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GPS接收机射频前端电路原理与设计
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文章来源: 电子技术应用
文章作者: 高洪民 费元春
发布时间: 2006-06-12
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3 GPS接收机天线单元
天线单元的主要功能是接收空中GPS卫星信号，从而为接收机射频前端提供较为纯净的完整卫星信号。在接收机设计中，当两个单元电路级联时（如图3所示），如果第一、二级单元电路的噪声系数和额定功率增益分别为F1、F2和G1、G2，其带宽均为Bn；设级联电路的总噪声系数为Fo，则其实际输出的额定噪声功能No为：
No=kT0BnG1G2Fo (10)
由于No由两部分组成，即：
No=No12+ΔN2 (11)
其中No12是由于第一级单元电路的噪声在第二级单元电路输出端呈现的额定噪声功率，ΔN2是由于第二级单元电路所产生的噪声功率，且
No12=kToBnG1G2F1 (12)
ΔN2=kToBnG2(F2-1) (13)
将式（12）、（13）代入式（11），则
No=kToBnC1C2Fo
=kToBnG1G2F1+kToBnG2(F2-1) (14)
化简式（14），得到两级单元电路级联后的总噪声系数为：
Fo=F1+(F2-1)/G1 (15)
同理可得，n级单元电路级联时的总噪声系数为：
Fo=F1+(F2-1)/G1+(F3-1)/(G1G2)+Λ+(Fn-1)/(G1G2ΛGn-1) (16)
可见，GPS接收机中各级单元电路的内部噪声对级联后总噪声系数的响应有所不同，级数越靠前的单元电路的噪声系数对总噪声系数的影响越大。因此，总噪声系数主要取决于最前面几级单元电路的噪声系数，其中天线热噪声对接收机性能影响最大，故设计时采用接收天线、射频频段选择带通滤波器及高频低噪放（LNA）等器件组成天线单元（如图4所示）。天线单元采用DC 5V供电，其中LNA采用高增益、低噪声、高频放大器MAAM12021，其增益高达21dB、噪声系数低于1.55dB，有利于降低GPS接收机的总噪声系数；其工作频段处于1.5～1.6GHz，适合于C/A码GPS接收机的频带需求，可满足高增益和低噪声系数的性能指标要求。
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