MRFIC1502在GPS接收器中的应用
摘要：首先，介绍全球定位系统（GPS）接收器的结构和摩托罗拉公司生产的射频降频变换器MRFIC1502，给出用MRFIC1502设计GPS接收器的硬件连接图。然后，分析该接收器的射频输入，中频滤波、锁相回路和采样时钟等部分的工作原理，指出印制电路板设计中要注意的问题。关键词：降频变换器 MRFIC1502 GPS 接收器
引言
全球定位系统（GPS）的空间部分使用由24颗高度约2.02万km的卫星组成的卫星星座。21+3颗卫星均为近圆形轨道，运行周期约为11h58min(11时58分)，分布在6个轨道面上（每轨道面4颗），轨道倾角为55°。卫星的分布使得在全球的任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形（DOP），在时间上提供了连续的全球导般能力。每颗卫星不断地用两个L波段（390～1550MHz）广播导航信息。这两个L波段分别是频率为1574.42MHz的链接1（L1）和频率为1227.6MHz的链接2（L2）。C/A码（Coarse Acquistion Code）和P码（Precise Code）在L1上广播，加密码（encrypted code）只在L2上广播。摩托罗拉的射频降频变换器MRFIC1502是为了接收L1上的C/A码而设计的。本文主要论述在GPS接收器中，MRFIC1502作为降频变换器的用法。
1 GPS接收器的结构
L1上的C/A码必须以一定的功率增益广播，以保证在用户接收设备上最小功率为-160dBW(分贝瓦)的要求。1575.42MHz的载波通过调制，含有C/A码和P码。此外，导航数据流用双相移键控制方式通过载波传送，数据速率为50bps。C/A码的带宽为2.046MHz(±1.023MHz)，P码的带宽为20.46MHz（±10.23MHz）。
GPS技术声明中规定，晴天时，接收器天线接收到的功率增益大于-130dBW。任何障碍物，如树林或建筑物，都会使信号减弱，因此，建议在考虑系统灵敏度时，至少给系统留5.0～7.0dB的余量。解调方案也会对整个接收器的灵敏度产生影响，在系统设计时也要充分考虑这点。
图1
典型的GPS接收器结构如图1所示。信号送给MRFIC1502前，经过放大和两次滤波。下文将讨论GPS接收器的各个功能部分。
低噪声放大器是GPS射频接收器中最重要的部分。这个放大器基本上可以决定整个接收器的噪声大小，因此，是接收器灵敏度的直接决定因素。低噪声放大器推荐用MRFIC1501实现。5V供电时，MRFIC1501工作电流为7.0mA，功率每增加17dB，噪声信号增加1.5dB。
图1所示的第二个滤波器是个普通滤波器，必须满足每增加15dB的信号增益，噪声增加不能大于3.0dB；两个陶瓷滤波器为KFF6338，也是摩托罗拉的产品。由于噪声系统每增加1.0dB，接收器的灵敏度就大约减少1.0dB，所以，在进行设计时，应该充分考虑滤波器和低噪声放大器的选型。
陶瓷滤波器的选择对GPS接收器的性能有直接影响，选择不好，干扰信号会很大。干扰信号对接收器的影响有两方面：第一，如果带外滤波不充分，干扰信号可能会引起低噪声放大器或降频变换器非线性工作，这会造成不真实输出或加大接收器的噪声系数；第二，如果解调器的干扰信号过大，
[1] [2] [3]