抗干擾、小型化 GPS接收器模組封裝技術精進

隨著PND市場的成熟，各種GPS應用產品相繼崛起，也因此引發GPS晶片廠商的激烈競爭。(TomTom)

隨著GPS功能發展快速，PND產品市場漸趨飽和，GPS晶片廠商更洞察先機，紛紛推出高整合方案，不僅為了鞏固暨有的PND及車用導航市場，更大的企圖心在開發更多應用GPS的手持式裝置，如手機、MID…等。

以GPS晶片模組來說，一般分為獨立式GPS接收器模組、主處理器式模組、軟體式模組，其中以獨立式GPS接收器模組最適合手持式裝置使用，因為獨立式模組具有體積小、不佔用太多主處理器的資源，達到低功耗、省空間的功效。加上獨立式模組具備完整的GPS訊號處理功能，可負責從天線接收到定位資料輸出的所有工作，可大幅縮短應用產品的上市時程，也因此能符合必須於短時間內大量製造的手持式裝置需求。

QFN封裝技術 縮小模組體積

1個完整的獨立式GPS接收器模組包含天線、射頻(RF)硬體、數位基頻(Baseband)硬體、輸出介面和韌體…等組成單元，為了符合手持式裝置的小型化體積需求，上述組成單元得高度整合於模組中。然而因射頻與基頻的製程技術不同，目前獨立式GPS接收器模組的封裝技術以QFN封裝，來達到最低成本、最小尺寸的目標。

在歐洲車用導航市場已有穩固基礎的全球導航衛星系統開發商u-blox，於2008年9月在美國展示新推出的GPS獨立式接收器模組AMY，尺寸僅有6.5×8×1.2mm。u-blox執行長及行銷副總裁也於2008年底相繼來台，行銷副總裁Herbert Blaser表示，AMY除了天線和電源外，無需其他任何外部元件，雖然不是系統及單晶片(SoC)，但從外觀看來，與SoC並無異，乃因採用自身的QFN封裝技術。此模組以u-blox 5定位晶片為基礎，靈敏度可達-160dBm，首次定位時間(Time to First Fix；TTFF)僅1秒。

談及產品的分類與定位，Herbert Blaser表示，u-blox的產品組合包括在射頻範圍接收高頻衛星訊號的RF晶片、以及用來計算GPS位置(基頻晶片)的微處理器，GPS接收器解決方案即為整合這2顆晶片的的晶片組，此組接收器模組可做為獨立式的GPS子系統，進一步應用於各種終端產品。AMY的超小尺寸可始終端應用產品省去不少主機板空間，並加速產品上市時程，Herbert表示，為因應GPS市場需求，AMY接收器模組的量產時間最快於2009上半年。

抗干擾性能 決定GPS模組優劣

使用GPS產品時，除了可發現在不同的地方會有不同的訊號接收反應，除了GPS接收器模組的天線品質，也必須注意GPS接收器晶片組的抗干擾性能。對此，Herbert Blaser表示，由於現在無線通訊標準眾多，各種通訊標準在空氣介質中難免互相干擾，加上產品本身內部硬體的運轉，這些干擾訊號的來源通常來自時脈電路或切換式電源供應，甚至其顯示器中的驅動器電路和掃描頻率，也都可能會產生干擾，因此抗干擾效能是決定GPS產品優劣的項目之1。

由於GPS的衛星訊號從太空中發射，到達地表時訊號強度會因上述各種情況而層層遞減，因此，GPS接收器的射頻單元設計，即是左右訊號接收效能表現的關鍵。要達到最佳化的設計，考量的因素很多，包括信噪訊比(SNR)、接收器頻寬、動態範圍、整體系統整合和功耗…等，加上空氣中各種無線通訊標準的同時干擾，GPS射頻單元必須具備抗干擾(jamming-immunity)的能力，同時也要能夠精確的追蹤GPS和Galileo信號。

為此，u-blox新推出的GPS獨立式接收器模組AMY特別加強消除元件、或非預期干擾的功能，先在模組內置放表面聲波(SAW)濾波器之外，再將低通去交疊濾波器(lowpass anti-aliasing filter)放在RF晶片中，最後再放置1個高通濾波器(highpass filter)在A/D之後，確保消除所有數據轉換中的雜訊產生。

通道適當切割 同時支援GPS及Galileo

為了能同時追蹤GPS及Galileo訊號，AMY是以u-blox 5定位引擎為基礎，體積僅有前一代Neo系列的4分之1，可支援50個通道。為了使接收性能極佳化，u-blox台灣總經理江敏楠表示，以目前來說，32個通道就足以接收GPS訊號，但未來若加入歐洲的Galileo系統，AMY就可用其他18個通道來支援死角的訊號接收能力，通道的區分可讓模組接收性能達到最佳化。

除了成熟的PND市場，AMY未來的焦點市場也將放在Netbook、MID、USB、手機…等消費性電子產品應用，Herbert Blaser表示2009年上半年將量產AMY，以符合客戶需求。對於未來GPS接收器模組的發展，Herbert認為接收器的體積小還要更小，唯有小，才能真正降低成本、減少空間使用。而未來的導航產品會出現哪些創新應用？u-blox台灣總經理江敏楠打趣地表示，也許未來數位相機會加入GPS功能，因為人人出去旅遊都會攜帶數位相機，相機結合導航功能一舉兩得，不僅讓消費者方便，又何嘗不是1項創新發明！