基于ma型电路的gps接收机设计.docx

鉴于MAX2742型电路的GPS接收机设计 引言 GPS卫星发送的导航定位信号是一种可供无数用户共享的信息资 源。关于陆地、大海和空间的广大用户，只需用户拥有能够接收、跟 踪、变换和测量GPS信号的接收设施即GPS信号接收机，就能够 在任何时候用GPS信号进行导航定位测量。GPS信号接收机的功能 是能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟 踪这些卫星的运行，对接收到的GPS信号进行变换、放大和办理、 以便测量出GPS信号从卫星接收机天线的流传时间，解译GPS卫 星所发送的导航电文，实时地计算出测站的3维地点甚至3维速度和 时间。 典型GPS接收机的构造如图1所示。 1575.42MHz的GPS信号在进入下变频IC前，先经过低噪声放大器 LNA）和滤波器（RFSAW）。低噪声放大器是GPS射频接收器中最重要的部分，这个放大器基本上能够决定整个接收机的噪声大 小，因此，LNA是接收机敏捷度的直接决定因素。射频信号经过下 变频IC后将单端或差分IF信号输出给GPS基带数字信号办理单元。 经GPS基带DSP办理后的定位信息按照NMEA0183标准，经过串行数据接口实现与GSM模块、PDA设施、便携式PC等数字办理终端设施的通信。数字办理终端经过网络和专用软件实现各样应用，比方经过地理信息系统（GIS）实现各样运动目标的追踪定位等。 2MAX2742特点 利用MAX2742型CMOSRF前端GPS接收机电路，附加极少的外 部元件，即可组成一种完整的GPS解决方案。这款性能优秀的电路 只需消耗极低的功率（32mW，2.4V），并且不需要昂贵的IFSAW 滤波器和体积庞大的分立IFSAW滤波器。MAX2742内部集成了低 噪声放大器（LNA）、混频器、BPF、自动增益控制放大器（AGC）、 本振合成器、时钟缓冲器和内部数字采样器。该电路能够与很多商用 GPS基带IC接口，适合多种应用，其中包括汽车导航、远程信息处 理、自动安全监控、财产追踪、定位服务（LBS）及其他消费类电子 产品。 MAX2742工作于18.414MHz晶振或TXCO，可经过IFSEL引脚（引 脚10）来选择差分或单端IF输出（1.023MHz）。总的信号变换增益为120dB，噪声系数4.5dB，IF信号以18.414MHz的参照时钟频次进行采样。 MAX2742采用48引脚TQFP封装，尺寸仅为9mm×9mm，可工作 于－40℃－＋85℃范围。 3MAX2742工作原理 3.1高性能内置LNA 图2示出MAX2742的内部构造。MAX2742采用高性能的内置LNA 实现二级滤波，极大地降低了扰乱信号对接收机性能的两种负面影 响：第一，如果带外滤波不充分，扰乱信号可能会惹起低噪声放大器 或降频变换器非线性工作，这会造成不真切输出或加大接收器的噪声 系数；第二，如果解调器的扰乱信号过大，则接收器办理的信号不真 实，不能输出定位信息。 3.2中频滤波 IF信号经过一个IF滤波器实现对带外毛刺达60dB和对镜像噪声达 18dB的抑制。经过镜像抑制滤波器之后，信号转变为差分信号。经 过滤波的IF信号被AGC模块放大，AGC模块经过使用50dB的动 态范围将VGA输出信号水平设置为一个预定值。内部的偏移抵消装 置将为大概100kHz的1dB拐角频次的IF信号产生一个高通特性。 3.3锁相环设计 MAX2742内部VCO提供积差分LO（LocalOscillator－本机振荡器） 信号给下变频混频器并控制这一频次。一个板上TCXO产生参照频次。这种集成合成器包含VCO、TCXO缓冲器、主频次切割器、相频探测器和电荷泵。它用一个独立PLL滤波器和TCXO。TCXO的输出端经过一个耦合电容器连结到电路的XTALIN1和XTALIN2引脚。 4鉴于MAX2742的GPS接收机 4.1射频输入 图3示出鉴于MAX2742的GPS接收机的构造框图。1575.42MHz 的L1GPS的信号由天线接收后获得1.5dB噪声和20dB增益，经过 LNA（MAX2654）进行放大。MAX2654工作在1575MHz的GPS 频段，增益为14.1dB，噪声系数为1.45dB，电流消耗仅为8.3mA。 放大后的信号输入到SAW（NSVS658），实现37dB的带外抑制， 仅产生3dB的插入损耗。NSVS658拥有50Ω的标准输入/输出阻抗， 信号在输入MAX2742（7引脚）时，需要外接阻抗匹配电路。 4.2电源滤波 MAX2742采用统一VDD供电，在给高频放大和混频模块供电时（3， 4，12，17，23，25，32引脚）需采用滤波电路，在设计外部电路 和印制电路板时必须注意。一般用两只旁路电容器与各个引脚相连， 一个用于过滤高频元件的扰乱信号，另一个用于过滤低频元件的扰乱 信号。这两