[發明專利]一種射頻一體化GPS有源天線

無效

• 申請號: 200810061641.2
• 申請日: 2008-05-22
• 公開（公告）號: CN101308955A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發明（設計）人: 甘業兵;馬成炎;葉甜春;黃增峰;莊海孝;潘文光
• 申請（專利權）人: 杭州中科微電子有限公司
• 主分類號: H01Q13/08
• 分類號: H01Q13/08;H01Q1/38;H01Q23/00;G01S5/02;G01S5/08;H04B1/16;H04B1/18
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司
• 代理人: 王鑫康

發明內容

本發明屬于射頻通信技術領域，涉及一種有源天線，特別是一種射頻 一體化GPS有源天線，這種小型有源天線帶有GPS數字采樣信號輸出端。

背景技術

GPS衛星導航系統能提供位置、速度及時間的信息，可用于對各種目 標進行定位、導航及監管，它具有全能性(陸地、海洋、航空和航天)、全 球性、全天候、連續性和實時性等特點，在信息、交通、安全防衛、農業、 漁業、防災救災、環境監測等建設方面具有其他手段無法替代的重要作用， 其發展前景十分廣闊，近年來越來越受到人們的重視。

GPS芯片或芯片組的小型化、高精度、低功耗等技術進展，有力的推 動GPS衛星導航系統在數碼消費市場的應用和拓展，出現了基于PDA、手 機、數碼播放器等平臺的GPS導航定位設備。但是這些實現GPS導航定位 系統的應用設備對接收靈敏度要求較高，所以常常還需要在GPS射頻前端 芯片前面再加一級GPS有源天線，以提高系統接收靈敏度。

傳統GPS接收機的構成框圖如圖1所示。在已有的技術方案GPS接收 機的構成由有源天線101模塊，以及安裝在一塊印刷電路板上的GPS射頻 前端芯片102和基帶處理芯片103組成，有源天線101和GPS射頻前端芯 片相連接，GPS射頻前端芯片與基帶處理芯片103相連接。在現有技術中， 上述有源天線101包括無源介質天線、低噪聲放大器和濾波器三個部分。 通常有源天線101自成一個獨立模塊，有源天線接收GPS信號并完成信號 的放大和濾波，而GPS射頻前端芯片也是需要獨立設計的模塊，有源天線 101的輸出信號必須通過SMA接頭和50歐姆傳輸線纜送到GPS射頻前端 芯片的信號輸入端。傳統的GPS接收機的結構組成方案存在諸多缺點：第 一，傳統的設計，有源天線和GPS射頻前端芯片是兩個獨立模塊，有源天 線模塊送給GPS射頻前端模塊的信號是射頻信號，設計時需要考慮二者的 連接問題，特別是輸入輸出接口與線纜的阻抗匹配，由于線纜和連接專用 SMA接頭的特性較復雜，兩模塊之間的特殊連接要求，所以匹配困難，增 加了模塊設計的復雜性。第二，傳統結構組成方案的有源天線和GPS射頻 前端芯片兩個模塊的連接線相對較長，使射頻信號的處理和傳導會引入額 外的噪聲。第三，有源天線和GPS射頻前端兩射頻模塊之間阻抗匹配度低， 由此會帶來信號衰減較大，使系統的總噪聲指數指標下降。第四，傳統有 源天線與射頻前端芯片通過線纜連接基帶處理芯片，其輸出到GPS基帶處 理芯片的信號是模擬信號，連接線纜傳輸易受干擾，所以傳輸距離不能很 長。第五，傳統有源天線與射頻前端芯片以及基帶處理芯片之間不良的傳 導性能導致GPS接收機系統信噪比下降，最終使GPS導航定位設備的接收 靈敏度降低，直接影響系統性能的首次定位時間(包括冷啟動、熱啟動所 需的時間)和定位精度。第六，有源天線模塊和GPS射頻前端芯片模塊各 自獨成一體，額外多占用的芯片面積和空間，不易滿足小型化要求。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術傳統的GPS接收機射頻前端構成的 以上問題，提供一種射頻一體化GPS有源天線的新型構成技術構思，該小 型的射頻一體化GPS有源天線用于GPS衛星接收，它具備傳統天線接收來 自衛星的微弱信號的功能，還具有對信號低噪聲放大、帶外抑制和濾波、 下變頻、數字化處理等功能。本發明將GPS有源天線和GPS接收機射頻前 端模塊有機接合在一起，通過極低噪聲系數的低噪放大器對微弱信號放大， 濾波器窄帶濾波，不但能極大限度的抑制噪聲，而且省去了有源天線與射 頻前端芯片的繁雜的連接，減小了互連損耗，可降低噪聲指數，提高GPS 接收機的接收靈敏度等系統性能，從而提高GPS導航定位設備的首次定位 時間和定位精度，由此還能降低設備功耗和體積，節約成本，方便與數字 基帶芯片的連接。本發明的一種射頻一體化GPS有源天線尤其適合于與手 機、PDA等移動通信產品功能模塊集成在一個系統中。

本發明的上述目的是通過下面的技術方案來實現：

一種射頻一體化GPS有源天線，其在于它包括微帶貼片天線和GPS射 頻前端接收模塊；其中GPS射頻前端接收模塊由低噪聲放大器、射頻帶通 濾波器、GPS射頻前端接收芯片、晶振、電源模塊和阻抗匹配網絡組成；