GPS芯片設計方案

談到GPS芯片主要關(guān)鍵技術(shù)，這包括負責訊號處理─基頻（Baseband）及接收訊號─射頻（RF）。由于GPS訊號頻率（1,575.42MHz）來(lái)自于距離地面2萬(wàn)公里的高空，訊號十分不穩定，因此當天線(xiàn)接收訊號后經(jīng)過(guò)一連串訊號放大、過(guò)濾雜訊、降頻、取樣等過(guò)程（RF front end），再經(jīng)過(guò)RF后，訊號進(jìn)入基頻處理部分，將前段取樣的數碼訊號經(jīng)過(guò)運算、輸出以便于使用者界面使用，其中 GPS Baseband DSP芯片就是核心元件，負責位址訊號的處理。
　　
綜合以上來(lái)看，射頻與基頻2個(gè)部分，包含：微處理器（Micro processor）、低雜訊放大器（Low Noise Amplifier；LNA）、數碼部分（Digital Section）射頻部份（RF Section）、天線(xiàn)（Antenna Element）、輸出入驅動(dòng)器（GPIO and Drivers），以及微處理器周邊電路（Processor peripherals）等幾個(gè)重要元件。
　　
市場(chǎng)上各式GPS芯片解決方案的整合，使得GPS芯片市場(chǎng)正面臨極大的變量。首先是「小型化」，回顧GPS芯片近年來(lái)的發(fā)展歷史，隨著(zhù)GPS與其它產(chǎn)品相繼結合，且強調終端產(chǎn)品體積講求輕薄短小，GPS芯片走向系統單芯片化已是必然趨勢。目前廠(chǎng)商針對GPS單芯片化的作法，可分射頻或基頻單一芯片，并整合了更多功能性。
　　
在射頻芯片部分，已有多家廠(chǎng)商將放大器、濾波器、降頻器、頻率合成器及振蕩器等整合在一塊芯片上；在基頻部分，則是整合了CPU、存儲器（DRAM、SRAM、Flash）、Power Manager及Clock等。
　　
因此，我們看到GPS的芯片尺寸逐漸縮小，加上GPS芯片已從雙模塊發(fā)展為單一模塊（Single chip），未來(lái)GPS設備產(chǎn)品將會(huì )愈來(lái)愈蓬勃發(fā)展，芯片需求量愈來(lái)愈大。另外，GPS芯片也將面臨到客制化需求，過(guò)去GPS芯片大多在車(chē)用市場(chǎng)上。目前，GPS芯片應用則開(kāi)始用在手機與PDA，或是特殊的個(gè)人攜帶裝置，例如：老人、孩童用的追蹤器上。而GPS芯片也可能與其它功能，例如藍芽、USB等整合。因此，針對特殊應用而設計的客制化模塊，也將愈來(lái)愈多。
　　
目前全球投入GPS芯片開(kāi)發(fā)的還是以國外廠(chǎng)商居多，如：SiRF、TI、Xemics、Freescale、STM等大廠(chǎng)均有推出GPS芯片，其中SiRF為全球最大GPS芯片廠(chǎng)商，產(chǎn)品線(xiàn)相當完整，并能提供全系列的解決方案產(chǎn)品。本文將介紹多款目前GPS市場(chǎng)上較受到應用的芯片，并針對其特性及架構提供完整的產(chǎn)品分析。
　　
SiRF：starII LP
　　
SiRF starII LP是一款高靈敏度GPS芯片解決方案，強大GPS功能可使用的范圍包括：手持式設備產(chǎn)品、汽車(chē)、航海及AVL應用，若搭配上高性能GPS軟件，便能使移動(dòng)性消費者設備能長(cháng)時(shí)間在任何地點(diǎn)持續使用。SiRF starII是目前采用全球最省電的芯片產(chǎn)品之一，可同時(shí)接收12顆衛星，符合 NMEA 0183（v3.0）協(xié)定。

