GP2015中文翻譯

1、GPS接收機(jī)的射頻前端卓聯(lián)半導(dǎo)體公司 美國(guó)摘 要 GPS 接收機(jī)的硬件部分包括射頻前端、基帶處理器和外圍芯片。射頻前端包括從天線到數(shù)字處理器之間的所有部件， 基帶處理器則包括了相關(guān)器單元和嵌入式處理器單元， 而外圍芯片則為各種存儲(chǔ)器和通信接口，GP2015是卓聯(lián)半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的超小型射頻前端器件。 1. 引言 GP2015 是應(yīng)用于GPS接收機(jī)的小型射頻前端芯片，它與GP2010射頻前端芯片的性能相同，但用 TQFP 封裝，適合于體積要求比較小的GPS 接收機(jī)的設(shè)計(jì)。GP2015 將天線接收到的且通過(guò)低噪聲放大器的 1575.42MHz 信號(hào)經(jīng)過(guò)三級(jí)變頻變到中頻 4.309MHz，得到2位的數(shù)

2、據(jù)流。GP2015正常工作時(shí)需要有源天線增益大于+16dB。GP2015有很多特定的功能，包括一些特殊的使用、安裝與調(diào)試。 GP2015的中頻濾波器在片外，分別由一個(gè)157.42MHz濾波器和一個(gè)35.42MHz 濾波器組成，包含在 VCO（壓控振蕩器）中的片上鎖相環(huán)用于產(chǎn)生一個(gè)本地的振蕩頻率來(lái)提供給混頻器，它的參考信號(hào)是來(lái)自溫度補(bǔ)償晶振（TCXO）電路的10.000MHz。2 .GP2015基本結(jié)構(gòu) GP2015有48個(gè)引腳，采用TQFP封裝。其引腳和功能如圖：器件圖引腳標(biāo)號(hào)2.1 引腳功能介紹：1. IFOutput:IF測(cè)試引腳輸出。用于連接到第3階段輸出的A/D轉(zhuǎn)換器之前。2. PLL

3、 Filter 1:鎖相環(huán)濾波器1引腳。需要連接到偏置網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的芯片上的VCO。同時(shí)外接到一個(gè)外部鎖相環(huán)環(huán)路濾波器上。3. PLL Filter 2:鎖相環(huán)濾波器2引腳。內(nèi)連接到變?nèi)荻O管芯片上的VCO。同時(shí)外接到一個(gè)外部鎖相環(huán)環(huán)路濾波器上。4、6. VEE (OSC):負(fù)電源電壓接到芯片上的VCO。5. VCC (OSC):正電源電壓接到芯片上的VCO。7. VEE (REG):接負(fù)電源到VCO的調(diào)節(jié)器，還必須要連接到GND。8. PRef：上電復(fù)位參考輸入。PREF輸入電壓超過(guò)+1.21 V時(shí)，片上比較器產(chǎn)生一個(gè)邏輯高電平。 9 Preset:上電復(fù)位輸出。一個(gè)TTL兼容的輸出上電復(fù)位控制。

4、甚至當(dāng)芯片被斷電，此輸出仍然是積極的。10. VEE (IO):負(fù)電源的數(shù)字接口。11. CLK:相關(guān)芯片的采樣時(shí)鐘輸入。TTL兼容的輸入（使用工作在5.714MHzGP2021相關(guān)設(shè)備），在CLK信號(hào)的上升沿，用于時(shí)鐘MAG與SIGN輸出鎖存器。12/13. N/C不連接。14. MAG :幅度輸出的比特?cái)?shù)據(jù)。TTL兼容的信號(hào)，代表混合中頻信號(hào)。是來(lái)自于芯片上的2位的A/D的轉(zhuǎn)換器，與CLK輸入時(shí)鐘信號(hào)同步。15. SIGN：符號(hào)位位數(shù)據(jù)輸出。TTL兼容的信號(hào)，代表混合極性下來(lái)的中頻信號(hào)。是來(lái)自于芯片上的2 位的A/D轉(zhuǎn)換器，與CLK輸入時(shí)鐘信號(hào)同步。16. OPClk- 40MHz的時(shí)鐘輸

