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复杂射频干扰环境下的高灵敏度GPS系统设计

作者:时间:2014-07-07来源:网络收藏

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/259379.htm

我们由公式(3)可知,接收IC前端的噪声系数会影响系统的灵敏度。对于图1中的改进方案,系统的级联噪声系数可由下式决定:

(5)

式(5)中,ILSAW为SAW滤波器的插损,NFLNA和PGLNA分别为LNA的噪声系数和功率增益,ILTRACE为走线插损,NFRX为接收IC的噪声系数。从式(5)可知LNA的噪声系数直接影响灵敏度,在相同的灵敏度要求下,LNA噪声系数越小,首次定位时间也随之变小,其变化的趋势如图3所示。同理TTFF随LNA的功率增益变化趋势如图所示,LNA的功率增益越大,TTFF越小,当LNA的增益较小时,TTFF的变化趋势较快;当LNA的功率增益大于16dB时,TTFF受其影响变小。

图3系统TTFF随LNA噪声系数和功率增益的变化曲线

LNA之前的SAW滤波器可以有效的滤除带外的。但是正如前文分析的,GPS的输入信号非常微弱,目前绝大多数的商用SAW滤波器的带外抑制都较为有限,即使经过SAW滤波器的干扰信号依然对GPS的输入信号造成了严重的影响,因此LNA的线性度就至关重要:在相同的输入信号强度下,线性度较差的LNA所需的首次定位时间要比线性度好的LNA长。按照带外干扰信号的类型来划分,主要有如下三种:

(1)带外强干扰造成LNA增益下降,噪声系数上升。

一般手机在GSM频段的最高发射功率可达33dBm,假定GSM天线到GPS/WLAN天线的隔离度为20dB(包括天线之间的VSWR失配),SAW滤波器的带外抑制为30dB,则LNA输入端看到的最大输入信号功率为-17dBm,当手靠近手机时GSM天线的VSWR会发生明显变化,该强干扰信号的强度可能会高达-15dBm,如此强的干扰会导致LNA输入饱和,从而其功率增益和噪声系数会恶化,性能受到严重影响。

图4系统TTFF随LNA 1dB压缩点的变化曲线

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