CN1773870A - 移动通信终端中接收全球定位***信号的设备和方法 - Google Patents

移动通信终端中接收全球定位***信号的设备和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种在移动通信终端中接收全球定位***(GPS)信号的设备和方法。该用于在装备有GPS天线的多模式移动通信终端中接收全球定位***(GPS)信号的方法包括步骤：经GPS天线从GPS卫星接收GPS信号；阻抗匹配接收的GPS信号；修正衰减和减少阻抗匹配的信号的噪声；仅通过高频信号中的预定频带的信号；放大该通过的信号。

Description

移动通信终端中接收全球定位***信号的设备和方法
本申请要求于2004年11月10日提交的韩国专利申请No.10-2004-0091380的权益，将其在此完全包括并引入作为参考。
技术领域
本发明涉及移动通信终端，且更为具体的说涉及用于减少使用全球定位***(GPS)天线的多模式移动通信终端的噪声系数(NF)的接收器设备。
背景技术
通常，已经设计能够使用卫星执行GPS功能的码分多址(CDMA)终端以不仅支持具有800MHz频带的数字蜂窝网络(DCN)、具有1.8GHz的韩国个人通信业务(PCS)和具有1.9GHz频带的美国PCS的至少其中之一，还支持具有1.5GHz的频带的GPS。
上述的CDMA终端被分类为装备有DCN和GPS或PCS和GPS的双频带终端，以及装备有DCN、PCS和GPS的三频带终端。
CDMA终端工作在一个或多个频带，而不考虑其表示双频带终端和三频带终端的种类，使得其需要用于将经支持多频带的单一天线接收的射频(RF)信号分路为单独频带电路的电路。
图1是说明了使用三频带天线的移动通信终端的接收器的框图。
参考图1，移动通信终端的接收器包括用于接收信号的三频带天线110；由分路控制信号电切换，且根据单独模式分路经三频带天线110接收的信号的SP3T开关120；DCN双工器130，其用于接收经SP3t开关120接收的DCN信号，且仅从接收的DCN信号分离接收频率信号；PCS双工器140，其用于接收经SP3T开关120接收的PCS信号，且仅从接收的PCS信号分离接收频率信号；RF带通滤波器(BPF)150，其用于从SP3T开关120接收GPS频带的RF信号，且仅从接收的RF信号分离接收频率信号；和控制器(没有示出)，其用于从三频带天线110接收信号，发送能够根据单独模式分路接收的信号的分路控制信号到SP3T开关120。
图2是说明使用三频带天线的GPS接收器的框图。
参考图2，GPS接收器包括：三频带天线11，其用于从单独基站或卫星接收所有GPS信号；天线(ANT)匹配电路12，其用于匹配经三频带天线11接收的RF信号的阻抗；RF移动开关13，其用于测量移动通信终端的无线传导性能(wireless conductivity performance)；SP3T开关14，其用于从三频带天线11接收信号，由分路控制信号电切换，且将单一输入信号分路到三个输出终端之一；第一GPS表面声波(SAW)滤波器15，其用于仅通过由SP3T开关14的分路接收的高频信号中的预定频带的信号GPS低噪声放大器(LNA)16，其用于接收从第一GPS RF SAW滤波器15产生的信号，并放大接收的信号；和第二GPS RF SAW滤波器18，其用于仅通过经GPS LNA16接收的高频信号中的预定频带的信号，且发送通过的信号到用作RF接收芯片组的RFR600019。
尽管以不同数字示出，如图2所示的SP3T开关14和如图1所示的SP3T开关120实际上彼此等效。在图2中，线路损耗17表示当将GPS信号加到三模式终端的内部电路且之后加到RFR600019时产生的损耗值。
图3是说明使用GPS天线的移动通信终端的现有接收器的框图。当单独使用用于支持PCS和DCN频带的双频带天线110和GPS天线250时配置如图3所示的接收器。
将通过双频带天线210接收的信号加到同向双工器(diplexer)220。如果接收的信号表示PCS信号，则将接收的信号分路到PCS双工器240。如果接收的信号表示DCN信号，则将接收的信号分路到DCN双工器230。经GPS天线250接收GPS信号，且之后将其加到RF BPF260。