5、出 - 反相。一側(cè)的均衡的差分輸出時(shí)鐘，與相反極性引腳17 - OPClk+一起用于驅(qū)動(dòng)主時(shí)鐘信號(hào)所在相關(guān)芯片。17. OPClk+ 40MHz的時(shí)鐘輸出 正相。平衡差分輸出時(shí)鐘設(shè)置，與極性相反的引腳16 OPClk一起用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)主相關(guān)器芯片內(nèi)的時(shí)鐘信號(hào)。18. VDD (IO):正電源的數(shù)字接口。19. PDn :掉電控制輸入。一個(gè)TTL兼容的輸入，當(dāng)設(shè)置為邏輯高電平，禁用所有的GP2015功能，除了上電復(fù)位模塊。以減少GP2015總功耗。如果不需要此功能，該引腳應(yīng)連接到0V（VEE/ GND）。20. TEST:測(cè)試控制輸入 - 禁用鎖相環(huán)。一個(gè)TTL兼容的輸入，當(dāng)設(shè)置為邏輯高電平，禁用

6、片上鎖相環(huán)，斷開(kāi)分壓VCO信號(hào)的相位檢測(cè)器。如果不需要功能，該引腳應(yīng)連接到0V（VEE/ GND）。21. LD PLL : 鎖定檢測(cè)輸出。一個(gè)TTL兼容的輸出，這表明如果PLL的相位鎖定PLL參考振蕩器。將成為邏輯高電平，僅實(shí)現(xiàn)鎖相。22. VEE (DIG) :接負(fù)電源到鎖相環(huán)，以及A/D轉(zhuǎn)換器23. AGC-:電容輸出 - 反相。從一個(gè)中頻AGC塊平衡的輸出到一側(cè)的第三階段中，與其中一個(gè)外部電容器連接以設(shè)置AGC的時(shí)間常數(shù)。24. AGC+:電容輸出 正相。從一個(gè)中頻AGC塊平衡的輸出一側(cè)的第三階段中，與其中一個(gè)外部電容器連接以設(shè)置AGC時(shí)間常數(shù)。25. N/C不連接。26. VCC (

7、DIG) :接正電源到鎖相環(huán)（PLL）和A/D轉(zhuǎn)換器。27. REF 2: 10.000MHZ PLL參考信號(hào)輸入。輸入外部產(chǎn)生的10.000MHZ參考信號(hào)應(yīng)是交流耦合，一個(gè)外部PLL參考頻率源（例如TCXO）的使用。如果沒(méi)有使用外部參考電壓時(shí)，此引腳上的組成部分芯片PLL參考振蕩器與一個(gè)外部10.000MHZ晶振連接。 28. REF 1 :PLL的參考振蕩器輔助連接。和引腳27（REF 2）結(jié)合使用，允許10.000MHZ。如果沒(méi)有外部晶振提供的鎖相環(huán)的參考信號(hào)使用外部PLL的參考頻率源（TCXO）。如果外部正在使用TCXO，該引腳不能連接。29.、35 VCC (RF): 接正電源中頻混

8、頻器到射頻輸入和第一階段。這兩個(gè)引腳在內(nèi)部連接，但必須同時(shí)連接到VCC外部，以保持到最低限度的串聯(lián)電感。30、 31、33、34 VEE (RF): 接負(fù)電源中頻混頻器的射頻輸入和第一階段。引腳在內(nèi)部連接，但必須全部連接為0V（VEE/ GND）外部，以保持一個(gè)最低限度的串聯(lián)電感。32. RF：射頻信號(hào)輸入。從天線段接受且經(jīng)過(guò)低噪聲放大器提供給GPS 射頻輸入以1575.42MHz的信號(hào)36 N/C不連接。37. O/P 1：第1階段混頻輸出175.42MHz - 反相。一個(gè)從第一級(jí)中頻混頻器均衡的輸出，與外部平衡175MHz的帶通濾波器的一個(gè)輸入端連接。需要通過(guò)外部直流偏置電感器連接到VCC

