《電子技術(shù)應(yīng)用》
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GPS芯片解決方案分析
來(lái)源: 嵌入式公社
摘要: 談到GPS芯片主要關(guān)鍵技術(shù),這包括負(fù)責(zé)訊號(hào)處理─基頻(Baseband)及接收訊號(hào)─射頻(RF),。由于GPS訊號(hào)頻率(1,575.42MHz)來(lái)自于距離地面2萬(wàn)公里的高空,,訊號(hào)十分不穩(wěn)定,因此當(dāng)天線接收訊號(hào)后經(jīng)過(guò)一連串訊號(hào)放大,、過(guò)濾雜訊,、降頻、取樣等過(guò)程(RFfrontend),,再經(jīng)過(guò)RF后,,訊號(hào)進(jìn)入基頻處理部分,將前段取樣的數(shù)碼訊號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)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(fù)責(zé)位址訊號(hào)的處理,。
Abstract:
Key words :

          談到GPS芯片主要關(guān)鍵技術(shù),,這包括負(fù)責(zé)訊號(hào)處理─基頻(Baseband)及接收訊號(hào)─射頻(RF)。由于GPS訊號(hào)頻率(1,575.42MHz)來(lái)自于距離地面2萬(wàn)公里的高空,訊號(hào)十分不穩(wěn)定,,因此當(dāng)天線接收訊號(hào)后經(jīng)過(guò)一連串訊號(hào)放大,、過(guò)濾雜訊、降頻,、取樣等過(guò)程(RFfrontend),,再經(jīng)過(guò)RF后,訊號(hào)進(jìn)入基頻處理部分,,將前段取樣的數(shù)碼訊號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)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(fù)責(zé)位址訊號(hào)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(Microprocessor),、低雜訊放大器(LowNoiseAmplifier;LNA),、數(shù)碼部分(Digital  Section)射頻部份(RF Section),、天線(Antenna Element)、輸出入驅(qū)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GPS與其它產(chǎn)品相繼結(jié)合,,且強(qiáng)調(diào)終端產(chǎn)品體積講求輕薄短小,,GPS芯片走向系統(tǒng)單芯片化已是必然趨勢(shì)。目前廠商針對(duì)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(chǔ)器(DRAM,、SRAM,、Flash)、PowerManager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(Singlechip),,未來(lái)GPS設(shè)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芯片大多在車用市場(chǎng)上。目前,,GPS芯片應(yīng)用則開(kāi)始用在手機(jī)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(lán)牙,、USB等整合,。因此,針對(duì)特殊應(yīng)用而設(shè)計(jì)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(guó)外廠商居多,如:SiRF,、TI,、Xemics、Freescale,、STM等大廠均有推出GPS芯片,,其中SiRF為全球最大GPS芯片廠商,產(chǎn)品線相當(dāng)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(yīng)用的芯片,,并針對(duì)其特性及架構(gòu)提供完整的產(chǎn)品分析,。
           SiRF:starIILP
                     
           SiRFstarIILP是一款高靈敏度GPS芯片解決方案,強(qiáng)大GPS功能可使用的范圍包括:手持式設(shè)備產(chǎn)品,、汽車,、航海及AVL應(yīng)用,若搭配上高性能GPS軟件,,便能使移動(dòng)性消費(fèi)者設(shè)備能長(zhǎng)時(shí)間在任何地點(diǎn)持續(xù)使用,。SiRFstarII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(wèi)星,符合NMEA 0183(v3.0)協(xié)定,。
                      .型號(hào):SiRFstarIILP
                      .感度:-159dBm
                      .特色:低耗電,、高效能、符合NMEA0183(3.0)
                      .尺寸:28mm×30mm×5mm
                      .精準(zhǔn)度:Position:15~20m
                      .工作電壓:3.0V
                      .接收頻道:12顆衛(wèi)星頻道
             SiRF:starIII
                     
             擁有一個(gè)140支腳位的GPS訊號(hào)處理器,,也包含一個(gè)50MHzARM7TDMI處理器,,可使OEM廠商整合多種應(yīng)用功能。而GSC3f因整合了400萬(wàn)位元的快閃存儲(chǔ)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)線路設(shè)計(jì)。

             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,,除在車上導(dǎo)航,、手持式設(shè)備的應(yīng)用外,其它特殊應(yīng)用,,如:超小型行動(dòng)電話,、電力受限的智能型裝置或數(shù)碼相機(jī)。
                      .型號(hào):SiRFstarIII
                      .感度:-159dBm
                      .特色:省電,、簡(jiǎn)化線路設(shè)計(jì)
                      .尺寸:27.9mm×20mm×2.9mm
                      .精準(zhǔn)度:Position:10~20m
                      .工作電壓:3.3V
                      .接收頻道:20顆衛(wèi)星頻道
            Sony:CXD2951
                     
            CXD2951以Sony先進(jìn)的RFCMOS閉塞信號(hào)處理方式設(shè)計(jì),,具有較高的敏感度,最小電力消費(fèi)和高性能,。并以微型GPS模塊以腳印14×23×1.8mm,,被動(dòng)天線集成GPS模塊,通過(guò)QS9000/TS16949等汽車驗(yàn)證新LSI配置是理想的為大范圍基于地點(diǎn)的應(yīng)用,,如:汽車,、手持式設(shè)備、航海,、艦隊(duì)管理,,和移動(dòng)式計(jì)算機(jī)處理技術(shù)設(shè)備。
                      .型號(hào):CXD2951
                      .感度:-152dBm
                      .特性:起動(dòng)反應(yīng)時(shí)間短,、省電
                      .尺寸:14mm×23mm×1.8mm
                      .精確度:Position:5~15m
                      .工作電壓:3.3V
                      .接收頻道:12顆衛(wèi)星頻道
              Nemerix:NJ1006+NJ1030
                     
