GPS芯片设计方案

谈到GPS芯片主要关键技术，这包括负责讯号处理─基频（Baseband）及接收讯号─射频（RF）。由于GPS讯号频率（1,575.42MHz）来自于距离地面2万公里的高空，讯号十分不稳定，因此当天线接收讯号后经过一连串讯号放大、过滤杂讯、降频、取样等过程（RF front end），再经过RF后，讯号进入基频处理部分，将前段取样的数码讯号经过运算、输出以便于使用者界面使用，其中 GPS Baseband DSP芯片就是核心元件，负责位址讯号的处理。
　　
综合以上来看，射频与基频2个部分，包含：微处理器（Micro processor）、低杂讯放大器（Low Noise Amplifier；LNA）、数码部分（Digital Section）射频部份（RF Section）、天线（Antenna Element）、输出入驱动器（GPIO and Drivers），以及微处理器周边电路（Processor peripherals）等几个重要元件。
　　
市场上各式GPS芯片解决方案的整合，使得GPS芯片市场正面临极大的变量。首先是「小型化」，回顾GPS芯片近年来的发展历史，随著GPS与其它产品相继结合，且强调终端产品体积讲求轻薄短小，GPS芯片走向系统单芯片化已是必然趋势。目前厂商针对GPS单芯片化的作法，可分射频或基频单一芯片，并整合了更多功能性。
　　
在射频芯片部分，已有多家厂商将放大器、滤波器、降频器、频率合成器及振荡器等整合在一块芯片上；在基频部分，则是整合了CPU、存储器（DRAM、SRAM、Flash）、Power Manager及Clock等。
　　
因此，我们看到GPS的芯片尺寸逐渐缩小，加上GPS芯片已从双模块发展为单一模块（Single chip），未来GPS设备产品将会愈来愈蓬勃发展，芯片需求量愈来愈大。另外，GPS芯片也将面临到客制化需求，过去GPS芯片大多在车用市场上。目前，GPS芯片应用则开始用在手机与PDA，或是特殊的个人携带装置，例如：老人、孩童用的追踪器上。而GPS芯片也可能与其它功能，例如蓝芽、USB等整合。因此，针对特殊应用而设计的客制化模块，也将愈来愈多。
　　
目前全球投入GPS芯片开发的还是以国外厂商居多，如：SiRF、TI、Xemics、Freescale、STM等大厂均有推出GPS芯片，其中SiRF为全球最大GPS芯片厂商，产品线相当完整，并能提供全系列的解决方案产品。本文将介绍多款目前GPS市场上较受到应用的芯片，并针对其特性及架构提供完整的产品分析。
　　
SiRF：starII LP
　　
SiRF starII LP是一款高灵敏度GPS芯片解决方案，强大GPS功能可使用的范围包括：手持式设备产品、汽车、航海及AVL应用，若搭配上高性能GPS软件，便能使移动性消费者设备能长时间在任何地点持续使用。SiRF starII是目前采用全球最省电的芯片产品之一，可同时接收12颗卫星，符合 NMEA 0183（v3.0）协定。

．型号：SiRF starII LP
　　．感度：-159dBm
　　．特色：低耗电、高效能、符合NMEA 0183（3.0）
　　．尺寸：28mm×30mm×5mm
　　．精准度：Position：15～20m
　　．工作电压：3.0V
　　．接收频道：12颗卫星频道
　　
SiRF：starIII
　　
拥有一个140支脚位的GPS讯号处理器，也包含一个50MHz ARM7TDMI处理器，可使 OEM厂商整合多种应用功能。而GSC3f因整合了400万位元的快闪存储器，不再需其它的零组件，因此能简化GPS接收器到电路板中的相关线路设计。
　　
另外，SiRFstarIII也提供TTFF快速首次定位功能，并比SiRF减少占用约20％的硬件空间，也较上一代的SiRFstarII省电，除在车上导航、手持式设备的应用外，其它特殊应用，如：超小型行动电话、电力受限的智能型装置或数码相机。

．型号：SiRF starIII
　　．感度：-159dBm
　　．特色：省电、简化线路设计
　　．尺寸：27.9mm×20mm×2.9mm
　　．精准度：Position：10～20m
　　．工作电压：3.3V
　　．接收频道：20颗卫星频道

Sony：CXD2951
　　
CXD2951以Sony先进的RFCMOS闭塞信号处理方式设计，具有较高的敏感度，最小电力消费和高性能。并以微型GPS模块以脚印14×23×1.8mm，被动天线集成GPS模块，通过QS9000/TS16949等汽车验证新LSI配置是理想的为大范围基于地点的应用，如：汽车、手持式设备、航海、舰队管理，和移动式计算机处理技术设备。

．型号：CXD2951
　　．感度：-152dBm
　　．特性：起动反应时间短、省电
　　．尺寸：14mm×23mm×1.8mm
　　．精确度：Position：5～15m
　　．工作电压：3.3V
　　．接收频道：12颗卫星频道
　　
Nemerix：NJ1006＋NJ1030
　　
就当今的技术水平来看，最成功的GPS接收器采用两个芯片。尽管采用单芯片（单片电路）的产品也存在，但其性能却无法与目前采用双芯片的产品媲美。NemeriX充分利用SiGe（矽锗）技术优势，并结合使用适用于双晶粒解决方案的标准CMOS技术。在典型应用中，接收器和处理器可结合专用系统软件使用。