一款低噪声卫星导航接收机射频前端的设计

基于0.18tm RF CMOS工艺,采用低中频系统结构,设计了一款可应用于全球定位导航系统(GPS) L1频段和北斗二代(BD2) B1频段的低噪声卫星导航接收机的射频模拟前端芯片.该前端包括低噪声放大器、无源混频器、中频放大器、复数带通滤波器和数控可变增益放大器.其中低噪声放大器采用电流舵技术,与无源混频器一起,提高了射频前端的1 dB压缩点输入功率(Pi(1dB)),有效地改善了系统的线性度.测试结果显示,在GPS L1频点,系统的最大增益107.2 dB,噪声系数达到1.8 dB,动态增益66 dB,镜像抑制比约为39.54 dB,Pi(1dB)为-41 dBm,电源为1.8V时,消耗电流16 mA,芯片面积1.7 mm×0.8 mm.     

一款多模全球导航卫星系统接收机CMOS压控振荡器设计

本文介绍了一款应用在多模全球导航卫星系统中Σ-Δ小数频率合成器的压控振荡器的设计,压控振荡器采用双级积累模式可变电容器件。基于对调谐开关寄生电容的分析,压控振荡器优化了频率覆盖范围和调谐线性度,频率覆盖了GPS和北斗频段。压控振荡器采用了TSMC CMOS 0.18μm工艺,覆盖了GPS L1,BD B1/B2/B3频段的同时采用了线性化调谐技术,优化了相位噪声。恒定的VCO增益特性进一步提供了宽的电压调整范围,提高了环路的稳定性。     

紧凑五-五单元天线阵设计

设计了一个五-五单元微带贴片天线,中心层叠天线单元结合矩形贴片表面电流分布原理,由独立馈电实现工作.分析了天线的驻波比、轴比、增益、天线单元间的隔离度,以及天线两个工作频段之间的隔离.实现了BD(B3)(“北斗”导航系统B3频段)和GNSS(全球导航卫星系统)两个导航定位频率的组合.不同频段天线单元复合布局,减小了天线的总体尺寸,能够应用于小型多功能接收机中.     

北斗+GPS高性能低噪声放大器的研究与设计

针对国内北斗行业的发展和双模定位的优点以及北斗B1频段和GPS相近的特点,给出了一种适用于北斗B1频段和GPS L1频段的低噪声放大器的设计原理和设计方法,并制作出实物,给出了测试结果。为了达到更好的增益,采用了3级级联的方式。设计出的低噪声放大器的在B1和L1频段内的增益（38±0.5）dB,输入驻波系数小于1.8,输出驻波系数小于1.2,噪声系数小于0.65dB,在全频段内无条件稳定,可用于北斗B1频段和GPS L1频段。     

卫星导航终端的小型化方形四臂缝隙螺旋天线

设计了一种卫星导航终端的小型化四臂缝隙螺旋天线。天线为方形柱状结构,四条缝隙螺旋臂印制在介质基板外表面,馈电网络印制于介质基板内表面进行耦合馈电;馈电网络为弯折的微带线结构,并延伸至天线底部实现同轴馈电。天线尺寸为23.6 mm×23.6 mm×53.0 mm,实测结果表明,|S11 |≤-10 dB 的阻抗带宽为7.63%(1.512~1.632 GHz),轴比≤3 dB 的圆极化带宽为3.35% (1.556~1.609 GHz),在北斗B1频段中心频率(1.561 GHz)和GPS L1 频段中心频率(1.575 GHz)处增益分别达到4.31 dBi 和4.84 dBi。该天线采用缝隙螺旋结构,并通过简易的馈电网络耦合馈电实现螺旋天线的圆极化,结构小巧简单,适合批量生产,可应用于卫星导航系统终端设备。     

GPS与北斗二代双频接收机低噪放模块设计实现

设计并实现了一款覆盖GPS L1波段和北斗二代B1波段的低噪放模块。该模块中的低噪声放大器使用分立元件搭建,匹配电路调试灵活,满足了模块对输入输出驻波的高要求。测试结果表明,低噪放模块增益为26 dB,带内增益平坦,输入输出驻波＜1.5,噪声系数＜2 dB,带外抑制度80 dBc,输出1 dB压缩点8 dBm,满足了导航系统接收机前端对低噪放模块的要求。     

GNSS多频通用射频模块设计与实现

多个全球导航卫星系统（GNSS）已经投入使用,卫星导航接收机的研发呈现出多频多模融合的特点。多系统多频点的设计对射频前端的设计提出了挑战。为了能让射频模块可以利用软件控制且满足多系统多频点的系统需求,采用AD8347与SI4133设计出灵活设置频点的多频通用射频前端模块。根据SI4133的要求设计外部电感,完成通用射频模块的设计。多频通用模块通过与接收机基带处理平台的搭配,实现多系统多频点的卫星信号处理;通过合理设置中频滤波器参数与本振频率,L1,B1这两个相近的频点可以实现同时变频处理。经过验证,该多频通用射频模块可满足GPS L1、北斗B1/B3、GLONASS L1单点定位的需求,并可应用于RTK接收机中实现厘米级的定位。     