图4是说明使用GPS天线的现有GPS接收器的框图。
参考图4，现有GPS接收器包括：GPS天线21，其用于从卫星接收所有GPS信号；天线(ANT)匹配电路22，其用于匹配经GPS天线21接收的RF信号的阻抗RF移动开关23，其用于测量移动通信终端的无线传导性能；第一GPS RF SAW滤波器24，其用于仅通过经天线(ANT)匹配电路22接收的高频信号中的预定频带的信号；GPS LNA 25，其用于接收从第一GPS RF SAW滤波器24产生的信号，并放大该接收的信号；和第二GPS RF SAW滤波器27，其用于仅通过经GPS LNA 25接收的高频信号中的预定频带的信号，并发送该通过的信号到用作等效于基带芯片的RF接收芯片组的RFR6000 28。
类似于图2，线路损耗27表示当将GPS信号加到三模式终端的内部电路且之后加到RFR6000 28时产生的损耗值。
下面的表1示出了使用在如图2所示的移动通信终端的接收器中的各个组件的增益和NF(噪声系数)。
[表1]
  种类   RF移动开关   SP3T   第一GPS RFSAW滤波器   GPS LNA   线路损耗   第二GPS RFSAW滤波器   RFR6000
  增益   -0.6   -0.6   -0.7   15   -0.5   -0.7   64
  NF   0.6   0.6   0.7   1.2   0.5   0.7   2
图5是说明了用于计算上述NF的方法的概念图。用于使用如图5所示的组件计算等式的方法如下面等式1所示。
F = F 1 + F 2 - 1 G 1 + F 3 - 1 G 1 G 2 + . . . + F N - 1 G 1 G 2 G 3 . . . G N
NF＝10logF
根据等式1，接收器的总NF等于3.21dB。
下面的表2示出了使用在如图4所示的移动通信终端的接收器中的单独组件的增益和NF(噪声系数)。在这个情况中，总的NF等于3.21dB。
  种类   RF移动开关   第一GPS RFSAW滤波器   GPS LNA   线路损耗   第二GPS RFSAW滤波器   RFR6000
  增益   -0.6   -0.7   15   -0.5   -0.7   64
  NF   0.6   0.7   1.2   0.5   0.7   2
上述的如图2和4所示的现有GPS信号接收器经它们的天线接收GPS信号，且分别经它们的RF连接组件发送接收的GPS信号到RFR6000单元19和28。但是，因为在RFR6000单元19和28中包括的GPS LNA具有高的NF值，现有的GPS信号接收器另外使用外部GPS LNA16和25，使得外部GPS LNA16和25放大从第一GPS RF SAW滤波器15和24产生的低信号，且减少***的总的NF。如果GPS信号是经天线接收的，将其加到RF移动开关和GPS RF SAW滤波器。因此，当使用三频带天线时确定***的总的NF是至少3dB。当使用GPS天线时确定***的总的NF是至少2.5dB。
换句话说，每个增加NF直到将GPS RF信号经天线加到GPS LNA的几个无源组件(passive components)位于GPS LNA之前，使得***的总的NF增加，造成移动通信终端的GPS接收灵敏度的恶化。
发明内容
因此，本发明提出一种用于在移动通信终端中接收GPS信号的设备和方法，其基本上避免了因为现有技术的限制和缺点引起的一个或多个问题。
本发明的目的是提供在三模式移动通信终端中具有低的NF的GPS信号接收器。
本发明的另一目的是提供用于增加移动通信终端的GPS信号接收灵敏度的GPS信号接收器。
本发明的另一目的是提供用于减少GPS信号的距离误差的设备和方法。
本发明的又一目的是提供用于减少移动通信终端的GPS接收器的总的NF到小于等于1dB的预定值的设备和方法。
本发明的其它优点、目的和特征将在随后的说明中部分地描述，经过以下检验或从本发明的实践中学习，上述优点、目的和特征对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。本发明的目的和优点可以如所附说明书及其权利要求书和附图中所特别指出的来实现和获得。
