ все равно ухудшит коэффициент шума каскадного каскада, хотя МШУ имеет исключительно хороший коэффициент шума 0,8 дБ. В каскадном коэффициенте шума преобладает первый каскад как раз тогда, когда коэффициент усиления достаточно высок. Отрицательное усиление фильтра первой ступени приводит к снижению коэффициента шума каскада до 1,35 дБ. Кроме того, это решение включает в себя три компонента (фильтр-МШУ-фильтр).

Модуль LNA-Filter упрощает разработку S-GPS
Решение, описанное в предыдущем разделе, можно упростить до решения с фильтром МШУ, используя МШУ с очень хорошей линейностью в качестве первой ступени и очень хороший внеполосный режекторный фильтр в качестве второй ступени. В этом разделе описывается модуль фильтра LNA, который подходит для использования на передней панели приемника GPS. Модуль представляет собой интеграцию малошумящего псевдоморфного HEMT (E-pHEMT) LNA с высокой линейностью усиления и высокоэффективного внеполосного режекторного фильтра FBAR с низкими вносимыми потерями. Эта комбинация создаст внешний интерфейс с отличным коэффициентом шума при сохранении линейности.

E-pHEMT — это запатентованная технология Avago Technologies, позволяющая производить малошумящие усилители с высокой линейностью. FBAR — это резонаторная технология, разработанная Avago Technologies, позволяющая производить фильтры небольшого размера с превосходным коэффициентом качества (Q), что обеспечивает очень крутой спад фильтра или превосходное подавление внеполосных частот. Благодаря интеграции фильтра FBAR модуль LNA обеспечивает достаточное подавление диапазонов сотовой связи и PCS, что повышает производительность приемника при параллельной или одновременной работе GPS (S-GPS)[3][4].

Модуль LNA-фильтра с высокой линейностью позволяет ему работать с более высокими частотами. вход мощность без сжатия принимаемого сигнала. В конечном счете, фильтр перед модулем LNA можно не устанавливать, если между трактом GPS и трактом PCS или сотовой связью имеется достаточная изоляция. Без переднего фильтра в коэффициенте шума системы теперь преобладает МШУ, где коэффициент шума может составлять всего 0,8 дБ. Эта реализация значительно улучшит чувствительность приемника.