介紹

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) （GNSS） 接收器處理衛(wèi)星信號以計(jì)算位置、速度和時間。這些接收器提供廣泛的導(dǎo)航解決方案，從船舶和航空電子設(shè)備到車載和靜態(tài)攝像頭系統(tǒng)（圖 1）。

盡管許多應(yīng)用都可以使用通用GNSS接收機(jī)信息，但這些系統(tǒng)都依賴于接收機(jī)前端解決方案的功能。接收器的前端必須接收衛(wèi)星的微弱模擬信號，并將其適當(dāng)?shù)卣{(diào)理為有用的數(shù)字輸出。

本文討論了典型接收器前端的要求和挑戰(zhàn)，并提出了一種集成解決方案，該解決方案接收來自多個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號，從而將設(shè)計(jì)從多個接收器設(shè)備簡化為一個。

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) – 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)

存在幾個軌道衛(wèi)星星座，以提供自主的地理空間定位。GNSS接收器提供的任何導(dǎo)航解決方案都基于其與四顆或更多衛(wèi)星的距離的計(jì)算以及對傳入信號的解碼。GNSS 接收器提取單個衛(wèi)星信號，并使用它們來計(jì)算接收器位置的位置、速度和時間。

前端注意事項(xiàng)

RF 前端 IC 的主要功能是對 GNSS 信號進(jìn)行放大、下變頻、濾波和采樣，同時盡可能減少噪聲（圖 2）。

圖2.典型的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收系統(tǒng)

GNSS 接收器前端電路關(guān)注的關(guān)鍵領(lǐng)域包括低噪聲/高增益/IF（中頻）調(diào)制、濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換。

在GNSS接收器的前端有一個有源或無源天線，用于捕獲并可能放大非常微弱的衛(wèi)星信號。還可以使用SAW濾波器來減少干擾信號。RF前端IC信號處理的第一階段是通過低噪聲放大器（LNA）進(jìn)行低噪聲放大。

低噪聲：低GNSS信號強(qiáng)度需要高度靈敏的LNA級。在此階段，低噪聲系數(shù)（NF）是提供GNSS信號高靈敏度的最重要規(guī)格。

高增益：天線上接收到的GNSS信號通常約為-130dBm。在準(zhǔn)備模數(shù)轉(zhuǎn)換時，信號的總放大需要約為115dB。在該系統(tǒng)中，增益通過LNA、IF濾波器和可編程增益放大器（PGA）提供。PGA的增益可通過自動增益控制（AGC）環(huán)路進(jìn)行控制，該環(huán)路可在ADC輸入端保持最佳信號電平。

中頻：前端接收器必須下變頻至中頻10MHz或直流。混頻器級完成這種下變頻，并產(chǎn)生同相（I）和正交（Q）信號分量。

濾波：混頻級后濾波的主要目的是在主放大級之前降低噪聲帶寬并衰減干擾信號。

GNSS 接收器系統(tǒng)周圍可能存在干擾信號。這些干擾源可能是無意的，例如GSM-1800蜂窩無線信號，也可能是敵對干擾信號。惡意干擾信號通常稱為干擾器。一種常見的干擾抑制技術(shù)是使用SAW濾波器。雖然，如果干擾器就在 GNSS 信號的頂部，這將無濟(jì)于事。

ADC：通常，前端使用1位、2位或3位ADC來產(chǎn)生數(shù)字I和Q輸出信號。如果ADC位數(shù)增加到3位以上，則信噪比（SNR）的回報遞減。但是，有時使用更高分辨率的ADC來提供抗干擾能力。

朝著簡單解決方案前進(jìn)

集成的前端接收器解決方案必須具有關(guān)鍵操作和規(guī)格，同時能夠接收來自主要GNSS星座的信號。MAX2769C將必要的RF前端功能集成到一個芯片中，顯著縮短了GNSS接收機(jī)的開發(fā)時間。

有兩個 LNA。一個LNA具有0.9dB噪聲系數(shù)和19dB增益，適用于無源天線。另一個LNA的噪聲系數(shù)為1.5dB，增益略低。第二個LNA適用于有源天線使用（圖3）。使用高增益LNA時，整個接收器的級聯(lián)噪聲系數(shù)通常為1.4dB。

圖3.MAX2769C 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)接收器

MAX2769C可以檢測有源天線的存在，并自動選擇增益較低的LNA。

小數(shù) N 分頻 PLL 在 XTAL 頻率和中頻方面提供了靈活性。IF濾波器可配置為用于非零IF的復(fù)數(shù)多相濾波器或用于零IF的低通濾波器?？梢詾橐邮盏男盘柕膸掃x擇濾波器帶寬。

如果首選使用外部更高分辨率ADC，則可以繞過片內(nèi)ADC。

MAX2769C可以接收來自GPS、GLONASS、伽利略和北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的L1頻段信號。

結(jié)論

MAX2769C的IF濾波器可調(diào)頻率允許設(shè)計(jì)人員訪問天空中不僅一個星座，而且訪問所有四個星座。MAX2769C GNSS接收器具有接收來自GPS、GLONASS、伽利略和北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的信號的靈活性，同時提供高水平的集成性能。該器件用簡單緊湊的解決方案取代了PCB上的多個獨(dú)立接收器。

審核編輯：郭婷