低噪声放大器在手机GPS上的应用
低噪声放大器在手机gps上的应用
早在2001年911恐怖事件以后，美国基于安全的考虑，强制要求手机具有gps定位功能，以确定该手机的实时位置。近年来，随着我国基础建设的迅猛发展，道路建设日新月异；人们工作生活节奏加快，gps导航定位系统日显重要，需求增加。最近有消息称：诺基亚高调宣布为其智能手机推出了ovi地图新版本，将包括高端的步行和驾驶导航。此举被视为对gps手机导航产业以及gps导航相关产业影响巨大的变革。随着手机性能的普遍提升，以及手机gps接收机独特问题的解决，gps功能已不再是高端手机独享的配置，正在向普通手机标配发展。
gps功能简介
gps全称为全球定位系统，由24颗卫星分布在6个不同高度的轨道上，按功能分有导航和定位两个；按应用分军用和民用。其中军用频率在1.227ghz ，由美国军方独占，用途主要用于武器制导，侦查等军事和战争用途，精度高。民用频率在1.575ghz，供全球免费使用，用途主要用于海航，自然科学领域，更广泛的是我们熟悉的汽车行驶导航等。只有同时接收到3颗星的有效信号才能确定其位置。
gps信号微弱，接收机灵敏度通常在-136dbm左右。
手机gps的挑战
手机应用的特点：体积小，功耗低，生产性好，器件便宜，设计时间短，产品面市快。基于手机平台的gps功能比独立gps接收机有更高的要求，更具有挑战性，主要考虑以下几个方面：电子环境，功耗，体积，价格，设计时的便捷性和性能指标的容易实现性。
常见的单片gps接收机采用cmos工艺，达不到很高的收机灵敏度。相比汽车行驶在比较宽阔空间的路面上，手持gps比车载的移动更灵活，所处位置信号会更弱，多径接收更普遍。要求接收能力更强，在接收前端增加滤波器和低噪放非常必要。
手机上的gps 设计之考虑
电子环境更恶劣。gps 接收和手机功放在同一块板上，对1.575ghz gps信号而言其带外信号主要有：900mhz,1800mhz 的gsm 功放；1800—1900mhz 的pcs功放；2.4ghz的 wlan,蓝牙; 以及2.5—2.7ghz的wimax。这些信号虽不会同时存在，但每个都很强，对gps接收性能都有明显影响。实验表明：-15dbm的带外信号，会引起gps 低噪放增益下降1db. 因此，选择手机gps 低噪放时不仅要看其自身的噪声系数和增益，更要关注其带外衰减指标，这对gps接收机的捕捉能力，跟踪性能和定位精度，乃至能否正常工作至关重要。
cdma, wcdma手机收发是双工工作的，其功放的发射信号和噪声会对gps信号形成干扰乃至堵塞。因此，gps接收机必须外加lna和高性能的滤波器。lna增加了其接收灵敏度，而滤波器则增强带外衰减。对设计布线上另一个好处是，lna可放置在靠近天线端，降低对gps接收模块位置的要求，并使gps接收机噪声系数得到1.5db左右的改善。然而，由于gsm手机收发是时分工作的，相对而言对gps信号的带外衰减要求不是很苛刻，可以省掉高性能的滤波器，用简单地滤波加低噪放方案来实现gps接收前端，以节省成本。
针对不同的系统和平台，目前，手机gps接收前端有几种方案：
--在gms系统上，选择有源天线，即低噪放和gps接收天线集成在一起；
--在cdma, wcdma系统上，有分立的低噪放加滤波器，二种器件所采用的材料和性能都有选择余地。以上方案这对设计时间，设计难度，性能指标，pcb尺寸以及元件数都是挑战。
随着市场需求的变化，滤波器和低噪放集成在一起的gps接收前端得到了广泛的应用，其好处显而易见。和分立器件一样，二者有不同的组合：lna+陶瓷滤波器或 lna+saw(声表面波滤波器)。在市场上， 性能以caas e-phemt+fbar方案为最优：噪声小，线性更好，带外衰减更好。
avago 公司致力于gps接收前端模块
avago 结合行业领先的caas e-phemt工艺和fbar滤波器技术，提供gps射频前端系列模块，为gps外加低噪放前端提供了多种选择，详见图1，3，4，5所示，结构有： filter + lna + filter; filter + lna; lna + filter; 或单纯的lna，在规划和设计这些产品时avago充分考虑了其应用环境，是手机gps接收设计上的首选。
caas e-phemt低噪放的特点
相比其他材料和工艺，caas e-phemt的优势主要在于：噪声系数低，是低噪放的首选；低工作电压下线性高，提高接收机动态范围，有利于后续信号的混频和解调；增益高乃是放大器的价值所在。因此，caas e-phemt正是噪声系数，线性和增益三个低噪放重要指标的完美结合，这是si材料低噪放很难达到的。
