价 格: | 160.00 | |
型号/规格: | CD53 680UH | |
品牌/商标: | CHILISN (奇力新) FH(风华) | |
环保类别: | 无铅环保型 | |
主要用途: | 普通/民用电子信息产品 | |
额定电流: | 0.18A | |
额定电压: | 0.25V | |
外形尺寸: | 5.2*5.8*3.2MM |
引言
GPS(全球定位系统)发展到今天,其用途越来越广泛,而技术的进步和用户需求也不断推动GPS系统的增强。目前美国正在致力于GPS Block II系统的现代化和“GPS - III”计划,旨在全面改善GPS的生命力、精度、可用性、完好性、灵活性和安全性。
GPS用户端设备也处于不断升级和发展之中。从接收机的结构来看,随着VLSI(超大规模集成电路)和DSP技术的发展,单通道序贯式、时分多路复用式接收机早已被采用DSP模块的并行多通道接收机所代替,所能达到的通道数和等效相关器数不断增加,集成度更高的内嵌MPU/ MCU的GPS基带处理器芯片成为主流,将射频和数字处理集成在一起的单芯片接收机产品也已经问世。
本文介绍了一种单芯片GPS接收机的硬件设计。该方案采用Hammerhead芯片,该芯片集射频与基带GPS功能于一身,具有低功耗、高性能、尺寸小的特点。
Hammerhead
Hammerhead是一款由英飞凌科技公司和Global Locate公司合作开发的高集成度单片GPS接收机IC,片内集成了低噪声放大器、混频器、自动增益控制器、A/D、线性稳压器、锁相环、数字基带。由于它的超大规模集成度,Hammerhead片外只需很少的元件即可构成一个GPS接收机,大大降低了元件成本以及PCB面积。 Hammerhead使用大规模并行关联技术来接收卫星以八个并行信道发射的信号,并将它们同32,000多个相关器中的参考码进行比较。与车辆导航系统中常用的接收器相比,该技术可以大幅缩短首次定位时间,并可以显著减少功耗。Hammerhead具有灵活结构的PLL,巧妙地使用了目前手机设计中采用的功能单元,如用于高精度参考时钟频率(10~40MHz)和实时时钟频率(32,768kHz)的晶振,支持在3G、GSM、CDMA电话中应用。片上的LNA允许连接无源的或者有源的天线到Hammerhead。标准的UART端口、SPI和I2C接口,使其可以与任何一种目标系统进行连接。
Hammerhead提供6种功耗模式,1分钟只定位1次的情况下功耗可低至0.3mW。另外,除了具有传统的GPS定位功能外,Hammerhead还支持A-GPS,LTO等工作模式,在室内、野外等GPS卫星信号极弱或者无法收到GPS信号的情况下也能定位。
GPS接收机硬件设计
射频前端
图1和图2分别是使用无源天线和有源天线时射频前端的电路图。
当使用低增益(10~15dB)的无源天线时,接收到的GPS信号需要经过滤波后送给Hammerhead的LNA,Global Locate推荐使用Epcos公司的B9000 SAW滤波器。在LNA的输入和输出引脚需要匹配网络,匹配阻抗为50M琇NA的输出在送给混频器之前也需要使用滤波器来抑制带外信号,Global Locate推荐使用Epcos公司的B7840 SAW滤波器,经该滤波器输出的平衡差分信号对可以直接送给Hammerhead的混频器差分输入引脚。
如果使用高增益(25~30dB)的有源天线,无需使用内部LNA,直接将接收到的GPS信号经过B7840滤波后送给混频器即可。因为需要给天线供电,因此在天线电源处采用了LC滤波(L1,C2)用来滤除由电源进入的高频噪声。C3用来隔直,防止直流偏置进入混频器。另外要注意增加合适的衰减器,防止混频器过载。假设混频器输入信号增益为18dB,天线接收器增益为28dB,天线线缆衰减1.4 dB/m,长度为3m,可以增加一个T型电阻衰减网络,其衰减系数=28-18-3×1.4≈5dB。
参考时钟
Hammerhead用到了两种时钟。一种是参考时钟,范围10~40MHz,可来自于外部系统的时钟输入,也可由一个独立的时钟IC产生。因为该时钟提供给芯片内部的锁相环、射频模块、数字基带以及相关器等模块,要求其时钟偏移在2.5ppm以内,如果偏移太大,就不足以保证信号的跟踪和锁定。基于这样的原因,推荐使用26MHz的TCXO,具体电路如图3所示。
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