基于MAX2769的软件GPS接收机射频前端设计

与传统的硬件接收机相比较，软件GPS接收机需要获取中频采样数据。采样数据的获取一般有两种途径，一种是通过硬件模拟或硬件直接接收卫星信号，另一种是通过软件模拟产生信号[1]。软件方式可以应用在对算法的研究上，然而在实时接收机中，设计低成本、高性能的前端放大器是最直接有效的方式。
　MAX2769是业内第一款通用的GNSS接收机芯片，它,不但可以用于GPS还可以应用于Galileo，GLONASS导航卫星系统。
　MAX2769采用Maxim公司的低功耗工艺技术，该器件集成了完整的接收机链路，包括双输入低噪声放大器（LNA）以及混频器（MIXER）、镜像抑制滤波器(IRF)、可编程增益放大器（PGA）、VCO、N分频频率合成器、晶体振荡器以及多位ADC。MAX2769所具有的高集成度使其省去了有源天线应用中所需的外部LNA以及外部IF声表面波滤波器。因此，该器件仅需少量外部元件，即可构建完整的低成本GPS接收机方案,实现低达1.4 dB的噪声系数。
　MAX2769集成的?撞-?驻N分频频率合成器可实现±40 Hz精度的中频编程，从而与主机系统所提供的任意基准或晶体频率配合工作。集成的ADC输出可以同时为I和Q通道输出一个或两个量化位或者为I通道输出三个量化位。输出数据采用CMOS或受限的差分逻辑电平。MAX2769适合汽车导航、资产跟踪、蜂窝手持设备、便携式导航设备(PND)、数码相机、笔记本电脑等。通过外围电路的扩展，MAX2769芯片可以扩展成USB输出。
1 GPS信号的构成
GPS的信号由三部分组成： 载波、导航数据和扩频序列。载波即为GPS卫星L波段上的两个无线电频率，包括链路L1和L2，其中心频率如下：
L1:f_L1=1 575.42 MHz
L2:f_L2=1 227.60 MHz
导航数据包含卫星轨道的相关信息,比特流为50 b/s，扩频序列是由伪随机序列组成的一组码，包括粗捕获码(C/A)和加密精确码((P(Y))。C/A为速率为1.023 MHz的二相调制信号，主瓣两个零值之间为2.046 MHz，C/A可由多位移位寄存器产生,由于C/A码有很好的自相关性，所以可以用它来搜索卫星信号。
L1上的信号可以表示为：

Ap是P码的振幅，P(t)为P码的相位，D(t)表示数据码，f1表示L1的频率，Ac是C/A码的振幅，C(t)表示C/A的相位。
GPS系统属于简单的扩频通信系统。首先，将50 bps的导航数据重复20次产生1 000 b/s的数据流,然后C/A扩频，这样，就产生了1.023 Mb/s的基带信号。事实上，接收机接收到的来自卫星的信号是被完全淹没在接收机的噪声当中，热噪声功率为：

卫星信号的功率约为-160 dB，显然，热噪声功率大于接收机卫星信号的功率，因此，卫星信号不能从频谱分析仪上直接观察到，但通过解扩，接收机总增益可以将淹没于噪声的导航信号恢复出来。
2 GPS L1前端构成
射频前端主要包括带通滤波器(BPF)、LNA、混频器/振荡器和ADC，图1是GPS L1的前端示意图[2]。

带通滤波器是一个频率选择性器件，只允许某些频率通过并使其他频率成份衰减。
混频器/振荡器的功能是把输入的1 575.42 MHz 的RF载波转换到更低的中频(IF)上，同时不改变调制信号的结构。其原理如图2所示。