fbar 滤波器的特点
陶瓷滤波能承受较大的功率，温度特性好，但器体积大，q值不如fbar的好；
saw滤波器承受功率小，温度特差，q值低，便宜。在一些指标要求不太高的手机上还有应用；
fbar滤波器：性能好，体积小，易于集成。随着在手机上双工器，滤波器取代saw的应用越来越多，其性价比已被大家所认同。
alm-1712 gps接收前端实例
下图1为avago的alm-1712产品，由两个fbar滤波器和一个lna组成，三级总的噪声系数为1.65 db 。rf端esd >3kv，省去外加esd保护器件，节省空间和成本。低至1v 工作，可关断功能则满足了手机应用低功耗的要求，可变偏置则提供了在各个性能指标中得到一个理想的平衡。 封装为4.5(l)x2.2(w)x1(h) mm3，外围器件只有8个电阻，电容和电感器件。
图1：avago alm-1712产品
下图2所示为在 vdd = 2.7v, idd = 8.0ma偏置下1.575ghz处的增益是12.8 db； 线性iip3 = +7 dbm, ip1db = +3 dbm，对900mhz的带外衰减高达95dbc，对1800mhz的带外衰减高达90dbc，有力地保证了在恶劣的电子环境下，gps接收机发挥能良好的功能。alm-1712很好地满足了手机gps的特殊要求：电子环境，功耗，体积和成本要求以及设计时间和性能指标，这些对手机厂家的意义不言而喻。
图2
图3
图4
图5
下面是市场常见的两个型号的主要指标，在低噪放都采用caas e-phemt工艺的情况下，不难看出fbar滤波器对pcs频段的抑制比saw高出21db( 63 vs. 42)
产品alm-1412rfxxxx
结构caas e-phemt + fbarcaas e-phemt + saw
gain(db)13.50 13.50
nf(db)0.82 0.85
ip1db(dbm)2.70 -2.00
iip3(dbm)7.00 9.00
cell band rejection (dbc)54.00 54.00
pcs band rejection (dbc)63.00 42.00
附图1是avago公司在gps 接收前端产品线的发展路线图。不难发现，avago公司对gps接收机前端模块和低噪放市场非常重视，随着不同功能性能产品在gps接收机上的广泛应用，avago将继续推出更多满足市场的产品，详情可咨询aavago亚太地区重要代理商世强电讯。
附图1：avago科技gps接收前端产品发展线路图
面向gsp, ism和wimax市场, 最近avago推出mga-24106低噪放，继承了avago 低噪放产品一贯的噪声系数，增益及线性指标的优势。在3.3v6ma偏置下,1.57ghz，噪声系数为0.87，增益为19.6db, ip1db为-8.7dbm, iip3为-0.2dbm。 在低至1.8v电压下能正常工作。封装在1.5x1.2x0.5mm3，只需几个外围器件。在体积，功耗和低电压工作方面更高一筹，其价格更具有市场竞争力。在手持，移动终端无线设备上应用前景广阔。
附图2是手机用fbar, saw和陶瓷滤波器的性能比较。fbar技术是avago公司又一领先技术的产品线，在手机上的双工器，多工器和各种滤波器都占有很大的份额。
附图2：fbar, saw和陶瓷滤波器的性能比较。
三星note7 Home键防刮能力测试：结果意料之中
JESD204B学习手册
新基建时代下智慧交通领域将会迎来怎样的发展变化
发展集成电路的四个条件和需要攻克的三大难题
机械密封的工作原理_机械密封的优缺点
低噪声放大器在手机GPS上的应用
PCIe5.0还未普及，PCIe4.0固态硬盘仍是SSD巅峰
UML相关基本知识介绍
马云为给最佩服的主持人面子 亲自包专机送恒大足球队录节目
浅论热源理解以及你不知道的使用的五大误区
索尼Xperia XA3 Ultra搭载骁龙660处理器将与明年1月在2019 CES上亮相
ES3J贴片超快恢复二极管 上厂家东沃电子
视频会议的优势与实际应用
常见的工业相机电缆接口类型有哪些？
专家称360特供手机实为ODM产品 采用MTK低价平台
世界经济论坛利用区块链和生物识别技术来提高航空旅行的安全
别只盯着华为P10，华为P9换上这几款实用配件，一样高端炫酷
莱宝高科发布《2018年第三季度报告》实现营业收入31.55亿元
拔电池时损坏充电IC的原因分析
