GPS和DGPS概述和完整的RF前端設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2012-06-07 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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第一部分：GPS概述

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/196769.htm

全球定位系統(tǒng)(GPS)由分布在六個(gè)軌道上的24顆通信衛(wèi)星組成。這些衛(wèi)星每天環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)兩次，相對(duì)赤道的傾斜角度約為55度。這24顆衛(wèi)星以高頻率(1500MHz范圍)連續(xù)發(fā)送編碼定位和定時(shí)信息。

GPS地面接收機(jī)接收信號(hào)，使用編碼信息計(jì)算地球坐標(biāo)系統(tǒng)的位置。接收機(jī)通過(guò)計(jì)算從每個(gè)衛(wèi)星發(fā)射的無(wú)線(xiàn)信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間來(lái)判斷位置。將時(shí)間乘于光速可得到接收機(jī)到每個(gè)衛(wèi)星的距離：距離=光速x 時(shí)間。時(shí)間可由GPS接收機(jī)里的精確碼匹配技術(shù)得到。每個(gè)衛(wèi)星的位置編碼在發(fā)射信號(hào)中。具有這些數(shù)據(jù)，接收機(jī)能夠?qū)Φ厍蛏系奈恢眠M(jìn)行三維坐標(biāo)計(jì)算。

差分GPS提高精度

差分GPS，即DGPS使用在已知位置上高性能的GPS接收機(jī)(參考基站)，GPS的精度可提高到幾米。由于參考基站知道其本身的準(zhǔn)確位置，因而能夠確定衛(wèi)星信號(hào)的錯(cuò)誤信息。每個(gè)跟蹤衛(wèi)星的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)格式化成糾錯(cuò)信息，發(fā)送到每個(gè)GPS使用者。然后這些差分的糾錯(cuò)信息用于GPS計(jì)算，能夠消除大部分衛(wèi)星錯(cuò)誤信號(hào)以及改善精度。

GPS信號(hào)是全球公開(kāi)的，能夠精確定位地球上的任何一個(gè)位置。GPS產(chǎn)品已開(kāi)發(fā)用于許多商業(yè)應(yīng)用。隨著技術(shù)不斷改進(jìn)，GPS接收機(jī)的尺寸和價(jià)格變得非常重要。

第二部分：Maxim芯片解決方案

MAX2742/MAX2744/MAX2745為高性能CMOS單片GPS前端下變頻器系列。這些當(dāng)前最先進(jìn)的器件功耗超低，且無(wú)需昂貴的中頻聲表面濾波器或者體積龐大的分立中頻帶通濾波器。每個(gè)器件內(nèi)部了集成了低噪聲放大器(LNA)，混頻器，帶通濾波器(BPF)，自動(dòng)增益控制(AGC)放大器和本振合成器，時(shí)鐘緩沖器和數(shù)字采樣器。

MAX2742/MAX2744/MAX2745能夠與當(dāng)前許多商業(yè)的GPS基帶芯片配合使用，如車(chē)內(nèi)導(dǎo)向系統(tǒng)，車(chē)載信息服務(wù)系統(tǒng)，自動(dòng)安全系統(tǒng)，資產(chǎn)跟蹤，基于定位服務(wù)(LBS)和消費(fèi)電子應(yīng)用的基帶芯片。這幾款器件需要極少的外部電路就可提供完整的GPS射頻解決方案。下一節(jié)給出了系統(tǒng)模塊框圖。

MAX2742工作于18.414MHz (18 x 1.023MHz，為GPS基頻10.23MHz的十分之一)晶體或者溫補(bǔ)晶振(TCXO)，提供差分或者單端IF 1.023MHz輸出。MAX2744工作于16.367MHz (16 x 10.23MHz) 晶體或者溫補(bǔ)晶振或者32.736MHz晶體或者溫補(bǔ)晶振。它提供差分或者單端、中心頻率為4.092MHz的數(shù)字IF輸出。

MAX2745為MAX2744的改進(jìn)版本，提供如電壓提升器、溫度傳感器、VCO校準(zhǔn)電容等額外功能。

下面的表1給出了芯片選擇指南。與獲取詳情，請(qǐng)參考MAX2742/4/5數(shù)據(jù)手冊(cè)和評(píng)估版數(shù)據(jù)手冊(cè)。

完整的GPS射頻前端解決方案

下面模塊框圖給出了主要的組成模塊以及Maxim完整的GPS射頻解決方案。表2給出了組成模塊的說(shuō)明，表3 則給出了級(jí)聯(lián)的性能。

第三部分：Maxim GPS接收機(jī)模塊

Maxim提供高性?xún)r(jià)比、高性能GPS接收機(jī)模塊。下面的模塊使用了MAX2742射頻下變頻器和Sony CXD2932基帶芯片。這個(gè)兩芯片配置的系統(tǒng)能夠測(cè)量地球上的任何一個(gè)位置，它演示了一個(gè)小巧輕便的解決方案。

圖1.

MAX2742完整的單芯片全球定位系統(tǒng)(GPS)射頻前端使用許多創(chuàng)新的RF CMOS設(shè)計(jì)技術(shù)。這款高性能、當(dāng)前最先進(jìn)的器件功耗極低，且無(wú)需成本高昂的SAW濾波器以及體積龐大的分立鐘頻濾波器。MAX2742由一個(gè)完全集成低噪聲放大器(LNA)、中頻部分、數(shù)字采樣器以及本振合成器組成。MAX2742輸入信號(hào)為1.57542GHz. L1 GPS信號(hào)。這款器件支持高精度輸出量化，能夠?yàn)镚PS接收機(jī)提供最佳的性能。