．型號：SiRF starII LP
　?。卸龋?159dBm
　?。厣旱秃碾?、高效能、符合NMEA 0183（3.0）
　?。叽纾?8mm×30mm×5mm
　?。珳识龋篜osition：15～20m
　?。ぷ麟妷海?.0V
　?。邮疹l道：12顆衛星頻道
　　
SiRF：starIII
　　
擁有一個(gè)140支腳位的GPS訊號處理器，也包含一個(gè)50MHz ARM7TDMI處理器，可使 OEM廠(chǎng)商整合多種應用功能。而GSC3f因整合了400萬(wàn)位元的快閃存儲器，不再需其它的零組件，因此能簡(jiǎn)化GPS接收器到電路板中的相關(guān)線(xiàn)路設計。
　　
另外，SiRFstarIII也提供TTFF快速首次定位功能，并比SiRF減少占用約20％的硬件空間，也較上一代的SiRFstarII省電，除在車(chē)上導航、手持式設備的應用外，其它特殊應用，如：超小型行動(dòng)電話(huà)、電力受限的智能型裝置或數碼相機。

．型號：SiRF starIII
　?。卸龋?159dBm
　?。厣菏‰?、簡(jiǎn)化線(xiàn)路設計
　?。叽纾?7.9mm×20mm×2.9mm
　?。珳识龋篜osition：10～20m
　?。ぷ麟妷海?.3V
　?。邮疹l道：20顆衛星頻道

Sony：CXD2951
　　
CXD2951以Sony先進(jìn)的RFCMOS閉塞信號處理方式設計，具有較高的敏感度，最小電力消費和高性能。并以微型GPS模塊以腳印14×23×1.8mm，被動(dòng)天線(xiàn)集成GPS模塊，通過(guò)QS9000/TS16949等汽車(chē)驗證新LSI配置是理想的為大范圍基于地點(diǎn)的應用，如：汽車(chē)、手持式設備、航海、艦隊管理，和移動(dòng)式計算機處理技術(shù)設備。

．型號：CXD2951
　?。卸龋?152dBm
　?。匦裕浩饎?dòng)反應時(shí)間短、省電
　?。叽纾?4mm×23mm×1.8mm
　?。_度：Position：5～15m
　?。ぷ麟妷海?.3V
　?。邮疹l道：12顆衛星頻道
　　
Nemerix：NJ1006＋NJ1030
　　
就當今的技術(shù)水平來(lái)看，最成功的GPS接收器采用兩個(gè)芯片。盡管采用單芯片（單片電路）的產(chǎn)品也存在，但其性能卻無(wú)法與目前采用雙芯片的產(chǎn)品媲美。NemeriX充分利用SiGe（矽鍺）技術(shù)優(yōu)勢，并結合使用適用于雙晶粒解決方案的標準CMOS技術(shù)。在典型應用中，接收器和處理器可結合專(zhuān)用系統軟件使用。

．型號：NJ1006（RF）＋NJ1030（Baseband）
　?。卸龋?152dBm
　?。厣旱碗s訊放大器、壓控振蕩器和天線(xiàn)檢測器
　?。叽纾篘A
　?。_度：Position：10～15m
　?。ぷ麟妷海?.2V
　?。l道：10顆衛星頻道

U-Nav：uN9018
　　
u-Nav推出低成本、高性能GPS接收機解決方案uN9018，其中包括uN1008 CMOS RF前端和高整合度的uN8130基頻處理器。該產(chǎn)品在持續GPS導航下功耗低于55mW，適用于低功耗、電池供電的可攜式無(wú)線(xiàn)應用。
　　
uN9018是一款具有多模GPS軟件的解決方案，其支持自動(dòng)、半自動(dòng)和Single Fix（A-GPS）模式，Single Fix模式下超越了行動(dòng)電話(huà)的3GPP2和3GPP標準，可同時(shí)接收GPS和行動(dòng)電話(huà)語(yǔ)音及資料訊號，具有一個(gè)片上頻率合成器支持多參考頻率，允許行動(dòng)電話(huà)或PDA制造商使用板上振蕩器，以節約成本和降低尺寸

