Data Sheet 和芯星通 UC221 GPS/BDS 高性能 低功耗 GNSS 双模基带射频一体化芯片 Version Number [1.6]

修订记录 版本号修订记录日期 Ver.1.6 上电序列描述更新 增加复位 2015 年 2 月 时钟及频率参考更新 参考电路更新 LNA 和混频器章节内容更新 芯片标识规则更新 增加设计案例及建议 Ver.1.5 UC221 芯片引脚命名更新 2014 年 12 月 Ver.1.0 和芯星通 UC221 数据手册 第一版 2014 年 10 月 免责声明本文档提供有关和芯星通科技 ( 北京 ) 有限公司产品的信息 本文档并未以暗示 禁止反言或其他形式转让本公司或任何第三方的专利 商标 版权或所有权或其下的任何权利或许可 除和芯星通在其产品的销售条款和条件中声明的责任之外, 本公司概不承担任何其它责任 并且, 和芯星通对其产品的销售和 / 或使用不作任何明示或暗示的担保, 包括对产品的特定用途适用性 适销性或对任何专利权 版权或其它知识产权的侵权责任等, 均不作担保 若不按手册要求连接或操作产生的问题, 本公司免责 和芯星通可能随时对产品规格及产品描述作出修改, 恕不另行通知 对于本公司产品可能包含某些设计缺陷或错误, 一经发现将收入勘误表, 并因此可能导致产品与已出版的规格有所差异 如客户索取, 可提供最新的勘误表 在订购产品之前, 请您与本公司或当地经销商联系, 以获取最新的规格说明 * 和芯星通 Unicorecomm 及其徽标已由和芯星通科技 ( 北京 ) 有限公司申请注册商标 其它名称和品牌分别为其相应所有者的财产 版权所有 2009-2015, 和芯星通科技 ( 北京 ) 有限公司 保留所有权利 前言 本 用户手册 为您提供有关和芯星通 UC221 芯片的功能接口 系统设计和性能指标等信息 适用读者本 用户手册 适用于对 GNSS 芯片有一定了解的技术人员使用 I

目录 目录... II 1. 概述... 1 1.1 主要特性... 1 1.2 性能指标... 1 1.3 应用... 1 2. 硬件描述... 2 2.1 GNSS 射频... 2 2.1.1 LNA 与混频器... 2 2.1.2 频率综合... 2 2.1.3 A/D... 3 2.1.4 自动增益控制... 3 2.2 GNSS 基带处理器... 3 2.2.1 内置处理器及存储单元... 3 2.2.2 外设及接口... 3 3. 电源管理... 4 3.1 供电... 4 3.2 功耗模式... 4 3.3 上电序列... 4 3.4 复位... 5 4. 时钟及频率参考... 6 5. 主机传输及外设... 7 5.1 外部中断与 PPS... 7 5.2 I2C... 7 5.3 UART1/UART2... 7 5.4 GPIO... 7 6. 管脚及信号描述... 8 6.1 管脚图... 8 6.2 管脚定义与复用... 8 6.3 保留管脚 RSV... 9 7. 电气特性... 10 7.1 绝对最大值... 10 7.2 数字 IO 指标... 10 7.3 推荐工作条件... 10 8. 机械规格... 11 9. 设计与选型... 12 9.1 电源... 12 9.2 配置... 12 9.2.1 UART 接口... 12 9.2.2 SPI... 12 9.3 推荐选型... 13 10. 应用参考方案示例... 14 11. 芯片标识规则... 15 12. 生产操作... 16 13. 包装及运输... 17 II

UC221 数据手册 13.1 包装... 17 13.2 ESD 防护... 17 14. 设计案例及建议... 18 14.1 使用 UC221 作为定位导航模块设计的建议... 18 14.2 使用 UC221 做为 Tracker 设计的建议... 19 UniCore Communications, Inc. III All rights reserved.