9、（RF） ， 它的值是依賴于使用的濾波器。38. O/P 1+：第1階段混頻輸出175.42MHz 正相。一個(gè)從第一級(jí)中頻混頻器中平衡的輸出，與外部平衡175MHz的帶通的第二輸入端濾波器連接。需要通過(guò)外部DC偏置電感器連接到VCC（RF） ，它的值是依賴在濾波器。39. VCC (2)：第二階段的正電源中頻混頻器。40. I/P 2：第二階段混頻器輸入175.42MHz - 反相。平衡輸入到第二級(jí)中頻混頻器中，與其中從所述外部175MHz時(shí)的平衡信號(hào)輸出帶通濾波器連接。41. I/P 2+：第二階段混頻器輸入175.42MHz 正相。平衡輸入到第二級(jí)的中頻混頻器，并以平衡信號(hào)輸出，與外部17

10、5MHz的帶通濾波器連接。42、43 VEE (IF)：接負(fù)電源到中頻混頻器，以及第三階段第二階段的中頻模塊。44. O/P 2-：第二階段混頻輸出35.42MHz - 反相。從第二級(jí)中頻混頻器的平衡輸出之一，與其中外部平衡35.42MHz帶通濾波器的一個(gè)輸入端連接。外部DC偏置需要通過(guò)一個(gè)電感連接到VCC。45. O/P 2+：第二階段混頻器輸出35.42MHz 正相。第二中頻混頻器，從第二級(jí)的平衡輸出，與其中的第二輸入端的外部平衡35.42MHz帶通濾波器連接。需要通過(guò)電感器連接到VCC外部偏置。46. VCC (3)：第三階段的正電源中頻混頻器。47 I/P 3：第三階段混頻輸入35.4

11、2MHz - 反相。到第三階段的平衡輸入IF混頻器中，與其中的一個(gè)從所述外部35.42MHz的平衡信號(hào)輸出之一的帶通濾波器連接。48. I/P 3+：第三階段混頻輸入35.42MHz 正相。平衡的輸入到第三級(jí)IF混頻器中，與其中第二平衡信號(hào)輸出外部35.42MHz帶通濾波器連接。 2.2 特點(diǎn)：超小型TQFP封裝。低工作電壓（3V - 5V）。低功耗 - 200mW的典型（3V電源）。C/ A代碼兼容。片上PLL包括完整的VCO。三重轉(zhuǎn)換接收器。表面貼裝48引腳四方扁平組件式封裝。符號(hào)和大小的數(shù)字輸出。兼容GP2021，GP4020相關(guān)器 。3 . GP2015的應(yīng)用3.1 GP2015的作用

12、GP2015接收由GPS衛(wèi)星發(fā)送的1575.42MHz信號(hào)，使用三下變頻并將其轉(zhuǎn)換到4.309MHz。以 4.309MHz采樣產(chǎn)生一個(gè)2位的數(shù)字輸出。接收機(jī)系統(tǒng)以 GP2015、GP2021 芯片組作為接收前端和相關(guān)器，GP2021 由時(shí)基產(chǎn)生電路、地址譯碼器、狀態(tài)寄存器及 12 通道獨(dú)立跟蹤模塊等組成。相關(guān)器還提供了一個(gè) 5.714MHz 時(shí)鐘給 GP2015，對(duì) GP2015 的4.309MHz 信號(hào)進(jìn)行采樣，得到 1.405MHz 的中頻數(shù)字信號(hào)。GPS L1信號(hào)通過(guò)一個(gè)接收天線和一個(gè)合適的低噪聲放大器。L1信號(hào)是經(jīng)過(guò)1.023MHz的偽隨機(jī)序列碼擴(kuò)頻，又經(jīng)過(guò)BPSK調(diào)制方式調(diào)制在157

13、5.42MHz。在天線處的信號(hào)電平大約是-130dBm，分布在一個(gè)2.046MHz的帶寬內(nèi)，所以信號(hào)埋在噪聲信號(hào)里。第二階段包含進(jìn)一步的增益和一個(gè)混頻器，最終給予的第二本地振蕩器信號(hào)的頻率在140 MHz，輸出中頻在35.42MHz。第二階段雙平衡混頻器集電極開(kāi)路輸出需要外部直流偏置到VCC。從第二階段中的信號(hào)通過(guò)一個(gè)外部過(guò)濾器與一個(gè)1dB帶寬為1.9MHz的的輸出濾波器。此濾波器是系統(tǒng)性能的關(guān)鍵，它相當(dāng)于一個(gè)SAW濾波器的作用（部件號(hào)SAFJA35M4WC0Z00），然后送入主頻放大器。AGC放大器和第三混頻器的本地振蕩器信號(hào)在31.111MHz。芯片上過(guò)濾后的第三混頻器提供過(guò)濾中心4.30