一种用于卫星导航接收机的低噪声放大器设计

设计了一种可用于多模式卫星导航接收机的射频前端低噪声放大器,设计电路可在1.13～1.95 GHz工作,兼容了GPS,北斗及GLONOSS导航系统的工作频段。电路采用0.18 μm CMOS工艺实现。仿真结果表明,频带内S11和S22均在-10 dB以下,功率增益＞10 dB,带内最小噪声系数可达到2.2 dB,输出1 dB压缩点为-5.585 dBm,在1.8 V电源电压下,主体电路消耗12 mA电流。因此,该低频噪声放大器模块可满足当前各种导航系统的工作要求。     

卫星导航终端小型化开口缝隙螺旋天线

研究了一种小型化卫星导航终端开口缝隙螺旋天线。天线主体为四条宽度渐变的开口缝隙螺旋臂,蚀刻在外表面覆铜的介质基板围成的方型结构上,由印制于介质基板内表面的微带线结构馈电网络进行耦合馈电;馈电网络由底面回形结构和侧面逐渐向上变宽的折形结构组成,使用同轴线接头在天线底部对其馈电。天线总体尺寸为26 mm×26 mm×29 mm,实测结果表明：|S₁₁|≤-10 dB的阻抗带宽为7.88%(1.523 GHz～1.648 GHz),轴比≤3 dB的圆极化带宽为20.26%(1.490 GHz～1.826 GHz),在北斗B1频段中心频率(1.561 GHz)、GPS L1频段中心频率(1.575 GHz)和GLONASS L1频段中心频率(1.602 GHz)处增益分别达到3.33 dBi、3.18 dBi和2.79 dBi。该天线采用开口缝隙螺旋结构,通过简单的馈电网络串行耦合馈电实现天线的圆极化,在较小尺寸情况下实现了较宽的带宽和较好的增益。     

电小尺寸锥台上单馈圆极化共形导航天线阵设计*

在电小尺寸锥台上,设计并实现了一款工作于GPS L1 频点(1.575GHz)和北斗B1 频点(1.562GHz) 的锥台共形水平全向圆极化微带天线阵。采用HFSS 软件仿真,比较分析了锥台共形对贴片天线阵单元S11 、轴比、 增益等参数带来的影响,通过对辐射贴片尺寸调整,改善其圆极化性能,提高了圆极化增益。加工实物天线阵样机, 测试结果表明,该天线阵在1.556 ~1.578 GHz 频段内S11<=-10dB,在GPS L1 频点和北斗B1 频点处,水平全向增益 最大值分别为2.08dB 和1.19dB,增益不圆度小于2dB,实测结果证明该天线具有良好的水平全向圆极化辐射性能。     

合作创新,加速中国卫星导航定位产业化进程——北斗星通、NovAtel联合推出BDNAV GNSS产品

2006年3月底,世界卫星导航定位领域的领先者——加拿大NovAtel公司,其最新推出的第五代卫星定位接收板卡——OEMV及接收机将在全球同步上市。该板卡及接收机具有72个通道,最高采样率可达100Hz,能接收GPS／GLONASS的L1／L2信号以及最新的GPS L2C和L5信号,是世界上最先进的卫星导航定位接收产品。     

一种小型化宽频带卫星导航终端天线的设计

研究了一种小型化宽频带交叉偶极子结构卫星导航终端天线。天线结构由交叉偶极子臂、耦合贴片和侧面开斜槽的反射腔组成,反射腔的侧面斜槽可调节电流分布,实现了天线宽阻抗带宽、宽轴比带宽和尺寸的小型化。测量结果表明, S11 ≤-10 dB 阻抗带宽实测为0.96~2.12 GHz,轴比≤3 dB 的圆极化带宽为1.06~1.84 GHz,在北斗卫星导航系统B1、B2、B3 频段中心频率点的实测增益分别为6.07 dBi、5.25 dBi、6.2 dBi。该天线频带宽、结构简单,不需要复杂的圆极化馈电网络,适合批量生产。     

合作创新，加速中国卫星导航空位产业化进程——北斗星通、NovAtel联合推出BDNAV GNSS产品

2006年3月底．世界卫星导航定位领域的领先者——加拿大NovAtel公司．其最新推出的第五代卫星定位接收板卡——OEMV及接收机将在全球同步上市。该板卡及接收机具有72个通道．最高采样率可达100Hz．能接收GPS／GLONASS的L1/L2信号以及最新的GPS L2C和L5信号．是世界上最先进的卫星导航定位接收产品。     

卫星导航接收机系统中的多层圆极化微带天线设计

卫星导航接收机系统有时需要在较小的区域中放置多个不同频率的圆极化接收天线。通过研究并设计出一种GPS的L1和L2双频点双层叠放圆极化天线,可以在很大程度上节约空间。该天线上下层是两个独立的单馈点天线,可以分别在L1和L2频段独立工作,分别为右旋圆极化和左旋圆极化,可作接收天线和发射天线。天线由厚度为4 mm的复合材料加工而成,调试和组装均比较方便。经过仿真分析优化,设计的天线增益较高,极化特性优良,带宽满足要求,完全适合于卫星导航接收机系统的应用。     