印度尼西亚电信公司办公大楼引入令令开门无接触乘梯解决方案
早在2001年911恐怖事件以后，美国基于安全的考虑，强制要求手机具有gps定位功能，以确定该手机的实时位置。近年来，随着我国基础建设的迅猛发展，道路建设日新月异；人们工作生活节奏加快，gps导航定位系统日显重要，需求增加。最近有消息称：诺基亚高调宣布为其智能手机推出了ovi地图新版本，将包括高端的步行和驾驶导航。此举被视为对gps手机导航产业以及gps导航相关产业影响巨大的变革。随着手机性能的普遍提升，以及手机gps接收机独特问题的解决，gps功能已不再是高端手机独享的配置，正在向普通手机标配发展。
gps功能简介
gps全称为全球定位系统，由24颗卫星分布在6个不同高度的轨道上，按功能分有导航和定位两个；按应用分军用和民用。其中军用频率在1.227ghz ，由美国军方独占，用途主要用于武器制导，侦查等军事和战争用途，精度高。民用频率在1.575ghz，供全球免费使用，用途主要用于海航，自然科学领域，更广泛的是我们熟悉的汽车行驶导航等。只有同时接收到3颗星的有效信号才能确定其位置。
gps信号微弱，接收机灵敏度通常在-136dbm左右。
手机gps的挑战
手机应用的特点：体积小，功耗低，生产性好，器件便宜，设计时间短，产品面市快。基于手机平台的gps功能比独立gps接收机有更高的要求，更具有挑战性，主要考虑以下几个方面：电子环境，功耗，体积，价格，设计时的便捷性和性能指标的容易实现性。
常见的单片gps接收机采用cmos工艺，达不到很高的收机灵敏度。相比汽车行驶在比较宽阔空间的路面上，手持gps比车载的移动更灵活，所处位置信号会更弱，多径接收更普遍。要求接收能力更强，在接收前端增加滤波器和低噪放非常必要。
手机上的gps 设计之考虑
电子环境更恶劣。gps 接收和手机功放在同一块板上，对1.575ghz gps信号而言其带外信号主要有：900mhz,1800mhz 的gsm 功放；1800—1900mhz 的pcs功放；2.4ghz的 wlan,蓝牙; 以及2.5—2.7ghz的wimax。这些信号虽不会同时存在，但每个都很强，对gps接收性能都有明显影响。实验表明：-15dbm的带外信号，会引起gps 低噪放增益下降1db. 因此，选择手机gps 低噪放时不仅要看其自身的噪声系数和增益，更要关注其带外衰减指标，这对gps接收机的捕捉能力，跟踪性能和定位精度，乃至能否正常工作至关重要。
cdma, wcdma手机收发是双工工作的，其功放的发射信号和噪声会对gps信号形成干扰乃至堵塞。因此，gps接收机必须外加lna和高性能的滤波器。lna增加了其接收灵敏度，而滤波器则增强带外衰减。对设计布线上另一个好处是，lna可放置在靠近天线端，降低对gps接收模块位置的要求，并使gps接收机噪声系数得到1.5db左右的改善。然而，由于gsm手机收发是时分工作的，相对而言对gps信号的带外衰减要求不是很苛刻，可以省掉高性能的滤波器，用简单地滤波加低噪放方案来实现gps接收前端，以节省成本。
针对不同的系统和平台，目前，手机gps接收前端有几种方案：
--在gms系统上，选择有源天线，即低噪放和gps接收天线集成在一起；
--在cdma, wcdma系统上，有分立的低噪放加滤波器，二种器件所采用的材料和性能都有选择余地。以上方案这对设计时间，设计难度，性能指标，pcb尺寸以及元件数都是挑战。
随着市场需求的变化，滤波器和低噪放集成在一起的gps接收前端得到了广泛的应用，其好处显而易见。和分立器件一样，二者有不同的组合：lna+陶瓷滤波器或 lna+saw(声表面波滤波器)。在市场上， 性能以caas e-phemt+fbar方案为最优：噪声小，线性更好，带外衰减更好。
avago 公司致力于gps接收前端模块
avago 结合行业领先的caas e-phemt工艺和fbar滤波器技术，提供gps射频前端系列模块，为gps外加低噪放前端提供了多种选择，详见图1，3，4，5所示，结构有： filter + lna + filter; filter + lna; lna + filter; 或单纯的lna，在规划和设计这些产品时avago充分考虑了其应用环境，是手机gps接收设计上的首选。
caas e-phemt低噪放的特点
相比其他材料和工艺，caas e-phemt的优势主要在于：噪声系数低，是低噪放的首选；低工作电压下线性高，提高接收机动态范围，有利于后续信号的混频和解调；增益高乃是放大器的价值所在。因此，caas e-phemt正是噪声系数，线性和增益三个低噪放重要指标的完美结合，这是si材料低噪放很难达到的。