．型號：uN9018
　?。卸龋?156dBm
　?。厣航邮招袆?dòng)電話(huà)語(yǔ)音及資料訊號
　?。叽纾篘A
　?。_度：Position：10～20m
　?。ぷ麟妷海?.2～5.5V
　?。l道：8顆衛星頻道
　　
RFMD：RF8900
　　
藍牙／GPS解決方案RF8900，該設計將藍芽通訊和GPS技術(shù)整合在一個(gè)完整的系統中。據稱(chēng)此款產(chǎn)品與同類(lèi)產(chǎn)品相較減少20％的尺寸，成本降低25％。RF8900是高整合度的系統解決方案，在整合藍芽無(wú)線(xiàn)技術(shù)和GPS導航技術(shù)的同時(shí)還具有極高的訊號靈敏度（-155dBm），其靈敏度較其它產(chǎn)品提高5dBm，因而使RF8900對GPS訊號的追蹤能力達到-155dBm，位置更新率達1秒。
　　
這種高靈敏度使終端用戶(hù)能夠在任意位置進(jìn)行自身定位，包括各種室內外GPS訊號微弱、衰減或受阻的區域（如樹(shù)木、高層建筑及山脈等環(huán)境）。這款獨特的解決方案還為用戶(hù)提供了一個(gè)參考設計，包括軟件、濾波、存儲器、參考頻率和天線(xiàn)等，用于一個(gè)完整藍芽GPS系統的全部配件。

．型號：RF8900
　?。卸龋?155dBm
　?。厣赫纤{芽通訊
　?。叽纾?2mm×32mm×8.9mm
　?。_度：Position：10～15m
　?。ぷ麟妷海?.0V
　?。l道：8顆衛星頻道
　　
Xemics：XE1202
　　
XE1202發(fā)射接收器芯片，該芯片最大的特色就是「省電」，雖然同時(shí)只能接收8顆衛星，但以汽車(chē)導航用途來(lái)說(shuō)，全功能收發(fā)芯片在準度上絕對沒(méi)有問(wèn)題。其系列組為XE1202、XE1202HE1、XE1202LE1。
　　
其功能如下：433／868／915MHZ三段國際ISM頻段覆蓋、高敏度-113dBm、低功耗、可滿(mǎn)足低功耗設備的要求、低工作電壓2.7V、FSK調制，最大發(fā)射功率+5dBm、具有更多的頻道，可編程頻率設置，特別滿(mǎn)足需要多通道工作的特殊場(chǎng)合、高集成度，極少的外圍元器件，基本無(wú)須調試、高速率傳輸速度76.8kbits、由于采用了低發(fā)射功率，高接收靈敏度的設計。

．型號：XE1202
　?。卸龋?143dBm
　?。厣?33／868／915MHZ三段國際ISM頻段
　?。叽纾?9mm×48mm×16mm
　?。_度：Position：10～15m
　?。ぷ麟妷海?.7～3.6V
　?。l道：8顆衛星頻道
　
旺玖科技：PL6313
　　
旺玖科技推出GPS PL6313芯片組，提供 PDA、Tablet PC及Smart Phone等需要衛星定位及追蹤功能的行動(dòng)運算平臺一個(gè)高性能、低耗電及低附加成本的解決方案。
　　
PL6313芯片組主要設計訴求為低耗電、小尺寸、并降低系統嵌入GPS功能之增加成本。嵌入運算平臺時(shí)，直接利用原本即存在的運算器及存儲器來(lái)完成GPS導航運算，以達降低成本之功效?？勺饔迷谟跀X取追蹤GPS訊號，并產(chǎn)生初始量測值。

．型號：PL6313
　?。卸龋?150dBm
　?。厣旱蛢r(jià)格、本土廠(chǎng)商技術(shù)支持
　?。叽纾?0mm×10mm×0.8mm
　?。_度：Position：5～15m
　?。ぷ麟妷海?.3V
　?。l道：12顆衛星頻道