MRFIC1502在GPS接收器中的應用

摘要：首先，介紹全球定位系統（GPS）接收器的結構和摩托羅拉公司生產的射頻降頻變換器MRFIC1502，給出用MRFIC1502設計GPS接收器的硬件連接圖。然后，分析該接收器的射頻輸入，中頻濾波、鎖相回路和采樣時鐘等部分的工作原理，指出印制電路板設計中要注意的問題。

    關鍵詞：降頻變換器 MRFIC1502 GPS 接收器

引言

全球定位系統（GPS）的空間部分使用由24顆高度約2.02萬km的衛星組成的衛星星座。21+3顆衛星均為近圓形軌道，運行周期約為11h58min(11時58分)，分布在6個軌道面上（每軌道面4顆），軌道傾角為55°。衛星的分布使得在全球的任何地方、任何時間都可觀測到4顆以上的衛星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形（DOP），在時間上提供了連續的全球導般能力。每顆衛星不斷地用兩個L波段（390～1550MHz）廣播導航信息。這兩個L波段分別是頻率為1574.42MHz的鏈接1（L1）和頻率為1227.6MHz的鏈接2（L2）。C/A碼（Coarse Acquistion Code）和P碼（Precise Code）在L1上廣播，加密碼（encrypted code）只在L2上廣播。摩托羅拉的射頻降頻變換器MRFIC1502是為了接收L1上的C/A碼而設計的。本文主要論述在GPS接收器中，MRFIC1502作為降頻變換器的用法。

1 GPS接收器的結構

L1上的C/A碼必須以一定的功率增益廣播，以保證在用戶接收設備上最小功率為-160dBW(分貝瓦)的要求。1575.42MHz的載波通過調制，含有C/A碼和P碼。此外，導航數據流用雙相移鍵控制方式通過載波傳送，數據速率為50bps。C/A碼的帶寬為2.046MHz(±1.023MHz)，P碼的帶寬為20.46MHz（±10.23MHz）。

GPS技術聲明中規定，晴天時，接收器天線接收到的功率增益大于-130dBW。任何障礙物，如樹林或建筑物，都會使信號減弱，因此，建議在考慮系統靈敏度時，至少給系統留5.0～7.0dB的余量。解調方案也會對整個接收器的靈敏度產生影響，在系統設計時也要充分考慮這點。

圖1

    典型的GPS接收器結構如圖1所示。信號送給MRFIC1502前，經過放大和兩次濾波。下文將討論GPS接收器的各個功能部分。

低噪聲放大器是GPS射頻接收器中最重要的部分。這個放大器基本上可以決定整個接收器的噪聲大小，因此，是接收器靈敏度的直接決定因素。低噪聲放大器推薦用MRFIC1501實現。5V供電時，MRFIC1501工作電流為7.0mA，功率每增加17dB，噪聲信號增加1.5dB。

圖1所示的第二個濾波器是個普通濾波器，必須滿足每增加15dB的信號增益，噪聲增加不能大于3.0dB；兩個陶瓷濾波器為KFF6338，也是摩托羅拉的產品。由于噪聲系統每增加1.0dB，接收器的靈敏度就大約減少1.0dB，所以，在進行設計時，應該充分考慮濾波器和低噪聲放大器的選型。

陶瓷濾波器的選擇對GPS接收器的性能有直接影響，選擇不好，干擾信號會很大。干擾信號對接收器的影響有兩方面：第一，如果帶外濾波不充分，干擾信號可能會引起低噪聲放大器或降頻變換器非線性工作，這會造成不真實輸出或加大接收器的噪聲系數；第二，如果解調器的干擾信號過大，

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