[实用新型]一种低功耗的全球导航系统双通道射频接收机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种无线通讯领域的射频芯片，特别涉及一种低功耗的适用于全球导航系统（GNSS）的双通道射频接收机。

背景技术

全球导航定位系统（GPS）已经广泛应用于车载导航、车辆跟踪、时间同步、测量测绘、船只或车辆监控、地理数据采集、航天工业等等。到目前为止，导航定位系统最大和最多的用户是车载和手持导航。在手持导航仪（PND，Portable Navigation Device）或类似的应用中，由于整个导航仪通过电池供电，所以针对这种应用，导航系统的芯片功耗有着特殊的意义：功耗越低，使用的时间就越长。目前在市场上，像美国的SiRF公司，加拿大的SiGe公司和美国的MAXIM公司都已经有了很成熟的导航射频芯片，其产品多数用SiGe工艺来设计和制作，以达到低功耗，高性能的目的。

如图1所示，在该些采用传统的低中频导航射频接收机的系统架构中，1575.42MHz的导航GPS射频调制信号，通过天线（未画出）被接收到射频的信号通道中，通过前端的低噪声放大器1（LNA）进行放大。为了过滤掉邻近的手机或别的通讯干扰信号，经放大的射频RF信号需要输出到芯片外，由片外声滤波器2（SAW FILTER）进行滤波处理；再接回到片内的射频预放大器3（RFA）作进一步放大后，输出到正交下变频器4和5（MixerI，MixerQ）进行射频RF到中频IF的下变频转换。为了便于说明，我们以单位频率f₀=1.023MHz来计算射频（1540f₀）和中频频率。在导航射频芯片中，主流的中频频率是4f₀。中频滤波器6（IF Filter）对中频信号进行信道选择，过滤出在带宽内需要被解调的中频信号，带宽外的任何信号或噪声可以得到充分的过滤。导航GPS的带宽是2f₀，一般中频滤波器的带宽比2f₀稍高。此中频信号经可调增益放大器7（VGA）放大后，提供适度的信号强度给模数转换器8（ADC），从而把中频模拟信号转换成包含极性SIGN及幅度MAG的两位数字信号，最后这些数字信号被输出至数字基带（未画出）做后续的信号处理。在低中频导航射频接收机系统架构中，因为射频芯片需要独立成为一颗单芯片，所以模数转换器8输出的幅度MAG信号还通过可调增益放大器控制电路9（VGA Controller）反馈到可调增益放大器7，用作其信号强度的检测，以使该可调增益放大器7能为模数转换器8提供恒定的信号输出。

其中，进行射频RF至中频IF下变频的正交下变频器4和5，其本振是由频率综合器来提供的。无论是整数分频频率综合器（Integer-NRFPLL）还是小数分频频率综合器（Fractional-N RFPLL），频率综合器锁相环（RFPLL）一般包含由鉴频鉴相器12（PFD）、电荷泵13（CP）、环路滤波器14（LPF）、压控振荡器15（VCO）、一组分频模块连接形成的反馈回路。其中，鉴频鉴相器12，将反馈信号与一个标准参考时钟（导航射频芯片一般用16f₀）进行比较；由该比较结果控制，所述电荷泵13对环路滤波器14进行充电或放电，使环路滤波器14输出过滤后的直流电压，对压控振荡器15的频率进行控制。压控振荡器15产生的本振频率，经由二分频器16（DIV2）、预分频器17（Prescaler）、反馈分频器18（Feedback Divider）的分频处理后，反馈输出到鉴频鉴相器12；当反馈的频率和参考的标准频率相等的时候，鉴频鉴相器12控制该频率综合器锁相环锁定，此时压控振荡器15所输出的本振频率就是参考时钟的N倍（倍数N由所述若干分频模块16、17、18配合决定）。由于导航射频芯片主流的系统架构都选择两倍频的压控振荡器频率，即2×1536f₀，因此压控振荡器15的输出经由二分频器16分频获得正交本振LOI和LOQ，分别输出至所述正交下变频器4和5。

一般来说，为了满足导航射频芯片对频率的高精度要求，由片外的温补的晶振（TCXO，未画出）提供的时钟信号（TCXO_IN），经过时钟隔离放大器10（CLK BUF）的整形后，输进频率综合器锁相环（RFPLL）作为标准参考时钟。与此同时，时钟隔离放大器10输出的这个时钟也提供给模数转换器8作为其采样时钟。该采样时钟最终还经过另外一个时钟隔离放大器11（CLK BUF）的整形，输出到片外的导航基带芯片作数据采样的同步。