1. 概述 UC221 芯片为和芯星通科技 ( 北京 ) 有限公司研发制造的双模基带射频一体化导航芯片, 提供 GPS/BDS 单芯片接收机解决方案 1.1 主要特性 支持 GPS/BDS 双系统联合定位和单系统独立定位模式 采用 Ultra-sense 高灵敏度基带设计, 接收机在城市峡谷及复杂环境中仍保持出色的定位效果 高集成度, 单芯片接收机解决方案 集成 LNA,RF Noise Figure 低于 2.0dB, 支持无源天线 集成 Flash, 无需外接存储器 内臵 Power On Reset, 无需外围 Reset 电路 1.8V IO 及 Analog 供电, 1.2V 内核电源供电, 芯片平均功耗小于 60mW 64ball FBGA 封装,6mm*6mm*1.2mm,pitch 0.65mm, 适用于各种小尺寸 模块 支持 16.369/26MHz TCXO 1 性能指标 1.2 性能指标 通道 64 通道,U-Engine 通用引擎定位精度 2.5 CEP, SBAS 2.0m CEP 频点 BDS B1 测速精度 0.1m/s GPS L1 灵敏度跟踪 -160dBm 捕获 -147dBm 定位模式单系统独立定位 TTFF 冷启 32s 双系统联合定位 温启 32s 授时精度 2 20ns@1σ 热启 1s 60ns@99% 数据更新率 1Hz~5Hz RoHS 符合平均功耗 <60mW 1.3 应用 便携式设备, 如 PND,PAD, 对讲机等 可穿戴设备, 户外 GPS 跟踪器, 自行车导航仪等 探空气球, 海洋浮标等对功耗要求极高的行业设备 车载 ( 驾驶舱 ) 导航设备等 1 目前固件版本仅支持 16.369M 2 仅授时版本支持 1

UC221 数据手册 2. 硬件描述 声表面滤波器 32K 晶体 ( 可选 ) Analog AGC PPS Real Time Clock UART1,2 UART1,2 LNA BPF VGA 混频器 ADC RFA 跟踪引擎 SPI Analog AGC I2C 天线检测 ( 可选 ) BPF VGA ADC RFB 捕获引擎 Bus Bridge DMA 1.8V TCXO buf PLL 时钟产生器 Power Management ARM System ROM System RAM LDO 电源检测 L2-Cache Flash VDD3V AVDD1V8 VDD1V8 VDD1V2 VBAT 图 2-1 UC221 芯片架构图 2.1 GNSS 射频 UC221 芯片中集成了 GNSS(GPS L1+BDS B1) 射频前端 其中包括低噪声放大器 LNA, 下变频器, 滤波器,AD 变换器等单元, 其处理结果送给基带部分进行处理 2.1.1 LNA 与混频器 来自天线的射频信号通过 LNA_IN 管脚送入片内, 片上 LNA 对 GPS L1 和 BDS B1 信号进行放大, 然后将信号通过 LNA_OUT 管脚送至片外的 SAW filter 进行带通滤波 滤波完成的信号通过 MIX_IN 管脚送回片内 芯片内臵 LNA: 高增益模式为 25dB; 低增益模式为 19dB; 噪声系数 :1.8dB MIX_IN 管脚输入的信号分成 GPS L1 和 BDS B1 两路, 分别进行混频, 带通滤波和 AGC 之后, 进入 ADC 进行采样 2.1.2 频率综合 UC221 采用一个片内低抖动锁相环 (PLL) 作为频综 该 PLL 需要一个片外的温补晶振 (TCXO) 作为参考时钟 除驱动时钟发生器作为本振之外, 该频综还作为基带处理器 2

