雙頻帶GPS/Galileo射頻前端接收系統(tǒng)的設計方案

0 引言

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS(Global Navigation Satel-lite System)近年來得到了廣泛的引用，從而引發(fā)相關(guān)領(lǐng)域的高度關(guān)注。目前的接收機模式無法滿足日益增長的使用精度要求。所以，在原有的單模接收機的基礎(chǔ) 上研發(fā)更高精度、更加穩(wěn)定耐用的雙模接收機成為研究的核心。

本文提出了一種GPS/Galileo雙頻雙模接收機射頻前端系統(tǒng)的設計方案，該方案結(jié)合現(xiàn)有資源，展示出了該種接收機設計的實例。重點分析了混頻部分、本振部分及控制部分的功能及實現(xiàn)。最后利用頻譜儀及射頻信號發(fā)生器等設備對實例進行系統(tǒng)級測試，驗證了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的正確性。

1 GPS/Galileo 雙模雙頻接收機系統(tǒng)

1.1 接收機結(jié)構(gòu)

設計接收機首先要考慮的就是頻帶的選擇。如圖1所示，GPSL1/L5和GalileoE1/E5a中心頻率相同，如果選擇該頻段的話，那么很多的元器件可以得到復用，從而極大地減少了研發(fā)和生產(chǎn)成本，同時也可以減小接收機的體積。

比較流行的雙頻雙模接收機射頻前端的結(jié)構(gòu)大致有信號獨享通道、公用信道、通過控制使某一時刻通道內(nèi)只有一個載頻信號三類。本設計以第三種方案為基礎(chǔ)，在盡可能減少信號相互干擾的同時，爭取最大限度地復用元器件。結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

1.2 接收機系統(tǒng)整體性能指標

在參考接收機的性能要求的基礎(chǔ)上，設計GPS接收機射頻前端芯片的各項系統(tǒng)指標見表1.

2 GNSS 接收機射頻前端芯片選擇

考慮市場現(xiàn)有的相關(guān)器件的芯片資源，在GPS接收機系統(tǒng)整體性能指標及結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，結(jié)合各個功能電路模塊的性能指標參數(shù)，為最終利用所選芯片制作實際的射頻前端電路系統(tǒng)做準備。

2.1 低噪聲放大部分

低噪聲放大部分選用INFINEON TECHNOLOGIES公司的BGA430芯片。BGA430芯片為寬帶高增益LNA芯片，5 V供電的情況下該芯片在導航頻段的增益可以達到28 dB以上，噪聲系數(shù)在2.4 dB以下。低噪聲放大器的噪聲系數(shù)應該盡可能的小，但又要考慮電路的設計難度和制作成本。綜合以上考慮，BGA芯片同時滿足系統(tǒng)的增益、NF及線性度的要 求。其電路圖如圖3所示。