介紹

全球導航衛星系統 （GNSS） 接收器處理衛星信號以計算位置、速度和時間。這些接收器提供廣泛的導航解決方案，從船舶和航空電子設備到車載和靜態攝像頭系統（圖 1）。

盡管許多應用都可以使用通用GNSS接收機信息，但這些系統都依賴于接收機前端解決方案的功能。接收器的前端必須接收衛星的微弱模擬信號，并將其適當地調理為有用的數字輸出。

本文討論了典型接收器前端的要求和挑戰，并提出了一種集成解決方案，該解決方案接收來自多個衛星導航系統的信號，從而將設計從多個接收器設備簡化為一個。

全球導航衛星系統 – 全球導航衛星系統

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

前端注意事項

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

圖2.典型的全球導航衛星系統接收系統

GNSS 接收器前端電路關注的關鍵領域包括低噪聲/高增益/IF（中頻）調制、濾波和模數轉換。

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）進行低噪聲放大。

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

高增益：天線上接收到的GNSS信號通常約為-130dBm。在準備模數轉換時，信號的總放大需要約為115dB。在該系統中，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）環路進行控制，該環路可在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，這將無濟于事。

ADC：通常，前端使用1位、2位或3位ADC來產生數字I和Q輸出信號。如果ADC位數增加到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

集成的前端接收器解決方案必須具有關鍵操作和規格，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接收機的開發時間。

有兩個 LNA。一個LNA具有0.9dB噪聲系數和19dB增益，適用于無源天線。另一個LNA的噪聲系數為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，整個接收器的級聯噪聲系數通常為1.4dB。

圖3.MAX2769C 全球導航衛星系統接收器

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 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的復數多相濾波器或用于零IF的低通濾波器。可以為要接收的信號的帶寬選擇濾波器帶寬。

如果首選使用外部更高分辨率ADC，則可以繞過片內ADC。

MAX2769C可以接收來自GPS、GLONASS、伽利略和北斗衛星系統的L1頻段信號。

結論

MAX2769C的IF濾波器可調頻率允許設計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、伽利略和北斗衛星系統的信號的靈活性，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上的多個獨立接收器。

審核編輯：郭婷