的时钟源 2.1.3 A/D UC221 的两个内部 ADC 采用 TCXO 的晶振频率分别对 GPS L1 和 BDS B1 信号进行 过采样, 结果输出到基带处理器 2.1.4 自动增益控制 对于两路混频后的中频信号, 各有一个自动增益控制单元 (AGC) 对其进行幅度的优化 该 AGC 单元测量 ADC 输出信号的能量, 并据此对模拟 VGA 进行调整, 以保持 ADC 输出信号最优 2.2 GNSS 基带处理器 UC221 中的基带处理器包括三部分 : 捕获引擎, 跟踪引擎, 内臵处理器, 分别完成信号捕获, 信号跟踪,PVT 及控制任务 通过三大部分的联合工作, 实现对极低能量的 GNSS 信号从捕获到跟踪, 电文解码,PVT 解算的一系列工作, 完成导航任务 GNSS 基带处理器同时集成 PPS 授时模块及定制 RTC 模块 2.2.1 内臵处理器及存储单元 UC221 的基带处理器中内臵一个最高工作频率为 260MHz 的 ARM926EJ-S 内部处理器运行 firmware 以执行 PVT 解算和各种控制任务 芯片内为该处理器配有 1Mbytes 的 flash 存储器和 512kbytes 的 SRAM ARM926EJ-S 处理器内臵 8kbytes 指令缓存和 8kbytes 数据缓存以提高处理性能 内部处理器的 firmware 可以通过主机传输接口进行更新 2.2.2 外设及接口 UC221 带有 2 个串口,1 个 I2C 和 1 个 SPI 接口 芯片同时带有 3 个 Timer 及 1 个 看门狗, 可满足系统多种调度用途 3

UC221 数据手册 3. 电源管理 3.1 供电 UC221 片上各电源域的要求如下表 电源域 芯片引脚 最小 (V) 典型 (V) 最大 (V) core 供电 VDD1V2 1.1 1.2 1.3 IO 和 flash 供电 VDD1V8 1.7 1.8 1.9 RF 供电 AVDD1V8 1.7 1.8 1.9 VDD3V 供电 VDD3V 2.85 3.0 3.6 RTC 后备电源供电 VBAT 1.3 / 必 须 低 于 VDD1V8 RF 供电 AVDD1V8 要求有较低的纹波, 因此推荐使用 LDO 供电 使用 ANT_BIAS 管脚向有源天线供电时, 建议提高 VDD3V 的供电电压以保证天线馈电电压满足需求 3.2 功耗模式 UC221 有两种功耗模式 : 运行模式和守时模式 在所有电源域均正常供电时, 芯片处于运行模式, 进行 GNSS 信号处理和解算 当除 RTC 后备电源之外的供电都撤除时, 芯片进入守时模式, 以极低的电流维持片内的 RTC 时钟, 以利于重新上电后的快速热启动 电源域 Core IO/flash RF LNA RTC 运行模式 守时模式 注 : 在运行模式中,RTC 后备电源可以撤除而不影响 RTC 的功能, 但需要在进入守时模式之前 恢复 3.3 上电序列 为保障芯片正常启动, 各电源上电时间不超过 100ms, 且均具有良好的单调性, 下冲与振铃保障在 5%VDD 范围内 VDD1V2 的上电起始电压应低于 0.4V; 若 VDD1V2 掉电后重新上电, 其最低电压必须低于 0.4V, 且低于 0.4V 的时间须超过 100ms, 如下图所示 若上电序列不能满足如前描述序列, 芯片的上电自复位功能可能出现问题, 此时建议使用如 3.4 所述方式进行复位 4

图 3-1 UC221 上电时序 3.4 复位 UC221 带有上电自复位功能, 当上电序列满足图 3-1 要求时,RSTN 会在上电完成后产生 2ms 的低电平信号, 保证 UC221 可靠复位, 同时也向外输出 当 RSTN 恢复为高电平后, 方向由输出变为输入 外部电路亦可通过将 RSTN 拉低形成复位脉冲对 UC221 实施复位 复位脉冲的宽度须大于 2ms, 且复位脉冲上升沿必须在所有供电电压稳定供电 5ms 之后, 如下图 图 3-2 UC221 外部信号复位 5

UC221 数据手册 4. 时钟及频率参考 UC221 内部集成 PLL, 可通过配臵 MS1,MS2 引脚以支持 26MHz 或 16.369MHz TCXO 作为输入源 MS1 管脚内部上拉,MS2 管脚内部下拉 TCXO 频率 MS1 MS2 16.369MHz 1 0 ( 默认 ) 26MHz 0 1 Reserved 其它 若需支持热启动,UC221 可选外配 RTC 晶体, 频率为 32.768KHz RTC_XI/RTC_XO 管脚上在芯片内已经集成了 12.5pF 的电容, 故选择晶体时, 建议选择负载电容为 12.5pF 的晶体 6

