GPS和DGPS概述和完整的RF前端設(shè)計(jì)

本篇應(yīng)用筆記介紹了GPS 和DGPS 系統(tǒng)工作的詳情。同時(shí)也介紹了MAX2742, MAX2744 和MAX2745GPS 接收機(jī)芯片以及一個(gè)使用了MAX2742 和Sony CXD2932 芯片的完整GPS 模塊設(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(guò)計(jì)算從每個(gè)衛(wèi)星發(fā)射的無(wú)線信號(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(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)。