復雜射頻干擾環(huán)境下的高靈敏度GPS系統設計

我們由公式(3)可知，接收IC前端的噪聲系數會(huì )影響系統的靈敏度。對于圖1中的改進(jìn)方案，系統的級聯(lián)噪聲系數可由下式?jīng)Q定：

(5)

式(5)中，IL_SAW為SAW濾波器的插損，NF_LNA和PG_LNA分別為L(cháng)NA的噪聲系數和功率增益，IL_TRACE為走線(xiàn)插損，NF_RX為接收IC的噪聲系數。從式(5)可知LNA的噪聲系數直接影響靈敏度，在相同的靈敏度要求下，LNA噪聲系數越小，首次定位時(shí)間也隨之變小，其變化的趨勢如圖3所示。同理TTFF隨LNA的功率增益變化趨勢如圖所示，LNA的功率增益越大，TTFF越小，當LNA的增益較小時(shí)，TTFF的變化趨勢較快；當LNA的功率增益大于16dB時(shí)，TTFF受其影響變小。

LNA之前的SAW濾波器可以有效的濾除帶外的射頻干擾。但是正如前文分析的，GPS的輸入信號非常微弱，目前絕大多數的商用SAW濾波器的帶外抑制都較為有限，即使經(jīng)過(guò)SAW濾波器的干擾信號依然對GPS的輸入信號造成了嚴重的影響，因此LNA的線(xiàn)性度就至關(guān)重要：在相同的輸入信號強度下，線(xiàn)性度較差的LNA所需的首次定位時(shí)間要比線(xiàn)性度好的LNA長(cháng)。按照帶外干擾信號的類(lèi)型來(lái)劃分，主要有如下三種：

（1）帶外強干擾造成LNA增益下降，噪聲系數上升。

一般手機在GSM頻段的最高發(fā)射功率可達33dBm，假定GSM天線(xiàn)到GPS/WLAN天線(xiàn)的隔離度為20dB（包括天線(xiàn)之間的VSWR失配），SAW濾波器的帶外抑制為30dB，則LNA輸入端看到的最大輸入信號功率為-17dBm，當手靠近手機時(shí)GSM天線(xiàn)的VSWR會(huì )發(fā)生明顯變化，該強干擾信號的強度可能會(huì )高達-15dBm，如此強的干擾會(huì )導致LNA輸入飽和，從而其功率增益和噪聲系數會(huì )惡化，GPS系統性能受到嚴重影響。

圖4系統TTFF隨LNA 1dB壓縮點(diǎn)的變化曲線(xiàn)

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