基于位置的應用程序已成為大多數消費者設備和許多商業設備的基本要求。各種模塊提供插入式解決方案，可實現全球定位系統（GPS）子系統的整個信號鏈，并支持廣泛的應用和數據生態系統。工程師可以通過使用Antenova，Linx Technologies，Telit Wireless Solutions和Parallax提供的模塊輕松設計GPS支持。

GPS信號包括三種不同類型的數據：衛星ID碼，星歷數據和歷書數據。星歷數據提供了確定修復所必需的狀態，日期和時間信息，而歷書數據提供了有關每顆衛星在軌道中位置的信息。衛星發射機將這些數據調制到載波頻率，例如1575.42 MHz，用于民用L1頻段。

GPS接收器必須獲取此信號 - 通常在運動時 - 并提取生成位置，速度和時間（PVT）解決方案所需的數據。為完成此操作，GPS接收器采用信號鏈，包括天線，低噪聲放大器（LNA），能夠抑制各種干擾源的RF濾波器，信號解調器和最終生成的GPS位置處理器當前的PVT解決方案，基于在信號鏈前端采集和下轉換的GPS數據。

在實踐中，由于可見衛星數量不足，衛星分組不良，信號多徑問題，接收機時鐘誤差，星歷數據誤差和大氣影響引起的誤差，PVT結果面臨位置不準確和修復延遲。結果，出現了基于地面的增強系統（GBAS）和基于衛星的增強系統（SBAS），例如廣域增強系統（WAAS），以提高局部精度。類似地，已經出現了諸如輔助GPS（A-GPS）等數據傳輸方法，其通過使用局域網或蜂窩數據網絡來快速傳輸星歷和歷書數據來加速首次定位時間（TTFF）。這些增強方法補充了所謂的獨立或僅衛星GPS系統，具有糾錯和更快的響應。

對于工程師而言，即使對于相對簡單的應用要求，RF信號調理，數據提取和PVT解決方案處理的組合也會帶來重大挑戰。有效的GPS實施不僅需要關注結果的準確性，還需要關注于減小設計的尺寸，成本和功耗，同時優化其性能。獨立模塊解決了這些問題，通過提供包含大部分或全部GPS信號鏈的單個封裝簡化了設計，包括LNA，濾波器，下變頻器和GPS定位引擎，以及主機接口，板載天線和外部天線支持電路。

一些示例

通過集成幾乎所有GPS解決方案所需的組件，這些模塊大大減少了開發時間和部件數量。例如，Antenova M10372僅需要VCC上推薦的LC濾波器以及與主處理器的連接。如圖1所示，工程師可以使用簡單的LC濾波器和一對配置電阻（R1和R2）實現完整的獨立GPS。

圖1：Antenova M10372等模塊只需極少的外部元件即可使用模塊的板載天線實現獨立的GPS。 （由Antenova提供。）

在這些模塊中使用領先的GPS引擎為系統設計人員提供了提高準確性和區分產品所需的全面軟件和數據服務。例如，領先的GPS引擎制造商通常為減少用于網絡可訪問設計的TTFF所需的A-GPS功能提供相關數據服務。

Antenova的模塊為工程師提供了兩種領先的GPS引擎及其各自的應用生態系統。雖然Antenova M10372基于SiRFstarIV GPS引擎，但Antenova M10382基于u-blox 6 GPS引擎，并將完整的GPS信號鏈與小型SMD模塊上的天線相結合。

除了不同的GPS引擎外，可用模塊還提供各種外設接口，如UART，SPI，I2C和USB，用于與主機處理器進行通信。工程師還可以選擇提供板載天線的模塊或為外部天線提供支持，包括為有源天線中包含的LNA供電的偏置電源以及專用天線檢測電路。

例如，Linx Technologies RXM-GPS-SG-B GPS接收器模塊是一種獨立的GPS解決方案，旨在與外部天線一起使用（圖2）。對于有源天線，模塊的VOUT線路可以在30 mA時為有源天線的內部LNA提供2.85 V電壓。工程師將使用300Ω鐵氧體磁珠將此線路連接到RFIN線路，以防止RF饋入電源。對于不需要外部天線的設計，Linx Technologies提供其RXM-GPS-SR-B模塊 - 一種嵌入式GPS解決方案，包含一體式陶瓷貼片天線。這兩個模塊都基于SiRFstarIII芯片組。

圖2：Linx Technologies RXM-GPS-SG-B GPS接收器模塊支持外部天線，可簡單連接RFIN和GND。 VOUT在有源外部天線中提供LNA所需的額外電源連接。 （由Linx Technologies提供。）

Telit Wireless提供一系列模塊，這些模塊在支持的GPS引擎方面差別很大。 Telit Wireless Jupiter 31基于SiRFstarIII GSC3e/LP設備，支持無源和有源外部天線，并支持4MB外部閃存。 Telit Wireless Jupiter 32 xLP提供類似的功能，但基于SiRF GSC3f/LP，它在芯片上帶來4MB閃存，進一步減少了部件數量并簡化了與系統設計的集成。

Telit Wireless Jupiter 3是該公司最小的外形模塊，采用SiRF GSC3f/LPx--一種低功耗，更緊湊的GSC3f/LP器件。最后，Telit Wireless Jupiter F2（圖3）基于SIRF的第四代GPS引擎。該模塊擴展了對48個通道的支持，具有更高的跟蹤靈敏度和增強的干擾消除功能。 Jupiter F2的一個顯著特點是將LNA集成到GPS引擎本身，進一步減少了模塊組件的數量和尺寸。

圖3：Telit Wireless Jupiter F2模塊采用SiRF的第四代GPS技術，將LNA集成到GPS引擎本身。 （來源：Telit Wireless。）

Parallax提供一系列基于Sony CXD2951GA-4引擎和SiRFstarIII芯片組的模塊。 Parallax 28146采用索尼GPS引擎，支持跟蹤多達12顆衛星和WAAS。 Parallax 28500基于SiRFstarIII架構，可以跟蹤多達20顆衛星，并提供WAAS支持。 28146和28500都包括板載貼片天線。基于SiRFstarIII的Parallax 28501擴展了28500 - 為外部GPS天線提供集成貼片天線和RF MMCX連接器，可選支持有源天線。 Parallax 28505將28501與外置天線打包在一起，用于現成的GPS解決方案。

結論

對于希望在系統設計中實現GPS功能的工程師而言，與從嘈雜的RF信號中提取復雜數據相關的挑戰可能令人生畏。更糟糕的是，支持增強方法的額外要求，例如用于糾錯的WAAS或用于改進TTFF的A-GPS，可能會加劇設計復雜性。使用具有獨立GPS解決方案的可用模塊，工程師可以將現成的解決方案放入系統設計中。雖然這些插入式解決方案可能不是高度專業化本地化要求的答案，但它們為需要基本GPS功能的項目提供了快速設計解決方案。