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。這些接收器提供了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相機系統。

盡管廣泛的應用程序可以使用通用 GNSS 接收器信息，但這些系統都依賴于接收器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正確調節為有用的數字輸出。

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，該解決方案可以接收來自四個衛星導航系統而不是一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 – GNSS

存在幾個軌道衛星星座以提供自主地理空間定位。GNSS 接收器提供的任何導航解決方案都基于計算其到四個或更多衛星的距離以及對輸入信號的解碼。GNSS 接收器提取各個衛星信號并使用它們來計算接收器所在位置的位置、速度和時間。

前端注意事項

RF 前端 IC 的主要功能是放大、下變頻、濾波和采樣 GNSS 信號，同時盡可能少地添加噪聲（圖 2）。

圖 2. 典型 GNSS 接收器系統

GNSS 接收器前端電路的主要關注領域包括低噪聲/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。也可能有一個 SAW 濾波器來減少干擾信號。射頻前端 IC 中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 信號強度需要高靈敏度的 LNA 級。在這個階段，低噪聲系數 （NF） 是為 GNSS 信號提供高靈敏度的最重要規范。

高增益：在天線處接收到的 GNSS 信號通常約為 -130dBm。在為模數轉換做準備時，信號的總放大需要大約為 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 的增益可以通過自動增益控制 （AGC） 環路進行控制，該環路在 ADC 輸入端保持最佳信號電平。

中頻 （IF）：前端接收器必須下變頻到 10MHz 或可能的直流頻率的中頻。混頻器級完成此下變頻并產生同相 （I） 和正交 （Q） 信號分量。

濾波：在混頻級之后進行濾波的主要目的是在主放大級之前降低噪聲帶寬和衰減干擾信號。

GNSS 接收器系統周圍可能存在干擾信號。這些干擾信號可能是無意的，例如 GSM-1800 蜂窩無線信號，也可能是惡意干擾信號。敵對干擾信號通常被稱為干擾器。一種常見的干擾抑制技術是使用 SAW 濾波器。雖然，如果干擾器正好位于 GNSS 信號之上，這將無濟于事。

ADC：通常，前端使用 1、2 或 3 位 ADC 來產生數字 I 和 Q 輸出信號。如果 ADC 位數增加到超過三，則信噪比 （SNR） 的回報會遞減。然而，有時更高分辨率的 ADC 用于提供抗干擾能力。

邁向簡單的解決方案

集成前端接收器解決方案必須具有關鍵的操作和規格，同時能夠接收來自主要 GNSS 星座的信號。MAX2769C 將必要的射頻前端功能集成到一個芯片中，顯著縮短了 GNSS 接收器的開發時間。

有兩個 LNA。一個 LNA 具有 0.9dB 的噪聲系數和 19dB 的增益，可用于無源天線。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（圖 3）。當使用高增益 LNA 時，整個接收機的級聯噪聲系數通常為 1.4dB。

圖 3. MAX2769C GNSS 接收器

MAX2769C 可以檢測有源天線的存在并自動選擇較低增益的 LNA。

小數 N PLL 在 XTAL 頻率和 IF 方面提供了靈活性。中頻濾波器可以配置為非零中頻的復多相濾波器或零中頻的低通濾波器。可以針對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的 ADC，則可以繞過片上 ADC。

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

結論

MAX2769C 的 IF 濾波器可調頻率使設計人員不僅可以訪問天空中的一個，還可以訪問所有四個星座。MAX2769C GNSS 接收器可以靈活地接收來自 GPS、GLONASS、Galileo 和北斗衛星系統的信號，同時提供高水平的集成性能。該設備以簡單緊湊的解決方案取代了 PCB 上的多個單獨接收器。

審核編輯：郭婷