基于TSMC 0.18μm RF CMOS工艺的1.2 GHz LNA的设计和仿真

针对射频接收机芯片中的低噪声放大器(Low-Noise Amplifier,LNA)电路在工作时要求拥有更小的噪声系数和更好的隔离度等问题,采用TSMC 0.18μm RF CMOS工艺结合共源共栅结构设计了一款低噪声放大器,在导航接收机中主要用来接收GPS L2频段信号和BDS B2频段信号。通过对器件尺寸的计算和选择,使得电路具有良好的噪声性能及线性度。利用Cadence软件中Spectre对所设计的电路进行仿真。得到仿真结果为:LNA在1.8 V电源电压下,功耗为4.28 mW,功率增益为18.51 dB,输入回波损耗为38.67 dB,输出回波损耗为19.21 dB,反向隔离度S_(12)为-46.91 dB,噪声系数(Noise Figure,NF)为0.41 dB,输入1 dB压缩点为-11.70 dBm,输入三阶交调点为-1.50 dBm。     

电小尺寸锥台上双馈圆极化共形微带天线阵设计

在电小尺寸锥台上,设计并实现一款锥台共形水平全向双馈圆极化微带天线阵。该天线的工作频率覆盖GPS L1频点(1.575 GHz)和北斗导航系统B1频点(1.562 GHz)。基于HFSS软件仿真,分析了锥台共形对天线阵单元的S11、轴比和增益等参数带来的影响,通过调整辐射贴片尺寸,减小了锥台共形对天线的影响,改善了圆极化性能,提高了天线的圆极化增益。加工天线阵并进行测试,测试结果表明,该天线阵在1.55～1.60 GHz频段内,S11参数≤-10 dB,在GPS L1频点和北斗B1频点,水平全向增益最大值达到了1.73 dB,1.25 dB,增益不圆度≤2.5 dB,实测结果表明该天线具有良好的水平全向圆极化辐射性能。     

一种多模式低噪声放大器的设计

基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺,采用可重构结构,设计了一种应用于北斗、GPS导航系统接收机的可切换双频段低噪声放大器。采用Cadence Spectre RF仿真器进行仿真和验证。结果表明,在1.2 GHz频段,该放大器的增益为17.6 dB,噪声系数为2.8 dB,S11为-11.1 dB,S22为-11.3 dB;在1.57 GHz频段,该放大器的增益为15.1 dB,噪声系数为2.98 dB,S11为-11.7 dB,S22为-10.6 dB。芯片尺寸仅为1 260 μm×844 μm。在1.8 V供电电压下,直流功耗仅为28.8 mW。     

S频段GNSS信号兼容性及性能分析

随着全球导航卫星系统（GNSS）的建设和发展,L频段的信号越来越拥挤．扩展新的频率资源迫在眉睫。S频段（2483．5-2500MHz）与其他频段相比,更易于实现移动通信和导航定位服务的融合．S频段和L频段的复用能够提高接收机的电离层校正能力。从而提高卫星导航系统的定位授时能力：S频段和L频段的联合定位更加有益于整周模糊度的求解．可以提高精密单点定位的鲁棒性和精度。最小频移键控（MSK）调制方式具有包络恒定、相位连续、功率谱旁瓣衰减快等特点,并且实现简单．易与二进制偏移载波（BOC）调制方式相结合,非常适用于带宽窄且兼容性要求高的S频段。本文评估了北斗二号在S频段采用MSK-BOC调制信号时与S频段中的北斗一号、Globalstar系统之间的干扰．分析了其码跟踪误差和多径误差包络,论证了其在兼容性和跟踪精度方面的优越性．研究结果对我国北斗二号S频段信号体制设计和工程实现具有定的参考价值。     

Maxim推出业界第一款通用的、单芯片GNSS接收器MAX2769

Maxim推出业界第一款通用的、单芯片全球导航卫星系统(GNSS)接收机MAX2769,可用于GPS(L1 C/A码和P码)、伽利略以及GLONASS导航卫星系统.该接收器集成了完整的接收链路,包括LNA,因此无需外部LNA,可实现1.4 dB的总级联噪声系数(NF).     

侧面加载金属带的宽频带卫星导航天线

文中提出了一种应用于卫星导航的宽频带天线,其由一对交叉偶极子臂、侧面加载金属带和底部接地面组成.采用侧面加载金属带可以有效提升轴比（axial ratio,AR）带宽和阻抗带宽,并且有效减小天线尺寸.实测结果表明|S11|≤-10 dB的阻抗带宽为1.06～2.01 GHz,AR≤3 dB的AR带宽为1.11～1.95 GHz,在北斗B1、B2和B3中心频率处的增益分别为4.62 dBi、5.34 dBi和5.21 dBi.本文提出的交叉偶极子天线不需要复杂的馈电网络,具有天线结构简单、体积小、工作频带宽等优势,可较好地应用于北斗卫星导航终端设备中.