早在2001 年911 恐怖事件以后，美国基于安全的考虑CONTROL ENGINEERING China版权所有，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 ，由美国军方独占控制工程网版权所有， 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 WLANCONTROL ENGINEERING China版权所有,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。

        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。

        下面是市场常见的两个型号的主要指标www.cechina.cn，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)

        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 亚太地区代 理商世强电讯。

        面向GSP控制工程网版权所有, 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。