為基于位置的應(yīng)用選擇精確、高能效的GNSS接收機(jī)的技巧

個(gè)人導(dǎo)航只是依賴美國(guó)全球定位系統(tǒng)（GPS）的眾多應(yīng)用之一，該系統(tǒng)為GPS接收器提供地理位置和時(shí)間信息。從繪制森林和海底地圖到幫助農(nóng)民收割田地，這些技術(shù)正在使各行各業(yè)受益。鑒于基于位置的產(chǎn)品可以像珠寶一樣小，也可以像航空航天導(dǎo)航系統(tǒng)一樣大，因此選擇具有正確特性的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）RF接收器IC需要仔細(xì)考慮。

GPS 由三個(gè)部分組成：

空間，由24顆運(yùn)行衛(wèi)星組成的標(biāo)稱星座組成，這些衛(wèi)星傳輸單向信號(hào)，提供當(dāng)前的GPS衛(wèi)星位置和時(shí)間

控制，全球監(jiān)測(cè)和控制站確保衛(wèi)星保持在適當(dāng)?shù)能壍郎?/p>

用戶，由GPS接收設(shè)備組成1

在GPS系統(tǒng)中，無(wú)線電信號(hào)從衛(wèi)星傳輸?shù)降厍蛏匣蚋浇慕邮掌?。在任何給定時(shí)刻，衛(wèi)星的位置都是已知的。從接收器到每顆衛(wèi)星的距離或“范圍”可以根據(jù)來(lái)自該衛(wèi)星的無(wú)線電信號(hào)的傳播延遲來(lái)計(jì)算。一旦知道到幾個(gè)參考點(diǎn)（即衛(wèi)星）中的每一個(gè)的距離，就可以計(jì)算接收器的空間坐標(biāo)。

GNSS 接收器處理衛(wèi)星廣播的信號(hào)，然后確定用戶位置、速度和精確時(shí)間 （PVT）。典型的 GNSS 接收器包括：

天線

可選的外部低噪聲放大器 （LNA），可在天線附近提供低噪聲放大

可選 SAW 濾波器，用于抑制干擾器

溫控晶體振蕩器

射頻前端 IC，用于對(duì) GNSS 信號(hào)進(jìn)行放大、下變頻、濾波和采樣

基帶數(shù)字信號(hào)處理器 （DSP）。該DSP通常在FPGA中實(shí)現(xiàn)，用于實(shí)時(shí)接收器，輸出導(dǎo)航消息（NAV）位和載波相位和代碼相位等信息。

基帶處理器子系統(tǒng)，用于執(zhí)行所有數(shù)學(xué)計(jì)算，以計(jì)算導(dǎo)航解決方案、解釋 NAV 消息并應(yīng)用校正2

當(dāng)然，要使GNSS提供精度，即使衛(wèi)星信號(hào)受到某種干擾或其他直接視線誤差的影響，接收器也必須能夠獲得“良好的位置讀取”。導(dǎo)致誤差的因素包括從衛(wèi)星時(shí)鐘到電離層和接收器噪聲的所有內(nèi)容3.目標(biāo)應(yīng)用及其性能、精度和功耗的影響應(yīng)決定GNSS接收機(jī)的選擇。例如，需要高精度定位的應(yīng)用將受益于支持多個(gè)頻率和多個(gè)星座的接收器。通過訪問來(lái)自多個(gè)星座的信號(hào)，多星座接收器可以減少采集時(shí)間，提高位置和時(shí)間精度，并最大限度地減少反射信號(hào)的多路徑誤差。對(duì)于智能珠寶等可穿戴設(shè)備，向佩戴者的緊急聯(lián)系人發(fā)送帶有位置數(shù)據(jù)的警報(bào)，GPS接收器前端底層IC的重要特性包括低噪聲、低功耗和小尺寸。可靠性也至關(guān)重要，因?yàn)镚PS坐標(biāo)中的任何類型的誤讀或突然斷電都可能導(dǎo)致潛在的嚴(yán)重后果4.智能珠寶通常由電壓可高達(dá)1.5V（氧化銀和堿性電池）的微型電池供電。底層電子設(shè)備應(yīng)在這些電池電壓限制內(nèi)工作，同時(shí)耗散很少的功率。讓我們考慮一下這些微型設(shè)備的接收電子設(shè)備中的低功耗LNA。LNA獲得非常低電平的信號(hào)，不會(huì)對(duì)信噪比（SNR）造成任何實(shí)質(zhì)性下降，也不會(huì)引入失真。其功耗等于電源電壓乘以靜態(tài)電源電流。由于GPS調(diào)諧器沒有輸出負(fù)載，當(dāng)信號(hào)從天線傳輸?shù)紾PS調(diào)諧器時(shí)，LNA的功耗保持一致。功耗越低，智能珠寶的電池壽命越好5.

滿足多種需求的
GNSS接收機(jī)IC MAX2771是多星座、多頻段GNSS接收機(jī)，用于需要高精度定位的應(yīng)用。在單個(gè)芯片中，該接收器覆蓋E5 / L5，L2，E6和E1 / L1頻段以及GPS，GLONASS，伽利略，QZSS，IRNSS和北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)。該芯片集成了完整的接收器鏈（包括雙輸入LNA和混頻器）、濾波器、可編程增益放大器（PGA）、多位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、小數(shù)N分頻頻率合成器和晶體振蕩器。其總級(jí)聯(lián)噪聲系數(shù)低至1.4dB。由于它具有片內(nèi)單芯片濾波器，因此無(wú)需外部IF濾波器。該接收器非常適合便攜式電子設(shè)備，例如筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、遠(yuǎn)程信息處理以及車輛跟蹤和車隊(duì)管理系統(tǒng)。

對(duì)于智能珠寶、可穿戴設(shè)備和其他小型便攜式電子產(chǎn)品，可以使用MAX2679和MAX2679B GPS/GNSS 超低電流LNA。該 IC 支持 GPS L1、Galileo 和 GLONASS，可實(shí)現(xiàn)高增益和低噪聲系數(shù)，同時(shí)最大限度地提高折合到輸入端的 1dB 壓縮點(diǎn)和 3RD-訂單截點(diǎn)。MAX2679僅消耗1mA電源電流，噪聲系數(shù)為0.95dB，而MAX2679B僅消耗650μA電流，噪聲系數(shù)為1.03dB。

誰(shuí)能想到，像一件珠寶這樣小的東西可以用來(lái)通知指定的聯(lián)系人緊急情況——佩戴者的位置？導(dǎo)航、地圖和位置跟蹤在個(gè)人層面上使我們受益，也為各行各業(yè)帶來(lái)福音。借助正確的 GNSS 接收器技術(shù)，您的 GPS 應(yīng)用可以走很長(zhǎng)的路。

審核編輯：郭婷