[實用新型]一種低功耗的全球導航系統(tǒng)雙通道射頻接收機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120229728.3
• 申請日: 2011-07-01
• 公開（公告）號: CN202182942U
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發(fā)明（設計）人: 倪文海;韓業(yè)奇;徐文華
• 申請（專利權）人: 上海迦美信芯通訊技術有限公司
• 主分類號: G01S19/13
• 分類號: G01S19/13;G01S19/22
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;張妍

技術領域

本實用新型涉及一種無線通訊領域的射頻芯片，特別涉及一種低功耗的適用于全球導航系統(tǒng)（GNSS）的雙通道射頻接收機。

背景技術

全球導航定位系統(tǒng)（GPS）已經廣泛應用于車載導航、車輛跟蹤、時間同步、測量測繪、船只或車輛監(jiān)控、地理數(shù)據采集、航天工業(yè)等等。到目前為止，導航定位系統(tǒng)最大和最多的用戶是車載和手持導航。在手持導航儀（PND，Portable?Navigation?Device）或類似的應用中，由于整個導航儀通過電池供電，所以針對這種應用，導航系統(tǒng)的芯片功耗有著特殊的意義：功耗越低，使用的時間就越長。目前在市場上，像美國的SiRF公司，加拿大的SiGe公司和美國的MAXIM公司都已經有了很成熟的導航射頻芯片，其產品多數(shù)用SiGe工藝來設計和制作，以達到低功耗，高性能的目的。

如圖1所示，在該些采用傳統(tǒng)的低中頻導航射頻接收機的系統(tǒng)架構中，1575.42MHz的導航GPS射頻調制信號，通過天線（未畫出）被接收到射頻的信號通道中，通過前端的低噪聲放大器1（LNA）進行放大。為了過濾掉鄰近的手機或別的通訊干擾信號，經放大的射頻RF信號需要輸出到芯片外，由片外聲濾波器2（SAW?FILTER）進行濾波處理；再接回到片內的射頻預放大器3（RFA）作進一步放大后，輸出到正交下變頻器4和5（MixerI，MixerQ）進行射頻RF到中頻IF的下變頻轉換。為了便于說明，我們以單位頻率f₀=1.023MHz來計算射頻（1540f₀）和中頻頻率。在導航射頻芯片中，主流的中頻頻率是4f₀。中頻濾波器6（IF?Filter）對中頻信號進行信道選擇，過濾出在帶寬內需要被解調的中頻信號，帶寬外的任何信號或噪聲可以得到充分的過濾。導航GPS的帶寬是2f₀，一般中頻濾波器的帶寬比2f₀稍高。此中頻信號經可調增益放大器7（VGA）放大后，提供適度的信號強度給模數(shù)轉換器8（ADC），從而把中頻模擬信號轉換成包含極性SIGN及幅度MAG的兩位數(shù)字信號，最后這些數(shù)字信號被輸出至數(shù)字基帶（未畫出）做后續(xù)的信號處理。在低中頻導航射頻接收機系統(tǒng)架構中，因為射頻芯片需要獨立成為一顆單芯片，所以模數(shù)轉換器8輸出的幅度MAG信號還通過可調增益放大器控制電路9（VGA?Controller）反饋到可調增益放大器7，用作其信號強度的檢測，以使該可調增益放大器7能為模數(shù)轉換器8提供恒定的信號輸出。

其中，進行射頻RF至中頻IF下變頻的正交下變頻器4和5，其本振是由頻率綜合器來提供的。無論是整數(shù)分頻頻率綜合器（Integer-NRFPLL）還是小數(shù)分頻頻率綜合器（Fractional-N?RFPLL），頻率綜合器鎖相環(huán)（RFPLL）一般包含由鑒頻鑒相器12（PFD）、電荷泵13（CP）、環(huán)路濾波器14（LPF）、壓控振蕩器15（VCO）、一組分頻模塊連接形成的反饋回路。其中，鑒頻鑒相器12，將反饋信號與一個標準參考時鐘（導航射頻芯片一般用16f₀）進行比較；由該比較結果控制，所述電荷泵13對環(huán)路濾波器14進行充電或放電，使環(huán)路濾波器14輸出過濾后的直流電壓，對壓控振蕩器15的頻率進行控制。壓控振蕩器15產生的本振頻率，經由二分頻器16（DIV2）、預分頻器17（Prescaler）、反饋分頻器18（Feedback?Divider）的分頻處理后，反饋輸出到鑒頻鑒相器12；當反饋的頻率和參考的標準頻率相等的時候，鑒頻鑒相器12控制該頻率綜合器鎖相環(huán)鎖定，此時壓控振蕩器15所輸出的本振頻率就是參考時鐘的N倍（倍數(shù)N由所述若干分頻模塊16、17、18配合決定）。由于導航射頻芯片主流的系統(tǒng)架構都選擇兩倍頻的壓控振蕩器頻率，即2×1536f₀，因此壓控振蕩器15的輸出經由二分頻器16分頻獲得正交本振LOI和LOQ，分別輸出至所述正交下變頻器4和5。

一般來說，為了滿足導航射頻芯片對頻率的高精度要求，由片外的溫補的晶振（TCXO，未畫出）提供的時鐘信號（TCXO_IN），經過時鐘隔離放大器10（CLK?BUF）的整形后，輸進頻率綜合器鎖相環(huán)（RFPLL）作為標準參考時鐘。與此同時，時鐘隔離放大器10輸出的這個時鐘也提供給模數(shù)轉換器8作為其采樣時鐘。該采樣時鐘最終還經過另外一個時鐘隔離放大器11（CLK?BUF）的整形，輸出到片外的導航基帶芯片作數(shù)據采樣的同步。