摘要：   本文簡單介紹GPS射頻前端IC MAX2740的典型應(yīng)用。
    關(guān)鍵詞： GPS、MAX2740、混頻器

一、概述

    全球定位系統(tǒng)GPS（Global Positioning System）是基于無線電的、具有全球性、全天候、連續(xù)的精密三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng),它主要由空間星座、地面監(jiān)控和用戶設(shè)備三部分組成。地面監(jiān)測網(wǎng)連續(xù)跟蹤觀測衛(wèi)星,計算編制衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘鐘差等參數(shù),并將其注入到衛(wèi)星的存儲器中。衛(wèi)星連續(xù)發(fā)射雙頻無線電信號和導(dǎo)航電文,用戶設(shè)備利用接收到的衛(wèi)星信號測定用戶至衛(wèi)星的距離,或多普勒頻移等觀測量;根據(jù)接收的導(dǎo)航電文,計算所觀測時刻的衛(wèi)星位置和速度。根據(jù)觀測量和衛(wèi)星位置、速度,解算出用戶的位置和速度。用戶設(shè)備的核心是GPS接收機(jī),由RF部分、擴(kuò)譜相關(guān)器及數(shù)據(jù)解調(diào)部分、定位解算及顯示部分組成,接收機(jī)設(shè)計的關(guān)鍵及成本主要取決于RF前端,Maxim研制的MAX2740提供了從天線到數(shù)字化輸入之間完備的GPS接收方案,信號通道包括：低噪聲放大器（LNA）、兩級下變頻器、可變增益/固定增益放大器、VCO、頻率合成器等,如圖1所示。

二、GPS射頻前端電路

    圖1所示為利用MAX2740構(gòu)成的GPS射頻前端電路,由天線接口、MAX2740、AGC控制環(huán)路、頻率合成器控制環(huán)路和適當(dāng)?shù)耐獠吭�件組成,外部元器件包括：用于鏡頻抑制和頻道選擇的濾波器、環(huán)路控制放大器、諧振腔及VCO調(diào)諧器。信號由天線進(jìn)入片內(nèi)LNA之前首先進(jìn)行外部濾波,以便抑制鏡頻干擾,LNA匹配電路輸入端采用一串聯(lián)電容,輸出端采用一個連接至Vcc的并聯(lián)電感和一個串聯(lián)電容。集成化的低噪聲放大器具有2.2dB（50Ω源阻抗）的典型噪聲系數(shù)。MAX2740能夠提供足夠的低噪聲射頻增益,以彌補(bǔ)因聲表面波（SAW）濾波器的高選擇性所造成的嚴(yán)重信號損失,保證不降低接收靈敏度。MAX2740內(nèi)部采用兩級變頻結(jié)構(gòu)：第一級下變頻（RF混頻器）將載波為1.57542GHz的GPS輸入信號下變頻至135.42MHz的第一中頻;第二級下變頻器（IF混頻器）將信號混頻至最終的15.42MHz中頻。RF混頻器輸入端由外部提供匹配,50Ω RF 聲表面波濾波器用于抑制鏡頻信號,中頻輸出通過低輸出阻抗的射極跟隨器提供,便于直接驅(qū)動阻抗為400Ω的135MHz 中頻SAW。中頻混頻器在保證足夠的IIP3和噪聲系數(shù)要求的前提下可提供較高的轉(zhuǎn)換增益,射極跟隨器輸出直接驅(qū)動外部由分立元件組成的高阻、差分、三階低通濾波器。IF混頻器輸出信號被送入一個增益控制范圍達(dá)50dB的AGC放大器,總的接收器增益大于100dB。采用兩級下變頻結(jié)構(gòu),第一中頻SAW所提供的高選擇性,可使系統(tǒng)獲得優(yōu)異的抗干擾能力。

    MAX2740的輸出信號為差分方式,使后續(xù)的三重自適應(yīng)數(shù)字化具有很高的接收靈敏度和抑制帶內(nèi)干擾信號的能力。內(nèi)置集成頻率合成器從20MHz外部基準(zhǔn)產(chǎn)生兩級下變頻所需要的本振信號：120MHz和1.44GHz。外接電感或陶瓷諧振器組成的VCO諧振網(wǎng)絡(luò)具有極低的相位噪聲,使本振抖動降至最小,這使MAX2740對于采用載波相位技術(shù)、要求亞厘米精度的產(chǎn)品如高精度遙測來說也非常理想。
圖1電路配合一個直接連接至RF端口的無源錐形天線所構(gòu)成的系統(tǒng)的典型載波-噪聲特性（C/N）如表一,衛(wèi)星跟蹤結(jié)果表明,對于一定范圍內(nèi)不同的衛(wèi)星仰角均具有滿意的C/N系數(shù)。

表1 衛(wèi)星跟蹤測試結(jié)果