5. 主机传输及外设 5.1 外部中断与 PPS UC221 芯片内臵秒脉冲 ( PPS ) 模块 PPS 用于维护本地高精度 GNSS 时基, 并根 据该时间产生 GNSS 处理所需的 PPS 脉冲, 通过 PPS 管脚输出 PPS 可通过命令设定 / 配 臵输出授时脉冲 3 UC221 芯片具有时间戳接口 EVENT UC221 基带处理器可根据 EVENT 输入完成与其 相应的时钟同步锁定 PPS 与 EVENT 在不使用时请保持悬空 5.2 I2C UC221 芯片集成了 I2C 接口, 其 SCL 和 SDA 管脚在使用时需外接 4.7k~10k 的上拉 电阻 I2C 支持 Master/Slave 模式, 可配臵为 7bit 或 10bit 模式 I2C 支持 100kb/s 标 准模式及 400kb/s 快速模式 I2C 在不使用时, 请保持悬空 5.3 UART1/UART2 UC221 芯片集成了两个通用串口 UART1 和 UART2 仅 UART1 支持 Flash 软件升级 5.4 GPIO UC221 芯片有 3 根专用 GPIO GPIO1 用于天线检测, 使用方法参见 14 设计案例及建议 GPIO2 和 GPIO3 用法可根据用户需求定制 4 3 非授时版本,PPS 输出与串口消息输出时间间隔在 500ms 以内, 串口消息包含 NMEA 语句和 TIMTP 语句等, 详见 Unicore Protocol Specification 4 目前固件版本暂未开放 7

UC221 数据手册 6. 管脚及信号描述 6.1 管脚图 1 2 3 4 5 6 7 8 A PPS GPIO3 GPIO2 RTC_XO RTC_XI MS1 AVDD1V8 TCXO_IN A B EVENT GND GND VDD1V2 VBAT GND GND AVDD1V8 B C SCL GPIO1 VDD1V2 RSV GND MS2 GND ANT_BIAS C D SDA RSV GND VDD1V8 RSV GND RSV MIX_IN D E TXD1 GND VDD1V2 RSV RSV GND GND GND E F RXD1 VDD1V8 RSV RSV GND GND GND GND F G RXD2 SCSN MOSI MISO VGAC1 VGAC2 GND LNA_OUT G H TXD2 RSTN SCLK VDD3V AVDD1V8 GND LNA_IN GND H 1 2 3 4 5 6 7 8 6.2 管脚定义与复用 下表为 UC221 芯片的信号管脚定义和复用表 坐标 名称 方向 释义 A8 TCXO_IN I TCXO 时钟信号输入 A6 MS1 I 模式选择 1 C6 MS2 I 模式选择 2 H2 RSTN B 双向 RESET 信号 A5 RTC_XI A 连接 32.768KHz 晶体 A4 RTC_XO A 连接 32.768KHz 晶体 H7 LNA_IN I 无源天线信号经隔直电容输入 ( 仅限于使用片上 LNA 时 ) G8 LNA_OUT O 片上 LNA 输出至 SAW filter( 仅限于使用片上 LNA 时 ) D8 MIX_IN I 混频器输入, 连接到 SAW filter 输出 C8 ANT_BIAS O 天线偏压输出, 在给天线馈电时通过电感连接有源天线, 不给天线馈电时悬空 G5 VGAC1 A GPS L1 AGC 滤波电容, 需用 10nF 电容经最短距离接地 G6 VGAC2 A BDS B1 AGC 滤波电容, 需用 10nF 电容经最短距离接地 E1 TXD1 O UART1 TX 信号 F1 RXD1 I UART1 RX 信号 H1 TXD2 O UART2 TX 信号 G1 RXD2 I UART2 RX 信号 C1 SCL B I 2 C SCL 信号,RESET 时为输入上拉状态 D1 SDA B I 2 C SDA 信号,RESET 时为输入上拉状态 B1 EVENT I 时间戳脉冲输入 A1 PPS O 秒脉冲输出 H3 SCLK O SPI 时钟输出 G2 SCSN O SPI 片选输出 G4 MISO I SPI MISO G3 MOSI O SPI MOSI 8