              就當(dāng)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(shì),并結(jié)合使用適用于雙晶粒解決方案的標(biāo)準(zhǔn)CMOS技術(shù),。在典型應(yīng)用中,,接收器和處理器可結(jié)合專用系統(tǒng)軟件使用,。
                      .型號(hào):NJ1006(RF)+NJ1030(Baseband)
                      .感度:-152dBm
                      .特色:低雜訊放大器、壓控振蕩器和天線檢測(cè)器
                      .尺寸:NA
                      .精確度:Position:10~15m
                      .工作電壓:2.2V
                      .頻道:10顆衛(wèi)星頻道
              U-Nav:uN9018
                     
              u-Nav推出低成本,、高性能GPS接收機(jī)解決方案uN9018,,其中包括uN1008CMOSRF前端和高整合度的uN8130基頻處理器。該產(chǎn)品在持續(xù)GPS導(dǎo)航下功耗低于55mW,,適用于低功耗,、電池供電的可攜式無(wú)線應(yīng)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SingleFix(A-GPS)模式,SingleFix模式下超越了行動(dòng)電話的3GPP2和3GPP標(biāo)準(zhǔn),,可同時(shí)接收GPS和行動(dòng)電話語(yǔ)音及資料訊號(hào),,具有一個(gè)片上頻率合成器支持多參考頻率,允許行動(dòng)電話或PDA制造商使用板上振蕩器,,以節(jié)約成本和降低尺寸,。
                      .型號(hào):uN9018
                      .感度:-156dBm
                      .特色:接收行動(dòng)電話語(yǔ)音及資料訊號(hào)

                      .尺寸:NA
                      .精確度:Position:10~20m
                      .工作電壓:2.2~5.5V
                      .頻道:8顆衛(wèi)星頻道
              RFMD:RF8900
                     
              藍(lán)牙/GPS解決方案RF8900,該設(shè)計(jì)將藍(lán)芽通訊和GPS技術(shù)整合在一個(gè)完整的系統(tǒng)中,。據(jù)稱此款產(chǎn)品與同類產(chǎn)品相較減少20%的尺寸,,成本降低25%。RF8900是高整合度的系統(tǒng)解決方案,,在整合藍(lán)芽無(wú)線技術(shù)和GPS導(dǎo)航技術(shù)的同時(shí)還具有極高的訊號(hào)靈敏度(-155dBm),,其靈敏度較其它產(chǎn)品提高5dBm,因而使RF8900對(duì)GPS訊號(hào)的追蹤能力達(dá)到-155dBm,,位置更新率達(dá)1秒,。
                     
              這種高靈敏度使終端用戶能夠在任意位置進(jìn)行自身定位,包括各種室內(nèi)外GPS訊號(hào)微弱,、衰減或受阻的區(qū)域(如樹(shù)木,、高層建筑及山脈等環(huán)境)。這款獨(dú)特的解決方案還為用戶提供了一個(gè)參考設(shè)計(jì),,包括軟件,、濾波、存儲(chǔ)器,、參考頻率和天線等,,用于一個(gè)完整藍(lán)芽GPS系統(tǒng)的全部配件。
                      .型號(hào):RF8900
                      .感度:-155dBm
                      .特色:整合藍(lán)芽通訊
                      .尺寸:32mm×32mm×8.9mm
                      .精確度:Position:10~15m
                      .工作電壓:3.0V
                      .頻道:8顆衛(wèi)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(wèi)星,,但以汽車導(dǎo)航用途來(lái)說(shuō),,全功能收發(fā)芯片在準(zhǔn)度上絕對(duì)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(guó)際ISM頻段覆蓋、高敏度-113dBm,、低功耗,、可滿足低功耗設(shè)備的要求、低工作電壓2.7V,、FSK調(diào)制,,最大發(fā)射功率+5dBm、具有更多的頻道,,可編程頻率設(shè)置,,特別滿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(diào)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(shè)計(jì)。
                      .型號(hào):XE1202
                      .感度:-143dBm
                      .特色:433/868/915MHZ三段國(guó)際ISM頻段
                      .尺寸:29mm×48mm×16mm
                      .精確度:Position:10~15m
                      .工作電壓:2.7~3.6V
                      .頻道:8顆衛(wèi)星頻道
                旺玖科技:PL6313
                旺玖科技推出GPSPL6313芯片組,,提供PDA,、TabletPC及Smart Phone等需要衛(wèi)星定位及追蹤功能的行動(dòng)運(yùn)算平臺(tái)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(shè)計(jì)訴求為低耗電,、小尺寸、并降低系統(tǒng)嵌入GPS功能之增加成本,。嵌入運(yùn)算平臺(tái)時(shí),,直接利用原本即存在的運(yùn)算器及存儲(chǔ)器來(lái)完成GPS導(dǎo)航運(yùn)算,以達(dá)降低成本之功效,??勺饔迷谟跀X取追蹤GPS訊號(hào),并產(chǎn)生初始量測(cè)值,。
                      .型號(hào):PL6313
                      .感度:-150dBm

                      .精確度:Position:5~15m
                      .工作電壓:3.3V
                      .頻道:12顆衛(wèi)星頻道
                      .特色:低價(jià)格,、本土廠商技術(shù)支持
                      .尺寸:10mm×10mm×0.8mm

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