基于GP2010的移动GPS射频前端设计

MHz，同时对带外信号至少要求20 dB 的衰减。第二级中频滤波器的电路原理图如图2 所示。

图2   第二级中频滤波器电路示意图

2   GPS 射频前端实际电路板

设计成功的GPS 射频前端实物如图3 和图4 所示。该电路扳的接口共有4 个，分别为: 电源接口、RF输入接口、中频输出接门以及基带处理器连接接口。各端口描述如下。

( 1) 电源接口: 外接5 V 的直流电压，经LM1117电源模块输出给GP2010 及天线3.3 V 的工作电压。

( 2) RF 输入接口: 接前面设计的有源天线。

( 3) 中频输出接口: 该接口输出4.309 MHz 的模拟中频信号，其直流偏置电压约为1. 7 V。

( 4) 基带处理器连接接口: 该接口有14 个管脚，该端口主要输出量化的数字中频信号以及其他控制信号,同时，5.714 MHz 的采样信号也通过该端口进入GP2010。

图3   接收机前端电路板( 正面)

图4   接收机前端电路板( 底面)

3   前端测试结果与分析

为了定性了解所设计的GPS 射频前端性能，需要对其进行主要指标测试，包括下面几个部分: 一为输入端口驻波比测试; 二为射频前端变频能力测试; 三为射频前端整体增益测试; 四为射频前端整体噪声系数测试。但是由于实验室的实验设备有限，所以只对电路板的前端变频能力和整体增益进行测试，下面分别给出测试平台结构及测试结果。

3. 1   射频前端变频能力测试

通过GT 201 扫频仪输出一个正弦信号，用AT6030D 频谱分析仪测量各级的输出频率。由于扫频仪比较难调出一个精确的1 575. 42 MHz 的信号，只能调出附近值，本次实验输出信号频率为1 575.25 MHz。

射频信号经过第一级混频器和1 400 MHz 的本振信号进行混频，输出的第一中频理论值应为175. 25 MHz,实际测量值为175. 57 MHz，可以看出测量值和理论值基本上差不多。第一中频信号进入第二级混频器，本振信号为140 MHz，第二中频理论值应为35. 57 MHz，实测值也是35. 57 MHz。第二中频再进入第三级混频器，第三级混频的本振信号为31. 11 MH z，那么第三中频输出的理论值为4. 46 MHz，实测为4. 42 MHz，各级频率如表1 所示。

表1   各级频率理论值和实测值

3. 2   增益测试

由于该射频前端的射频输入端口阻抗为50Ω，而GP2010 的模拟中频输出端口的阻抗非50Ω，为1 000 Ω 。因此，增益的大小只能通过电压的增益来判断。输入射频信号由信号发生器输出，如图5 所示，中频模拟信号的输出幅度由DS1102CA 示波嚣进行测量，如图6 所示。通过对比射频输入信号和中频输出信号的电压幅度可以得到整个前端的增益。

图5   射频输入信号

从图5 可以看出，GPS 射频前端的信号功率为- 90 dBm，转化为电压是7. 07 uV 。由图6 示波器测试得到的射频前端中频输出端口波形可以看出，此时的信号幅度为22 mV，通过计算信号前后的电压增益，可知前端的整体增益大致为70 dB。如果再加上整个射频电缆的损耗，那么整个前端的增益差不多为72 dB。

图6  中频信号输出

4   结  语

该设计对硬件电路板、测试过程以及结果进行了分析，主要测试了变频结果和整体增益大小，从测试结果可以得出: 设计得到的GPS 射频前端可以比较好地完成下变频，而对于放大部分，由于实验仪器的限制，只能测试到72 dBm，这些宝贵的数据，对于进一步对GPS前端系统的研究将起到重要的作用。