坐标 名称 方向 释义 C2 GPIO1 B GPIO 信号,RESET 时为输入上拉状态 A3 GPIO2 B GPIO 信号,RESET 时为输入上拉状态 A2 GPIO3 B GPIO 信号,RESET 时为输入下拉状态 其中管脚方向标识为 : I 输入 O 输出 B 双向 A 模拟端口, 无方向 6.3 保留管脚 RSV RSV 管脚均为保留管脚, 必须悬空 9

UC221 数据手册 7. 电气特性 7.1 绝对最大值 符号 最小值 最大值 单位 说明 VDD3V -0.3 3.6 V 天线检测及天线偏压 AVDD1V8-0.3 2.0 V RF 供电电压 VDD1V8-0.3 2.0 V 数字 IO 供电电压 VDD1V2-0.1 1.4 V core 供电电压 VBAT -0.3 3.6 V RTC 后备电源供电电压 数字信号 pin 电压 -0.3 2.1 V 数字信号管脚电压 LNA 输入功率 - +3 dbm LNA_IN 最大可承受 ESD 应力水平 - 2 kv HBM 模型,150pF/1.5kOhm T STG -40 +150 存储温度 T SLDR - +260 回流焊温度 7.2 数字 IO 指标 UC221 的数字 IO 包括以下信号 : TXD1 RXD1 TXD2 RXD2 PPS EVENT SCL SDA SCLK SCSN MOSI MISO RSTN GPIO1 GPIO2 GPIO3 MS1 MS2 符号 说明 最小值 最大值 单位 V IL 输入低电压 -0.3 VDD1V8*0.35 V V IH 输入高电压 VDD1V8*0.65 VDD1V8+0.3 V V OL 输出低电压 0 0.45 V (I OL =2mA) V OH 输出高电压 VDD1V8-0.45 VDD1V8 V (I OH =-2mA) I IN 输入电流 5 μa C IN 输入电容 7 pf 7.3 推荐工作条件 符号 Min Typ Max Unit 环境温度 -40 25 +85 VDD3V 2.85 3.0 3.6 V AVDD1V8 1.7 1.8 1.9 V VDD1V8 1.7 1.8 1.9 V VDD1V2 1.1 1.2 1.3 V VBAT 1.3 1.5 <VDD1V8 V 10

8. 机械规格 11

UC221 数据手册 9. 设计与选型 9.1 电源 UC221 各电源的最大电流值如下表, 选择器件时请保障电源可支持该最大电流 电源 典型工作电流 最大电流 VDD3V 0.3mA 2mA+ 有源天线最大电流 AVDD1V8 22mA 60mA VDD1V8 1mA 10mA VDD1V2 捕获峰值 :45 ma 150mA 跟踪平均 :15 ma VBAT 2.5μA 30μA UC221 每个供电管脚须就近放臵一个 10nF~100nF 的滤波电容 对于功耗敏感的应用, 可以 DC/DC 方式产生 VDD1V2 所需电源 对于成本敏感的应用, 可以采用 1.8V 到 1.2V LDO 产生 VDD1V2 所需电源, 功耗相应增加 对于性能不做特殊要求的应用,AVDD1V8 和 VDD1V8 可以使用同一 LDO 供电以节省成本, 使用磁珠对 VDD1V8 和 AVDD1V8 进行隔离 AVDD1V8 为射频提供电源, 需保障较小的电源波纹 VBAT 的供电电压范围推荐值为 1.3V~1.8V, VBAT 的电压必须低于 VDD1V8 9.2 配臵 9.2.1 UART 接口 UC221 芯片内臵两个 UART 接口, 主要用于传输 GNSS 数据 / 消息 支持 NMEA0183 协议或 Unicore 自有协议 推荐 UART1 用于 Firmware 更新下载, 芯片由缺省频率启动时串口支持 115200 波特率 启动完成后, 用户可根据协议自由配臵串口波特率 UART1 和 UART2 同时支持 DMA 操作, 可用于连接外部传感器或主机设备等 注 : 只有 UART1 可用于 Firmware 更新下载, 设计中必需保证 UART1 能与 PC 进行连接 而 UART2 如果不使用, 保持悬空即可 UC221 芯片的 UART 为 LVCMOS 电平 (1.8V), 需要转换为 RS232 电平才能与 PC 进 行连接 9.2.2 SPI UC221 芯片可以配臵为 SPI 协议 SSP 协议或 Microwire 协议, 支持 Master 模式 12

