将GPS集成到手机的设计考虑

全球定位系统(GPS)是当前和下一代手机里最受欢迎的一项功能。利用GPS功能和相关设备，用户可以确认其当前位置以及从当前位置到下一位置的方向。除了消费者需求的驱动，美国政府最近颁发的联邦E911法令也在促进GPS的推广。但是，由于手机信号和GPS信号频率的接近，以及手机信号更强(GSM手机信号强度为+30～+33 dBm)而GPS信号更弱(约-150dBm)的情况，将GPS功能集成到手机中并不是一件很容易的事情。为了集成GPS同时又保持GPS设备的小外形，业界的需求更多地集中在集成电路、降低元件尺寸和机械以及材料设计等问题上。但是，要同时保证手机和GPS的高性能，设计人员必须付出很大的努力。

频率干扰器

如今手机用户可以自由选择采用GSM、EDGE和UMTS等各种网络的运营商。表1列举了当前手机网络所用的各个频率。发射频率范围在380 MHz～2570 MHz之间，接收频率在390 MHz～2690 MHz之间，而GPS信号的频率则为1575.42 MHz。从表格1可以看到，在 PDC的发射频率1465 MHz和DCS 1800的发射频率1710 MHz之间，以及PDC的接收频率1513 MHz 和DCS 1800的接收频率1805 MHz之间，各有一段差距。而GPS信号就在这段差距范围内，但是，在这一频谱区域仍然有很多噪音，而GPS接收设备上的噪音带宽必须降低，才能够避免接受器的灵敏度被削弱。

表1：当前手机网络所用的各个频率。

为了降低噪音带宽，我们在GPS接受器的输入上加入了滤波功能。大部分能够集成到电子设备上的GPS模块都带有一个滤波器---例如表面声波(SAW)滤波器，以及一个匹配的低噪音放大器。由于手机和GPS天线靠得非常近，GPS输入上的噪音等级远比一个独立PGS设备上的噪音等级要高，所以还需要再加一个滤波器。SAW滤波器降低了噪音对于接受器灵敏度的影响。虽然滤波器的插入损耗也会导致GPS接受器噪音指数的增加，但如果应用得当，它还是能带来整体的理想效果。

SAW滤波器是常用的理想选择，因为其外形小、性能佳且普及较广。如图1所示，一般的SAW滤波器外形尺寸仅有1.2 X 1.4 X.46 mm。

图1：贴片到PCB上的SAW滤波器；旁边是0402电阻器。

针对GPS信号的SAW滤波器的插入损耗可以低至1.2 dB，因而将噪音和对接受器灵敏度的影响最小化。其它应用前景不错的滤波器有薄膜声体波谐振器(FBAR)和体声波(BAW)滤波器。目前已经有用于GSM网络的FBAR quintplexer。它具有分别用于PCS接收频段、PCS发射频段、蜂窝接收频段、蜂窝发射频段、GPS和一根普通天线的独立接口。如果电路设计布局得当，这一器件可以用于一个集成了GPS模块的精巧型GSM手机设计中。