新布置的导航卫星体系(GNSS)，例如，欧洲Galileo和我国斗极2(曾叫指南针)以及更新的GLONASS导航卫星体系，正在推进业界研制新式定位接纳器。新式接纳器至少能够处理L1波段的一切信号(大约1550-1610MHz)，既包含共用同一GPS C/A L1载波频率的卫星信号，即二进制偏移载波(BOC)的调制信号，例如， Galileo E1 Open Service (OS)，也包含选用不同载波频率的信号，例如，中心频率略高(大约1550-1610 MHz)的依据FDMA的GLONASS信号或许以1561.098MHz为中心频率的我国现有的斗极2 Open Service B1I信号。
定位接纳器能够接纳两个或更多不同导航卫星体系发射的信号有许多长处，例如，体系稳健，搜到的卫星数量多，几许精度系数高，在楼房树立城区等信号较弱的环境 内有更超卓的定位功用和更高的定位精度，这是由于假如处理妥当，BOC调制信号可获得比GPS C/A代码更高的调谐精度和更高的多通道按捺比。
为处理一切这些信号，GNSS接纳机对带宽、线性和抗干扰功用的要求比传统的消费类GPS接纳机更高。这些要求对FE (射频前端)规划人员提出了新的应战。终究，为了能够集成在多个渠道内，射频前端有必要契合不同频带，特别是通讯和长途信息处理体系最常用频带的要求。
本文介绍一个选用65nm CMOS制作工艺的低功耗的GPS/Galileo L1/E1 OS、GLONASS和斗极2-B1I射频前端芯片。关于Galileo体系，考虑到中频滤波器的带宽仅比4MHz略高，依据群众商场产品(消费电子产品 和轿车)的功用要求，咱们决议只支撑OS Composite-BOC信号中的BOC(1,1)调制信号。
该射频前端可在几个不同的基本功用之间切换：仅GPS形式(窄带中频，大约2 MHz)、GPS/Galileo 形式(宽带中频，大约4 MHz)、仅GLONASS形式、GPS/GLONASS形式、GPS/Galileo/GLONASS (G3)形式、仅斗极2形式、GPS/斗极2形式、GPS/Galileo/斗极2形式和GPS/Galileo /GLONASS/斗极2形式(GLONASS和斗极2信号强度有所下降，其间部分原因是在相关中频滤波器内两个信号堆叠)。
咱们将默许外部参阅频率设定为26 MHz。可是该芯片有一个可编程频率合成器，经过串行外设接口SPI供给的正确设置，咱们能够将常用TCXO (温补晶振)频率中的大部分频率设为参阅频率。
射频前端概述和体系架构
表1列出了这个L1/E1/G1/B1射频前端规划的标准方针，图1是接纳器的简明框图。关于GPS/Galileo信号，接纳器选用低中频的单下变频架构，中频频率为4 f0 (f0=1.023 MHz)。
表1： GPS/GALILEO/GLONASS L1/E1前端参数标准
表2：支撑的部分TCXO频率和分频数值
关于GLONASS信号，接纳器选用低中频的双下变频架构，并与GPS/Galileo通道共用第1下变频混频器，终究中频约为8.566MHz。关于现在 的斗极2 B1I信号，体系架构是单下变频，在榜首混频器后，使用1571.328MHz本振频率获得大约10 f0镜像信号。下变频频率计划如图2所示。所需的频率全都由一个全嵌入式锁相环生成，一切处理信号的采样频率为64 f0。
图1： GPS/GALILEO/GLONASS/BEIDOU2 L1/E1/G1/B1I 射频前端接纳器原理简图
图2：频率计划：GPS/GAL、斗极2和GLONASS初次变频后的频带(a)；当链路装备成接纳GLONSS信号时，同一带宽在第二链路多相滤波和二次变频后的散布状况 (b)。
本产品将LNA (低噪扩大器)和RFA直接相连，构成两级LNA架构，这样规划的长处是节约两个外部引脚，无需网络匹配；第1个LNA级的作业电流被下降(节约约 3mA)，一起增益和噪声系数与前代产品所列架构简直相同。不过，这种规划也有缺陷，在通道别离度和带外按捺比方面，两级规划的灵活性有所短缺。
来自天线和外部预选滤波器的GNSS信号被该芯片内部的两级LNA扩大。要想获得最好的增益与噪声系数比，需求进行外部输入匹配和直流去耦。为了取 得杰出的阻隔特性和低功耗，每级电路都依据共源共栅单端装备。获得LNA方针功用所需的低衰减电感只能经过引线键合来完成。LNA输出内部阻隔直流，直接 衔接榜首个混频器，使用正交本振输入频率，使中频滤波器的镜像按捺比(IRR)高于20dB。LNA和混频器部分的杰出线性确保信号不受GNSS信号邻近 的射频阻隔器的影响，允许在射频模仿前端前面衔接低质量的外部预选滤波器。
中频信号进入两个中频信号链路，如图1所示。第1 个链路用于接纳GPS/Galileo信号，衔接一个杂乱的中频带通滤波器，中心频率为4 f0，仅GPS装备时，1dB带宽为2MHz；当装备成Galileo时，带宽增至4MHz。在中频滤波器后是有自动增益控制功用的VGA(可变增益扩大 器)和ADC模块。
第二个中频链路可装备成接纳斗极B1I或GLONASS信号，或许依据所选数据位能够一起接纳斗极2 B1I和GLONASS信号。多相滤波器后边跟一个第二混频器和一个杂乱的斗极2 B1I/GLONASS中频滤波器，该滤波器经过从头规划，可下降功耗和电路尺度，优化滤波功用。斗极2 B1信号经过一个移相器绕过多相滤波器和第二混频器，送入杂乱的斗极2 B1I/GLONASS中频滤波器。不论是哪一种状况，GLONASS/BeiDou2中频滤波器输出信号都是送到VGA和3位ADC，终究再送到基带处理器。
值得注意的是，两个信号链路上的AGC 和ADC模块共用同一装备，关于带宽更大的GLONASS信号，对装备稍做修正即可。
图3：频率合成器框图
图4:射频前端布局
定论
本文介绍了一个选用CMOS 65nm技能制作的依据低中频滤波器的低功耗L1/E1/G1/B1 GPS/Galileo/GLONASS/斗极2导航卫星体系模仿射频前端，支撑大都最常用的TCXO频率。该产品个有很高的集成度，然后能够低资料成 本，一起为客户保留了规划活性(多个前端参数可经过SPI总线设置)，当芯片全力作业时，即GPS/Galileo和GLONASS/斗极2两个链路都运 行时，在1.2V电源电压下，功耗大约23mW(在GPS/Galileo形式下17.4mW)。这款射频前端能够在同一颗芯片上集成功用略加修正的基带 接纳器，例如，STA8089/STA8090 Teseo III（可是需求选用55nm制作工艺）。
