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GNSS接收机CMOS射频前端芯片系统级设计

王静  
【摘要】: 以全球定位系统(GPS)为代表的全球导航卫星系统(GNSS)应用产业已经逐渐发展成为一个全球性的、多领域的高新技术产业。GNSS产业应用的不断扩展和市场的不断扩大使得市场对GNSS接收机的需求不断扩大。射频前端芯片作为GNSS无线接收机中的一个重要组成部分,其自主产权化对于我国建立完善的GNSS产业链具有重要的意义。 本文主要以GPS全球定位系统为例,研究GPS接收机射频前端芯片系统级设计。射频前端的功能主要是对GPS接收机天线端接收到的微弱信号进行放大、下变频、滤波和量化,提供GPS基带芯片正常工作所需要的中频数字信号。同其它无线通信系统不同的是,迄今为止还没有对于GPS系统指标精确、完整的描述。因此GPS接收机射频前端芯片的系统级设计对GPS接收机整体设计和电路设计都具有指导意义。 本文的主要目标是设计具有通用性、低功耗、高集成度的GNSS接收机射频前端芯片系统结构,主要工作是通过研究GPS系统,基于接收到的GPS射频信号和基带芯片所需的中频信号特性,确定GPS接收机射频前端芯片的整体性能要求,并根据所采用的SMIC 0.18um CMOS工艺的性能特点,确定射频前端芯片采用中频频率为4.092MHz的低中频接收机结构。本文确定了GPS接收机射频前端的主要性能参数,包括最大增益、增益动态范围、噪声系数、镜像抑制比、中频滤波器特性、相位噪声和ADC量化位数等关键性能指标。在此基础上,分配了射频前端各电路模块的性能指标,并确定了镜像抑制模块采用两级RC无源多相滤波器,可以在2MHz带宽内实现20dB镜像抑制比。并且,本文通过ADS对所设计的GPS接收机射频前端芯片结构和系统指标进行了系统级仿真,验证了设计。


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