| 姓名 |
曲長文(Chang-Wen Chu)
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畢業系所 |
通訊工程學系在職專班 |
| 論文名稱 |
GPS主動天線改善收訊暨降低GSM信號及低頻雜訊的干擾
(GPS Active Antenna Design to Reduce GSMInterference and Noise)
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| 相關論文 | |
| 檔案 |
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| 摘要(中) |
針對市售GPS車用天線易受到外在環境、基地台或手機等GSM信號干擾。本論文設計一低通濾波器(Low Pass Filter)設計一低通濾波器在低雜訊放大器前面提高GPS收訊，改善GPS主動天線的CN訊雜比及電源雜訊，觀察其受干擾的優點。
在射頻電路的技術上，並搭配衛星導航GPS接收機驗證結果。GPS陶瓷天線位於PCB板正上方，設計射頻電路在PCB板另一面。單一GPS陶瓷天線接收時會收到些許GSM訊號及1GHz以下頻段訊號。因此，本設計是先以一低通濾波器放在放大器
前濾除1GHz以下低頻頻帶的訊號，SAW濾波器位於雙極低雜訊放大器的中間，再次降低GSM信號，使GPS主動天線(GPS Active Antenna)不易受到干擾而斷訊提高訊雜比。
設計一低通濾波器在低雜訊放大器前面的優點:
1.可以濾除頻率1GHz 以下干擾，衰減可達到40dB ~ 80dB。
2.濾波器價格很便宜(約台幣1 元)，但是面積大(至少10*10mm2)。
對於傳統市售車用GPS 天線易受到手機GSM 信號干擾，電路設計以雙極放大器中間放置Dielectric 濾波器的方式實現。Dielectric 濾波器可濾除1675.42MHz以上的頻帶訊號及1475.42MHz 以下的頻帶訊號，衰減至少可達到30dB，價格約NT5~8 元，元件尺寸面積小(約5*5mm2)。使用15dBm GSM 訊號干擾，搭配衛星導航GPS 接收機，比較此設計及市售GPS 天線傳統設計的收訊效果。此設計的GPS 信號強度CN 值比市售天線高4dB 以上。
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| 摘要(英) |
Vehicle GPS Antennas in markets are easily influenced by GSM signals. GSM
signals are transmitted by the GSM base transceivers or mobile phones.
In this thesis, design a low pass filter in front of amplifiers in GPS active
antenna. Use this antenna to improve GPS reception, CN ratio and power noise to
view with following advantages of interference event.
GPS Patch is above the PCB board, and RF circuits are designed on the other
side of it. GPS Patch can receive GPS signals and little signals under 1 GHz
frequency bands. Our design is a low pass filter in front of amplifiers. It is used to
reduce signals under 1 GHz frequency bands. SAW filter is in the middle between
cascade amplifiers. It is used to reduce GSM signals again. Then, CN ratio is less
influenced by GSM signals and other signals under 1 GHz frequency bands.
A low pass filter of our design has advantages as follows：
1. Reduce influence under 1 GHz frequency bands, and out band rejections are even
to 40dB ~ 80dB decayed.
2. Reduce cost each to approach to NT.1 per chip but layout area are lager about
10*10 mm2.
For traditional products in markets, the input of RF circuits in vehicle GPS
antenna is designed to feed cascade amplifiers with band-pass filter in the middle
between them. The constitution of RF circuits in vehicle GPS antenna are including
first amplifier following a band-pass filter with second amplifier. The band-pass filter
is dielectric filter. Out-band rejections of frequency 1475.42MHz ~ 1675.42MHz are
about 30dB decayed. Its cost approximate NT.5~NT.8, but its layout size is smaller
about 5*5mm2.
Use 15dBm GSM signals as the experiment, and our design improves CN ratio
over 4dB in comparison to traditional products.
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| 關鍵字(中) |
★ 改善收訊 |
關鍵字(英) |
★ GPS |
| 論文目次 |
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 viii
表目錄 xiii
第一章 緒論 1
1.1 導論 1
1.2 研究動機 1
第二章 GPS 架構 3
2.1 衛星定位系統介紹 3
2.1.1 太空部分 3
2.1.2 控制部分 3
2.1.3 使用者接收儀部分 4
2.2 全球衛星定位系統接收器功能介紹 4
2.3 輸出與輸入介面 4
2.4 GPS 輸出定位資料內容 5
2.5 GPS 規格 9
第三章 GPS LNA 架構 11
3.1 LNA 介紹 11
3.1.1 雜訊指數 11
3.1.2 多級雜訊放指數計算 12
3.1.3 電晶體的雜訊參數 12
3.2 LNA 架構 12
3.2.1 BJT 偏壓電路 12
3.3 阻抗匹配 16
3.3.1 基本概念 16
3.3.2 L-型阻抗匹配 18
3.3.3 ?-型網路與T-型網路 19
3.4 史密斯圖阻抗匹配 21
3.5 電子元件雜訊來源 23
3.5.1 ENC EMI 介紹 23
3.5.2 EMI 電源濾波器設計方向 24
3.5.3 電源濾波種類 24
3.5.4 AC Power 濾波元件基本架構 24
3.5.5 AC Power 基本架構分析 25
3.5.6 Power EMI Noise Type 25
3.6 應用 25
第四章 Filter 26
4.1 Filter 概述 26
4.1.1 諧振電路的概念 26
4.1.2 阻抗並聯與串聯轉換 28
4.1.3 串聯諧振 29
4.1.4 並聯諧振 30
4.2 濾波器種類 32
4.2.1 低通濾波器 32
4.2.2 高通濾波器 33
4.2.3 帶通濾波器 34
4.2.4 帶斥濾波器 35
4.2.5 通濾波器應用 36
4.3 本論文改善部份 39
4.3.1 Filter 改善部份 39
4.3.2 電路改善部份 42
第五章 實驗內容及成果 51
5.1 電路架構 51
5.2 Filter 架構 56
5.3 CN 值量測方式 58
第六章 結論未來展望 66
參考文獻 67
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| 參考文獻 |
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[23] 莊智清，黃國興，電子導航，全華科技圖書，2002。
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| 指導教授 |
林嘉慶(Jia-Chin Lin)
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審核日期 |
2011-7-26 |
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