- 相關推薦
航天GPS接收機的低噪聲放大器設計
摘要：介紹一種用于航天GPS接收機的無源微天線的低噪聲放大器設計。內容涉及選擇低噪聲放大器的輸入匹配網絡及優化匹配參數；并通過實際測試驗證了它在天線中應用的有效性。實驗結果表明性能優于已有的星載GPS接收機天線。關鍵詞：低噪聲放大器 航天GPS接收機 無源微帶天線
全球定位系統GPS（Global Postitioning System）是一種無源定位系統，對海陸空天的運動和靜止載體都可應用。研究資料表明，在900km以下的近地軌道，GPS接收機的單點實時定位精度不低于地面的應用水平。GPS的航天應用正影響著未來航天器系統的結構。GPS技術在航天器上的應用，對航天器成本、功耗、重量的降低有顯著的效果。GPS能夠完成多種傳感器完成的功能，測定航天器的航跡、姿態、時間參數及航天器間的相對距離，最終結果可以使航天器上的傳感器附件數量減少，增強航天器在軌自主運行的能力[1]。
本航天GPS接收機是L1 C/A碼導航型接收機，只接收L1 C/A信號。對地面應用的接收機，L1 C/A信號的最低接收功率為-160.0dBw[2]，有用信號淹沒在熱噪聲信號中。在LEO軌道，考慮自由空間傳播損耗和大氣損耗都小于地面應用，所以GPS信號功率比地面大1～7dBw。接收機接收到的信號經下變頻后，在較低的中頻頻率進行基帶處理。通常無源天線接收的信號強度不滿足變頻器芯片的輸入要求，所以要用低噪聲放大器對天線接收信號進行放大。低噪聲放大器要滿足增益要求且噪聲系數盡量小。
1 LAN設計
天線和LAN部分設計的框圖如圖1所示。各部門集成在一起，以降低饋線損耗，減小噪聲系數。根據所設計航天GPS接收機的航天應用特點，選用Micropulse1621LW無源天線，它簡單、堅固、體積小，適合安裝在微小衛星上。在接收機天線處，GPS信號非常微弱，帶外射頻信號影響LAN和射頻前端工作，造成信號失真。尤其當GPS天線與射頻發頻天線安裝距離較近，射頻天線的輻射可能導致器件飽和而使GPS接收機不能正常工作。所以需要射頻濾波器抑制帶外信號，本設計選MuRata公司的濾波器DFC21R57P002HA，特性同線如圖2所示。
航天GPS接收機的低噪聲前置放大器采用AM50-0002低噪聲放大器進行設計。AM50-0002的噪聲系數為1.15B，標稱增益27dB，一片芯片即可滿足要求[3]。AM50-0002的管腳連接圖與輸入匹配參數如圖3所示。考慮到使用微帶實現輸入匹配的復雜性，以及1.575GHz頻率下微波電感的適用性，設計中用微波電感實現輸入匹配。輸入匹配的電感網絡和電感參數用ADS優化優化得到。
2 匹配網絡和參數優化
(1)計算微帶T1、T2的參數
用微波EDA工具軟件ADS2002計算微帶T1、T2的參數。執行命令ADS2002→Tools→LineCalc，選定微定類型、襯底參數（substrate parameters）和工作頻率，在電參數（Elactrical）下填寫圖3中的阻抗和電長度，執行合成（Synthesize），從物理參數（Physical）下得到微帶的寬度W和長度L。對圖3中的T
[1] [2]
【航天GPS接收機的低噪聲放大器設計】相關文章：
車載導航型GPS接收機的性能分析04-28
利用GPS接收機的精確軌道確定技術05-02
GPS軟件接收機捕獲和跟蹤算法研究04-29
單天線GPS接收機載體姿態測定分析04-27
基于IGS和CORS技術對昆明GPS接收機校準基線進行設計04-28
GPS接收機檢定規程中的相關問題研究04-30
GPS接收機的中頻信號處理算法研究04-29
GPS接收機測試評估系統數據庫的建立05-03
基于信道均衡技術的抗多徑GPS接收機04-27