GPS芯片技術(shù)介紹及解決方案分析

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（RF front end），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（Micro processor）、低雜訊放大器（Low Noise Amplifier；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）、Power Manager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（Single chip），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)芽、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：starII LP
　　
SiRF starII LP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。SiRF starII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。

　?。吞?hào)：SiRF starII LP
　?。卸龋?159dBm
　　．特色：低耗電、高效能、符合NMEA 0183（3.0）
　?。叽纾?8mm×30mm×5mm
　?。珳?zhǔn)度：Position：15～20m
　?。ぷ麟妷海?.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)50MHz ARM7TDMI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)。

　?。吞?hào)：SiRF starIII
　　．感度：-159dBm
　?。厣菏‰?、簡(jiǎn)化線路設(shè)計(jì)
　?。叽纾?7.9mm×20mm×2.9mm
　　．精準(zhǔn)度：Position：10～20m
　?。ぷ麟妷海?.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。

　?。吞?hào)：CXD2951
　　．感度：-152dBm
　?。匦裕浩饎?dòng)反應(yīng)時(shí)間短、省電
　　．尺寸：14mm×23mm×1.8mm
　?。_度：Position：5～15m
　?。ぷ麟妷海?.3V
　?。邮疹l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）
　?。卸龋?152dBm
　?。厣旱碗s訊放大器、壓控振蕩器和天線檢測(cè)器
　?。叽纾篘A
　　．精確度：Position：10～15m
　?。ぷ麟妷海?.2V
　　．頻道：10顆衛(wèi)星頻道