MRFIC1502在GPS接收器中的應(yīng)用

摘要：首先，介紹全球定位系統(tǒng)（GPS）接收器的結(jié)構(gòu)和摩托羅拉公司生產(chǎn)的射頻降頻變換器MRFIC1502，給出用MRFIC1502設(shè)計(jì)GPS接收器的硬件連接圖。然后，分析該接收器的射頻輸入，中頻濾波、鎖相回路和采樣時(shí)鐘等部分的工作原理，指出印制電路板設(shè)計(jì)中要注意的問題。

    關(guān)鍵詞：降頻變換器 MRFIC1502 GPS 接收器

引言

全球定位系統(tǒng)（GPS）的空間部分使用由24顆高度約2.02萬km的衛(wèi)星組成的衛(wèi)星星座。21+3顆衛(wèi)星均為近圓形軌道，運(yùn)行周期約為11h58min(11時(shí)58分)，分布在6個(gè)軌道面上（每軌道面4顆），軌道傾角為55°。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方、任何時(shí)間都可觀測到4顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形（DOP），在時(shí)間上提供了連續(xù)的全球?qū)О隳芰ΑＣ款w衛(wèi)星不斷地用兩個(gè)L波段（390～1550MHz）廣播導(dǎo)航信息。這兩個(gè)L波段分別是頻率為1574.42MHz的鏈接1（L1）和頻率為1227.6MHz的鏈接2（L2）。C/A碼（Coarse Acquistion Code）和P碼（Precise Code）在L1上廣播，加密碼（encrypted code）只在L2上廣播。摩托羅拉的射頻降頻變換器MRFIC1502是為了接收L1上的C/A碼而設(shè)計(jì)的。本文主要論述在GPS接收器中，MRFIC1502作為降頻變換器的用法。

1 GPS接收器的結(jié)構(gòu)

L1上的C/A碼必須以一定的功率增益廣播，以保證在用戶接收設(shè)備上最小功率為-160dBW(分貝瓦)的要求。1575.42MHz的載波通過調(diào)制，含有C/A碼和P碼。此外，導(dǎo)航數(shù)據(jù)流用雙相移鍵控制方式通過載波傳送，數(shù)據(jù)速率為50bps。C/A碼的帶寬為2.046MHz(±1.023MHz)，P碼的帶寬為20.46MHz（±10.23MHz）。

GPS技術(shù)聲明中規(guī)定，晴天時(shí)，接收器天線接收到的功率增益大于-130dBW。任何障礙物，如樹林或建筑物，都會使信號減弱，因此，建議在考慮系統(tǒng)靈敏度時(shí)，至少給系統(tǒng)留5.0～7.0dB的余量。解調(diào)方案也會對整個(gè)接收器的靈敏度產(chǎn)生影響，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)也要充分考慮這點(diǎn)。

圖1

    典型的GPS接收器結(jié)構(gòu)如圖1所示。信號送給MRFIC1502前，經(jīng)過放大和兩次濾波。下文將討論GPS接收器的各個(gè)功能部分。

低噪聲放大器是GPS射頻接收器中最重要的部分。這個(gè)放大器基本上可以決定整個(gè)接收器的噪聲大小，因此，是接收器靈敏度的直接決定因素。低噪聲放大器推薦用MRFIC1501實(shí)現(xiàn)。5V供電時(shí)，MRFIC1501工作電流為7.0mA，功率每增加17dB，噪聲信號增加1.5dB。

圖1所示的第二個(gè)濾波器是個(gè)普通濾波器，必須滿足每增加15dB的信號增益，噪聲增加不能大于3.0dB；兩個(gè)陶瓷濾波器為KFF6338，也是摩托羅拉的產(chǎn)品。由于噪聲系統(tǒng)每增加1.0dB，接收器的靈敏度就大約減少1.0dB，所以，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該充分考慮濾波器和低噪聲放大器的選型。

陶瓷濾波器的選擇對GPS接收器的性能有直接影響，選擇不好，干擾信號會很大。干擾信號對接收器的影響有兩方面：第一，如果帶外濾波不充分，干擾信號可能會引起低噪聲放大器或降頻變換器非線性工作，這會造成不真實(shí)輸出或加大接收器的噪聲系數(shù)；第二，如果解調(diào)器的干擾信號過大，

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