多模多频GNSS接收机射频前端芯片系统级设计

论文摘要

全球导航卫星系统（GNSS）具有全天候的定位导航、高精度的授时校频、自动化和高效率的精密测量等多方面的强大功能,已经逐渐发展成为一个全球性的、多领域的高新技术产业。以全球定位系统（GPS）为代表的GNSS正在不断发展完善,传统的单一模式单一频率接收机越来越不能满足精度需求,如何将其它GNSS系统与GPS组合起来实现更稳定、更可靠、更安全的高精度定位和实时导航定位,成为当今研究的热点问题。因此,多模多频GNSS接收机的研究具有重要的意义。本文主要以GPS、GLONASS和Galileo系统为例,研究多模多频GNSS接收机射频前端芯片系统级设计。射频前端芯片可切换接收三种模式,且任一模式下都可同时接收两个频带信号,具体包括GPS L5/L1、GLONASS L2/L1和Galileo E5a/E2-L1-E1。本文采用二次变频结构（GPS/Galileo模式下低中频为27.5 MHz,GLONASS模式下为21 MHz）,经组合和多相滤波器分别实现信号分离和抑制镜像。频率综合器部分使用同一PLL,其中GPS和Galileo模式下由同一整数分频器实现,GLONASS模式下由小数分频器实现。二次变频的本振信号由PLL的输出信号经整数分频得到。本文确定了多模多频GNSS接收机射频前端芯片的主要系统指标,包括增益、噪声系数、动态范围、相位噪声、镜像抑制等,使用ADS仿真软件对系统进行建模和仿真,验证结果表明各项系统指标都满足设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 GNSS
• 1.1.1 GPS
• 1.1.2 GLONASS
• 1.1.3 Galileo
• 1.1.4 Compass
• 1.1.5 IRNSS
• 1.2 GNSS 接收机国内外发展现状和趋势
• 1.2.1 课题研究背景
• 1.2.2 国内发展现状和趋势
• 1.2.3 国外发展现状和趋势
• 1.3 本课题研究目标
• 1.4 本文组织结构
• 1.5 小结
• 第二章 无线接收机射频前端芯片设计的基本理论
• 2.1 无线接收机射频前端系统结构
• 2.1.1 超外差接收机结构
• 2.1.2 直接变频（零中频）结构
• 2.1.3 低中频结构
• 2.1.4 带通采样结构
• 2.1.5 小结
• 2.2 噪声因子和噪声系数
• 2.2.1 单级噪声因子和噪声系数
• 2.2.2 级联噪声因子和噪声系数
• 2.3 灵敏度
• 2.4 非线性系统
• 2.4.1 增益压缩和减敏
• 2.4.2 互调特性
• 2.4.3 交调特性
• 第三章 GNSS 接收机射频前端芯片整体性能参数设计
• 3.1 GNSS 卫星导航信号
• 3.1.1 GPS 信号特性
• 3.1.2 GLONASS 信号特性
• 3.1.3 Galileo 信号特性
• 3.2 GNSS 接收机结构
• 3.2.1 接收信号选择
• 3.2.2 一般接收机系统结构
• 3.2.3 一种多频接收机系统结构
• 3.2.4 本文接收机系统结构
• 3.3 GPS 接收机系统整体性能指标
• 3.3.1 总增益
• 3.3.2 增益动态范围
• 3.3.3 灵敏度和噪声性能
• 3.3.4 镜像抑制
• 3.3.5 滤波器滤波特性
• 3.3.6 相位噪声
• 3.3.7 ADC 量化位数
• 3.4 小结
• 第四章 GNSS 接收机射频前端芯片各模块指标分配
• 4.1 增益、NF 和线性度
• 4.2 射频和高中频部分
• 4.3 低中频部分
• 4.4 小结
• 第五章 GNSS 多模多频接收机射频前端系统级仿真
• 5.1 接收机频谱分析
• 5.2 接收机NF 和增益分布
• 5.3 接收机线性度
• 5.4 小结
• 第六章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文