为实现本发明的这些和其它的优点，以及根据本发明的目的，如这里具体地和广泛地描述的，用于在用作装备有GPS天线的三模式移动通信终端的移动通信终端中接收全球定位***(GPS)信号的方法包括步骤：在GPS接收器的无源组件的前部部分安装低噪声放大器(LNA)，由此减少GPS接收器的噪声系数(NF)。
优选地，该GPS LNA位于天线匹配电路和射频(RF)移动开关之间。
优选地，该GPS LNA表示具有在1500MHz频带的0.6dB噪声系数(NF)的超低噪声类型场效应晶体管(FET)。
在本发明的另一方面中，提供了一种使用在三模式移动通信终端中的全球定位***(GPS)信号接收器设备，其包括：GPS天线，其用于从GPS卫星接收GPS信号；天线匹配电路，其用于匹配经GPS天线接收的GPS信号的阻抗；第一GPS低噪声放大器(LNA)，其用于修正从天线匹配电路接收的信号的衰减，并减少接收的信号的噪声；射频(RF)移动开关，其用于测量GPS接收器电路的传导性能；第一GPS RF表面声波(SAW)滤波器，其用于仅通过经第一GPS LNA接收的高频信号中的预定频带的信号；第二GPS LNA，其用于接收从第一GPS RF SAW滤波器产生的信号，且放大接收的信号；和第二GPSRF SAW滤波器，其用于仅通过经第二GPS LNA接收的高频信号中的预定频带的信号。
应该理解本发明的前述的一般描述和下面的具体描述都是示例性和说明性的，并且意在提供本发明如权利要求所述的进一步解释。
附图说明
附图是为了能进一步了解本发明而包含的，并且被纳入本说明书中构成本说明书的一部分，这些附图示出了本发明的一个或多个实施例，并用于与本说明书一起对本发明的原理进行说明。在附图中：
图1是说明了使用三频带天线的移动通信终端的接收器的框图；
图2是说明了使用三频带天线的GPS接收器的框图；
图3是使用GPS天线的移动通信终端的现有接收器的框图；
图4是说明使用GPS天线的现有GPS接收器的框图；
图5是说明了用于计算NF的方法的概念图；以及
图6是说明了根据本发明的使用GPS天线的GPS接收器的框图。
具体实施方式
下面将详细参考本发明的优选实施例，在附图中示出了其实例。在任何可能的地方，在整个附图中使用相同的参考数字表示相同或相似的部分。
将在下面参考附图详细描述根据本发明的用于在移动通信***中接收GPS信号的设备和方法。
图6是说明了根据本发明的使用GPS天线的GPS接收器的框图。
参考图6，根据本发明的GPS接收器包括：GPS天线31，其用于从GPS卫星接收GPS信号；天线(ANT)匹配电路32，其用于匹配经GPS天线31接收的GPS信号的阻抗；第一GPS LNA33，其用于修正经过天线(ANT)匹配电路32接收的信号的衰减，并减少接收的信号的噪声；RF移动开关34，其用于测量GPS接收器电路的传导性能；第一GPS RF SAW滤波器35，其用于仅通过经第一GPS LNA33接收的高频信号中的预定频带的信号；第二GPS LNA36，其用于接收从第一GPS RF SAW滤波器35产生的信号，且放大该接收的信号；以及第二GPS RF SAW滤波器38，其用于仅通过经第二GPS LNA36接收的高频信号中的预定频带的信号，并发送该通过的信号到用作基带芯片组的RFR 600039。
[表3]
  种类   第一GPSLNA   RF移动开关   第一GPS RFSAW滤波器   第二GPSLNA   线路损耗   第二GPS RFSAW滤波器   RFR6000
  增益   19   -0.6   -0.7   15   -0.5   -0.7   64
  NF   0.6   0.6   0.7   1.2   0.5   0.7   2
在该情况中，确定总的NF是0.64dB。
