GPS接收机射频前端设计制作与测试

论文摘要

GPS是由美国开发的卫星导航与定位系统,能在全球范围内为用户提供高精度的定位、导航和授时服务。随着GPS技术的发展,应用领域也越来越广,已经从军事领域快速发展到民用领域,如今越来越多的GPS接收机嵌入到便携式消费类产品中,预示着GPS接收机产品的研究也成为具有实际价值的热点课题。GPS接收机产品的核心是GPS芯片,通过GPS芯片可以设计出符合不同功能需求的GPS产品,相对于国内,欧美国家的GPS接收机的解决方案已经相对成熟,为打破国外对GPS接收机的技术垄断,开发具有自主知识产权的GPS接收机具有重要的现实意义。GPS射频前端是接收机的前端部分,其性能的好坏直接影响接收机其余模块的处理,从而决定了GPS接收机的整体性能。本文在讨论GPS系统与接收机原理的基础上,选用深圳市海威讯科技有限公司的HV5820芯片对GPS射频前端部分进行设计。为保证GPS接收机射频前端具有低噪声系数、低功耗和高增益等特点,选用低噪声放大器BGA715L7芯片、带通滤波器B9444芯片等组成的天线单元和射频芯片HV5820、本地振荡器等组成的射频单元,将高频GPS模拟信号转换成数字中频信号。本文主要对天线单元、射频单元和电源单元的电路与电路版图设计,以及对设计完成的GPS射频前端实物的参数进行测试。从测试结果看出,GPS射频前端不仅将GPS信号转换成所需的数字中频信号,而且总噪声系数较低,表明设计的GPS接收机射频前端性能良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景及意义
• 1.3 论文的主要工作
• 第二章 GPS系统与接收机的原理
• 2.1 GPS系统简介
• 2.1.1 GPS系统组成
• 2.1.2 GPS定位原理
• 2.2 GPS信号的构成
• 2.2.1 载波信号
• 2.2.2 伪随机码
• 2.2.3 数据码
• 2.2.4 GPS信号的生成
• 2.3 GPS接收机的组成与特性参数
• 2.3.1 GPS接收机的组成
• 2.3.2 串联系统的噪声系数
• 2.3.3 GPS接收机的信噪比与灵敏度
• 2.4 本章小结
• 第三章 GPS接收机射频前端电路器件的选用
• 3.1 GPS射频前端电路简介
• 3.2 GPS接收机天线单元
• 3.2.1 GPS天线的选用
• 3.2.2 低噪声放大器的选用
• 3.2.3 带通滤波器的选用
• 3.3 GPS接收机射频单元
• 3.3.1 本地振荡器
• 3.3.2 信号的下变频
• 3.3.3 模数转换与量化
• 3.4 GPS接收机电源单元
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于Cadence的电路与电路版图设计
• 4.1 Cadence软件简介
• 4.2 GPS射频前端电路的设计
• 4.2.1 天线单元
• 4.2.2 射频单元
• 4.2.3 电源单元
• 4.2.4 电路设计注意的问题
• 4.3 GPS射频前端PCB设计
• 4.3.1 PCB层叠结构的选择与设计
• 4.3.2 PCB的布局和布线
• 4.3.3 PCB设计注意的问题
• 4.4 本章小结
• 第五章 测试与性能分析
• 5.1 本地振荡器的测试与分析
• 5.2 中频信号的测试与分析
• 5.3 总噪声系数的测试与分析
• 第六章 总结
• 参考文献
• 致谢