9.3 推荐选型 TCXO 推荐选型 : 建议选用 KYOCERA,EPSON,KDS 等品牌 2016 尺寸,1.8V,0.5ppm 的 TCXO 1.2V LDO 推荐选型 : 建议选用纹波性能较好的 LDO, 如 TOREX XC6223 或 TI TLV71712 SAW Filter 推荐选型 : 建议选用 Tai-SAW TA0757A SAW filter 下表显示和芯参考 EVK 板上的选型器件 编号 数量 描述 生产厂商 厂商 PN 元器件编号 1 8 贴片电容 1uF X5R 6.3V TDK C0603X5R0J105M C1 C2 C3 C4 C13 C14 C15 C16 2 7 贴片电容 10nF X5R 10V YAGEO CC0201KRX5R6BB10 3 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C12 3 1 贴片电容 100nF X5R 10V YAGEO 4 2 贴片电容 CAP CER 100PF 25V 5% NP0 Yageo CC0201KRX5R6BB10 4 CC0201JRNPO8BN1 01 5 1 贴片电感 INDUCTOR 10NH+/-3% 250MA Murata LQP03TN10NH02D L1 6 1 贴片电感 INDUCTOR 8.2NH+/-3% 250MA MuRata LQP03TN8N2H02D L2 7 1 线性稳压器 Low Dropout Linear Regulators 150mA 1.2V TI TLV71712PDQN U1 8 1 声表滤波器 SAW Filter 1575.42MHz TAI-SAW TA0757A U2 9 1 导航芯片 GNSS SIP IC support BDS GPS Unicore UC221 U3 10 1 温补晶振 16.369MHz, KDS DSB211SDA 1.8V 0.5PPM KDS DSB211SDA U4 11 1 贴片晶体 Crystal 32.768KHz 20PPM KDS 1TJG125DR1A0004 Y1 C11 C17 C18 13

UC221 数据手册 10. 应用参考方案示例 图 10-1 参考方案逻辑图 (16.369MHz TCXO) 14

11. 芯片标识规则 产品主型号 识别代码 生产周期编码 管脚指示 生产周期编码 封装测试时间, YY 年第 WW 周 识别代码 和芯星通产品内部识别代码 15

UC221 数据手册 12. 生产操作 推荐回流焊温度曲线图如下 : Profile Feature SnPb Eutectic Assembly Lead(Pb) Free Assembly Average Ramp-up Rate(T L to T P ) 3 /s(max) 3 /s(max) Preheat Temperature Min.(T smin ) 100 150 Temperature Max.(T smax ) 150 200 Time (Min. to Max.)(t s ) 60-120s 60-80s Ramp Up T smax to T L - 3 /s(max) Time 25 to Peak Temperature 6 mins.(max) 8 mins.(max) Reflow Temperature(t L ) 183 217 Time maintained above t L 60-150s 60-150s Peak Temperature(t P ) 240±5 260±0/-5 Time Within 5 of Actual Peak 10-30s 20-40s Ramp-Down Ramp-Down Rate 6 /s(mas) 6 /s(mas) 图 12-1 推荐回流焊温度曲线 16

13. 包装及运输 13.1 包装 UC221 采用防静电, 防潮卷带封装 卷带 3000pcs/ 卷 13.2 ESD 防护 芯片为 ESD 及潮敏器件, 请注意运输和生产过程中防静电和防潮的准备 17

