基于支持蜂窝、GPS和WLAN操作所需频段的共存解决案例

当今的智能手机必须为用户提供越来越多的连接选项。爱普科斯（EPCOS）共存解决方案采用先进技术，适用范围极广，可以确保蜂窝网络服务、GPS和WLAN（无线区网）的同时运行。

对智能手机和RF部件的生产商而言，多个通信服务在小型移动设备上的共存意味着一系列复杂的RF挑战。今天的智能手机通常必须支持很宽频率范围内的一系列蜂窝和无线网络服务。如除了GSM、UMTS或LTE等蜂窝服务，智能手机还必须提供GPS和蓝牙/无线区网连接能力。为了节省空间并提高性能，标准结构提倡Tx（发送）和Rx（接收）都使用蜂窝天线，而单独接收使用分集式天线。如图1所示，典型的分集式天线必须支持GPS、无线区网以及蜂窝频段。

图1从分集式天线提取GPS和WLAN（无线区网）信号的基本原理

智能手机中的RF挑战是用户期望的综合：智能手机不仅必须超薄紧凑，这些多频段、多功能设备还要能提供基于RF服务的全部功能。换句话说，用户期望上传一个大文件的同时，还可以通过LTE打电话，并能同时使用GPS进行导航，所有这些都要同时进行，不能有延迟，性能上也不能打折扣。用户的这些期望对智能手机的RF过滤及处理提出了很高的要求，尤其是对于用来从分集式天线提取GPS和WLAN（无线区网）信号的滤波器和模块。基于支持蜂窝、GPS和WLAN（无线区网）操作所需的频段，RF设计必须解决3个主要的共存挑战（图2）：

图2智能手机中的共存挑战

●极相邻通信频段（≤20MHz）的干扰来自低频段蜂窝

●发送信号的GPS信号的二次谐波干扰来自无线区网

●发送信号的GPS信号的互调制干扰

共存案例1：极相邻频段

频谱是一个有限的资源。随着通信服务和协议的不断增加，频谱也变得日益密集。特别是WLAN（无线区网）和蓝牙使用的频段是从新频段7以及LTE蜂窝服务使用的频段40和41中分离出来，频率分离间隔不超过20MHz.在这种情况下，对蜂窝和WLAN（无线）频带的RF滤波器就提出了很高的要求。RF滤波器必须能够阻止无线和高频段蜂窝信号彼此之间的干扰。这就需要RF滤波器选择性高且插入损耗小。高效的RF过滤还会影响智能手机的耗电量。使相邻频段的干扰最小意味着降低传输功率且不影响性能。

共存案例2：可靠的二次谐波过滤谐波效应是智能手机RF设计的主要挑战。

卫星导航系统如GPS、俄罗斯的GLONASS以及中国北斗（也叫指南针），工作频率范围为1561MHz至1605MHz.此外，导航接收器的信号强度很弱。这样，导航信号就很容易受到低频段蜂窝发送信号的二次谐波干扰，该谐波是从主天线耦合到分集式天线。因此，对于使用高线性SAW滤波器的整个GPS接收路径都需要额外的过滤，再加上低噪放大器（LNA），就可以阻止这些低频段蜂窝信号干扰GPS信号。

共存案例3：互调制影响的可靠过滤

由于分集式天线还可用于发送WLAN无线区网信号，WLAN（无线区网信号和低频段蜂窝信号的频率差就会产生交互调变，从而干扰GPS接收信号。这些非线性影响会严重危害GPS性能，特别是无线发送信号通常都比GPS信号强150dB以上。高效过滤也要求高线性滤波器和放大器。

提取器如何共用天线在多频段使用单根天线发送和接收信号时，就需要用到所谓的提取器。这些频率复用器将接收信号（如蜂窝、GPS）分离，这样就可以使用不同的接收器接收不同的信号。几年前爱普科斯（EPCOS）就已经开始率先研发GPS提取器。比如，GPS提取器结合了GPS带通滤波器和GPS陷波滤波器。带通滤波器只允许GPS频带通过至GPS接收器，而陷波滤波器只允许蜂窝信号通过至蜂窝接收器。图3显示了一个典型的GPS提取器，该提取器有带通滤波器（1575MHzGPS信号）和陷波滤波器（1575MHz，在蜂窝口阻止GPS信号）。

图3 GPS提取器的基本电路图