GPS和DGPS概述和完整的RF前端設(shè)計(jì)

第一部分：GPS概述

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)通過計(jì)算從每個(gè)衛(wèi)星發(fā)射的無線信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間來判斷位置。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)是全球公開的，能夠精確定位地球上的任何一個(gè)位置。GPS產(chǎn)品已開發(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，如車內(nèi)導(dǎo)向系統(tǒng)，車載信息服務(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提供高性價(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。

這款Maxim GPS接收機(jī)模塊具有以下的優(yōu)點(diǎn)：

16信道GPS接收機(jī)，能夠同時(shí)接收16個(gè)衛(wèi)星信號(hào)

全視測(cè)量或者兩星測(cè)量

DGPS (差分GPS): 支持

RTCM SC104版本2.1

DARC BTA R-003

功率管理功能

輕巧的封裝： 1024milX1024mil