参考图6，在GPS接收器中经GPS天线31接收卫星信号。将该接收的信号经过ANT匹配电路32加到第一GPS LNA 33。第一GPSLNA33的NF特性的特征在于在1500MHz的频带具有0.6dB的预定NF的超低噪声类型场效应晶体管(FET)用作第一GPS LNA33。第一GPS LNA33的NF具有0.6dB的NF，使得***的总的NF包括在0.6dB的频带中。通过第一GPS LNA33放大的信号通过RF移动开关34，通过用作仅能够通过GPS频带信号的带通滤波器的第一GPS RFSAW滤波器35，且通过第二GPS LNA 36和第二GPS RF SAW滤波器38将其加到表示基带芯片组的RFR6000单元39。
如先前在现有技术中所述的，如果使用现有的三频带天线，总的NF等于3.21dB，且如果使用现有GPS天线，总的NF等于2.61dB。但是，根据本发明的GPS接收器具有0.64dB的总的NF，且下面将参考附图来详细描述。
从上述对比图中可以看出，根据本发明的***的总的NF显著地低于现有GPS接收器的。本发明的总的NF低于现有GPS接收器的总的NF的原因在于超低噪声类型LNA位于无源组件的前面，且由此实现根据本发明具有低的NF的***，而不同于其中几个无源组件位于GPS LNA前面使得***的总的NF增加的现有GPS接收器。
考虑大约3dB的NF减少是NF特性方面的大约3dB的NF改进。从***性能的观点来看，根据本发明的GPS接收器在位置计算处理期间相比现有GPS接收器能够进一步使用三个卫星。通常，用于计算正确位置的卫星的最小数目是预定数目3。如果GPS接收器使用比三个卫星多得多的卫星，其使用多个卫星中最好的卫星执行位置计算处理。卫星越高，位置数据的精确性越高。因此，根据本发明的GPS接收器能够获得更正确的位置数据，使得如果发生紧急情况其检测更加正确的位置数据，使得效率增加。
从上述说明可以看出，根据本发明的GPS接收器能够减少移动通信终端的NF。因此，根据本发明的GPS接收器能够使用多更多的卫星以执行位置计算处理，使得其能够获得正确的位置数据。结果，如果发生紧急情况，GPS接收器获得更加正确的位置数据，使得效率增加。
对于本领域普通技术人员来说很明显可以对本发明做出多种修改和变更。因此，本发明意在覆盖在所附权利要求及其等效物范围内提供的本发明的修改和变型。

Claims (7)

1.一种多模式移动通信终端，其包括：
全球定位***天线，其用于移动终端接收全球定位***(GPS)信号；
GPS低噪声放大器(LNA)，其位于天线匹配电路和射频(RF)移动开关之间。
2.如权利要求1所述的多模式移动通信终端，其中，该GPS信号的噪声系数(NF)小于等于1dB。
3.如权利要求1所述的多模式移动通信终端，其中，该GPS LNA表示在1500MHz频带具有0.6dB的噪声系数(NF)的超低噪声类型场效应晶体管(FET)。
4.一种用于多模式移动通信终端的全球定位***(GPS)信号接收器设备，其包括：
GPS天线，其用于从GPS卫星接收GPS信号；
天线匹配电路，其用于匹配经GPS天线接收的GPS信号的阻抗；
第一GPS低噪声放大器(LNA)，其用于修正从天线匹配电路接收的信号的衰减，且减少所接收的信号的噪声；
射频(RF)移动开关，其用于测量GPS接收器电路的传导性能；
第一GPS RF表面声波(SAW)滤波器，其用于仅通过经第一GPSLNA接收的高频信号中的预定频带的信号；
第二GPS LNA，其用于接收从第一GPS RF SAW滤波器产生的信号，且放大该接收的信号；和
第二GPS RF SAW滤波器，其用于仅通过经第二GPS LNA接收的高频信号中的预定频带的信号。
5.如权利要求4所述的GPS信号接收器，其中，该GPS信号接收器的噪声系数(NF)小于等于1dB。
6.如权利要求4所述的GPS信号接收器，其中，该GPS LNA的至少一个表示在1500MHz频带具有0.6dB的噪声系数(NF)的超低噪声类型场效应晶体管(FET)。
7.一种在装备有GPS天线的多模式移动通信终端中用于接收全球定位***(GPS)信号的方法，其包括步骤：
经GPS天线从GPS卫星接收GPS信号；
阻抗匹配接收的GPS信号；
修正衰减和减少阻抗匹配的信号的噪声；
仅通过高频信号中的预定频带的信号；
放大该通过的信号。
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