fbar 滤波器的特点
陶瓷滤波能承受较大的功率，温度特性好，但器体积大，q值不如fbar的好；
saw滤波器承受功率小，温度特差，q值低，便宜。在一些指标要求不太高的手机上还有应用；
fbar滤波器：性能好，体积小，易于集成。随着在手机上双工器，滤波器取代saw的应用越来越多，其性价比已被大家所认同。
alm-1712 gps接收前端实例
下图1为avago的alm-1712产品，由两个fbar滤波器和一个lna组成，三级总的噪声系数为1.65 db 。rf端esd >3kv，省去外加esd保护器件，节省空间和成本。低至1v 工作，可关断功能则满足了手机应用低功耗的要求，可变偏置则提供了在各个性能指标中得到一个理想的平衡。 封装为4.5(l)x2.2(w)x1(h) mm3，外围器件只有8个电阻，电容和电感器件。
图1：avago alm-1712产品
下图2所示为在 vdd = 2.7v, idd = 8.0ma偏置下1.575ghz处的增益是12.8 db； 线性iip3 = +7 dbm, ip1db = +3 dbm，对900mhz的带外衰减高达95dbc，对1800mhz的带外衰减高达90dbc，有力地保证了在恶劣的电子环境下，gps接收机发挥能良好的功能。alm-1712很好地满足了手机gps的特殊要求：电子环境，功耗，体积和成本要求以及设计时间和性能指标，这些对手机厂家的意义不言而喻。
图2
图3
图4
图5
下面是市场常见的两个型号的主要指标，在低噪放都采用caas e-phemt工艺的情况下，不难看出fbar滤波器对pcs频段的抑制比saw高出21db( 63 vs. 42)
产品alm-1412rfxxxx
结构caas e-phemt + fbarcaas e-phemt + saw
gain(db)13.50 13.50
nf(db)0.82 0.85
ip1db(dbm)2.70 -2.00
iip3(dbm)7.00 9.00
cell band rejection (dbc)54.00 54.00
pcs band rejection (dbc)63.00 42.00
附图1是avago公司在gps 接收前端产品线的发展路线图。不难发现，avago公司对gps接收机前端模块和低噪放市场非常重视，随着不同功能性能产品在gps接收机上的广泛应用，avago将继续推出更多满足市场的产品，详情可咨询aavago亚太地区重要代理商世强电讯。
附图1：avago科技gps接收前端产品发展线路图
面向gsp, ism和wimax市场, 最近avago推出mga-24106低噪放，继承了avago 低噪放产品一贯的噪声系数，增益及线性指标的优势。在3.3v6ma偏置下,1.57ghz，噪声系数为0.87，增益为19.6db, ip1db为-8.7dbm, iip3为-0.2dbm。 在低至1.8v电压下能正常工作。封装在1.5x1.2x0.5mm3，只需几个外围器件。在体积，功耗和低电压工作方面更高一筹，其价格更具有市场竞争力。在手持，移动终端无线设备上应用前景广阔。
附图2是手机用fbar, saw和陶瓷滤波器的性能比较。fbar技术是avago公司又一领先技术的产品线，在手机上的双工器，多工器和各种滤波器都占有很大的份额。
附图2：fbar, saw和陶瓷滤波器的性能比较。
三星note7 Home键防刮能力测试：结果意料之中
JESD204B学习手册
新基建时代下智慧交通领域将会迎来怎样的发展变化
发展集成电路的四个条件和需要攻克的三大难题
机械密封的工作原理_机械密封的优缺点
低噪声放大器在手机GPS上的应用
PCIe5.0还未普及，PCIe4.0固态硬盘仍是SSD巅峰
UML相关基本知识介绍
马云为给最佩服的主持人面子 亲自包专机送恒大足球队录节目
浅论热源理解以及你不知道的使用的五大误区
索尼Xperia XA3 Ultra搭载骁龙660处理器将与明年1月在2019 CES上亮相
ES3J贴片超快恢复二极管 上厂家东沃电子
视频会议的优势与实际应用
常见的工业相机电缆接口类型有哪些？
专家称360特供手机实为ODM产品 采用MTK低价平台
世界经济论坛利用区块链和生物识别技术来提高航空旅行的安全
别只盯着华为P10，华为P9换上这几款实用配件，一样高端炫酷
莱宝高科发布《2018年第三季度报告》实现营业收入31.55亿元
拔电池时损坏充电IC的原因分析
印度尼西亚电信公司办公大楼引入令令开门无接触乘梯解决方案