UC221 数据手册 14. 设计案例及建议 14.1 使用 UC221 作为定位导航模块设计的建议 本文档适用于使用和芯星通芯片 UC221 进行常见定位导航模块设计的客户, 具体建议如下 : 1. 目前 UC221 的 IO 电压 ( 包括串口等, 详细见本数据手册 ) 为 1.8V, 而常见模块 IO 电压为 3.3V, 需要注意电压转换 2. TCXO,1.2V LDO,SAW Filter 产品可参照数据手册推荐选型, 推荐选型器件经和芯星通验证, 满足设计要求 3. AVDD1V8 和其他的 1V8 之间, 建议增加磁珠隔离, 以加强模拟部分电源的干净度 4. 关于 UC221 射频增益 : UC221 内臵 LNA: ANT_BIAS ( 即 C8 管脚 ) 不对外输出电流时, 增益为 25dB; ANT_BIAS 输出电流大于 2mA 时, 增益为 19dB; 噪声系数 : 1.8dB; 如果使用 UC221 片上低噪声放大器,LNA_IN 前所需的增益范围是 15~30dB( 包括有源天线的增益或者无源天线 + 片外 LNA 增益 ); 如果不使用片上低噪声放大器,MIX_IN 前端总计所需的增益是 35~55dB ( 包括有源天线的增益 + 片外 LNA 增益 ) 5. 使用模块具有天线检测功能的设计方案, 参考如下信息 : UC221 芯片可以通过 ANT_BIAS 的输出电流来判断天线是有源还是无源, 2mA 为有源天线, 否则是无源天线 ; 使用有源天线 :UC221 通过 ANT_BIAS 给天线馈电 馈电电压 == VDD3V ( 即 H4 引脚 ) - (0.1~0.3)V 电压 ( 等效分压电阻为 6 欧姆 ); UC221 通过 GPIO1 检测 ANT_BIAS 的高低电平, 判断天线是否短路 : 所以需外部把 ANT_BIAS 环回给 GPIOA1; 但 ANT_BIAS 是 3V3, 所以必需转为 1V8 电平 ANT_BIAS 短路时 UC221 射频部分会有限流保护, 不需要额外保护 参考电路见下图 : 18

2 3 4 5 J1 Activ e Antenna 1 C1 100pF L1 8.2nH H7 U1 LNA_IN UC221 GND Power Supply To Antenna C2 L2 68nH C3 C8 ANT_BIAS 100nF 100pF GND GND R1 15K GND 18K R2 C2 GPIO1 图 14-1 UC221 天线检测功能参考电路 6. VBAT 必需小于 IO 电压 "VDD1V8", 如果模块需要外接大于 1.8V 电池, 建议更改 分压电路 以外接 3.3V 电池为例, 分压电路如下图所示 VBAT_3.3V U1 UC221 R1 180k R2 150k B5 VBAT GND 图 14-2 UC221 定位导航模块分压参考电路 14.2 使用 UC221 做为 Tracker 设计的建议 本文档适用于使用和芯星通芯片 UC221 进行常见 Tracker 设计的客户, 具体建议如下 : 1. TCXO,1.2V LDO, SAW Filter 产品可参照数据手册推荐选型, 推荐选型器件经和芯验证, 满足设计要求 2. AVDD1V8 和其他的 1V8 之间, 建议增加磁珠隔离, 以加强模拟部分电源的干净度 3. VBAT 必需小于 IO 电压 "VDD1V8", 如果模块需要外接大于 1.8V 电池, 建议更改分压电路 以外接 3.3V 电池为例, 分压电路如下图所示 19

UC221 数据手册 VBAT_3.3V U1 UC221 R1 180k R2 150k B5 VBAT GND 图 14-3 UC221 Tracker 分压参考电路 4. 关于 UC221 射频增益 : UC221 内臵 LNA: ANT_BIAS ( 即 C8 管脚 ) 不对外输出电流时, 增益为 25dB; ANT_BIAS 输出电流大于 2mA 时, 增益为 19dB; 噪声系数 : 1.8dB; 如果使用 UC221 片上低噪声放大器,LNA_IN 前所需的增益范围是 15~30dB( 包括有源天线的增益或者无源天线 + 片外 LNA 增益 ); 如果不使用片上低噪声放大器,MIX_IN 前端总计所需的增益是 35~55dB ( 包括有源天线的增益 + 片外 LNA 增益 ) 20