14、9MHz的中頻輸出，它具有1k輸出阻抗，其用于測(cè)試目的。所有信號(hào)內(nèi)的中頻放大器是差分濾波器，包括輸入和輸出。中頻信號(hào)輸出被饋送到一個(gè)2位的量化器，它提供符號(hào)和數(shù)值（MSB和LSB）輸出。數(shù)據(jù)控制的AGC環(huán)路， AGC時(shí)間常數(shù)是由一個(gè)外部電容器決定。符號(hào)和數(shù)值數(shù)據(jù)，即SIGN（引腳15）和MAG（引腳14），由采樣時(shí)鐘CLK的上升沿鎖存（引腳11），這通常是來(lái)自從相關(guān)的。GP2021提供了一個(gè)5.714MHz時(shí)鐘，集中在1.405MHz采樣。數(shù)字接口電路使用一個(gè)單獨(dú)的電源，VDD（IO），ON-CHIP鎖相環(huán)合成器通常會(huì)與該相關(guān)器之間的模擬和數(shù)字部分共享以減少串?dāng)_。完成芯片上的振蕩電路，分頻器，

15、相位檢測(cè)器，和外部環(huán)路濾波器元件。一個(gè)10.000MHZ鎖相環(huán)的參考頻率是所需的。實(shí)現(xiàn)連接外部10.000MHZ水晶的片上PLL的參考振蕩器。如下圖：GP2015與外部晶振的連接不過(guò)，在大多數(shù)應(yīng)用中，用戶將需要一個(gè)外部源，例如TCXO，提供更大的頻率穩(wěn)定度。外部參考電壓是交流耦合的給定值（引腳27）; REF（引腳28）應(yīng)開(kāi)路。本地振蕩器信號(hào)為1400MHz，140.0MHz和31.11MHz來(lái)自于1400MHz的合成器的輸出。合成器還提供了一個(gè)40 MHz的平衡差分輸出時(shí)鐘（引腳16及17），它可以用于時(shí)鐘的GP2021相關(guān)。時(shí)鐘是低電平差模信號(hào)，這有助于減少干擾電路的領(lǐng)域。 鎖相環(huán)鎖定檢測(cè)

16、輸出，LD（引腳21），提供為邏輯高電平時(shí)，鎖相環(huán)相位鎖定到10.000MHZ的參考信號(hào)。VCO的電源采用一個(gè)片上穩(wěn)壓器，以改善抗噪聲的鎖相環(huán)。這功能僅適用于操作時(shí)，一個(gè)5伏（標(biāo)稱）供應(yīng)調(diào)節(jié)到3.3伏的內(nèi)部。當(dāng)輸入鎖相環(huán)解鎖在最高頻率的VCO，關(guān)閉功能，設(shè)置在GP2015，限制功耗。如果斷電功能并不是必需的，電源斷開(kāi)，PDN（引腳19）應(yīng)接地端。GP2015還包括：電壓檢測(cè)器，其從數(shù)字接口供應(yīng)操作。這個(gè)電路用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)TTL邏輯低電平輸出在GPS接收器電源開(kāi)關(guān)上，如實(shí)現(xiàn)了標(biāo)稱值，則產(chǎn)生一個(gè)邏輯高電平輸出的電源電壓。該輸出可用于禁用GP2021相關(guān)器，盡管電源被接通。3.2 GP2015和GP2021的典型應(yīng)用：GP2021是12通道前端接口相關(guān)器集成電路。GP2015作為射頻輸入，擁有無(wú)可比擬的輸入阻抗。該RF輸入匹配組件Cs和Cp應(yīng)安裝在盡可能靠近RF輸入的位置，也必須保持V型（RF）軌道盡可能短。一個(gè)SAW濾波器可以被用來(lái)作為175.42MHz過(guò)濾器，如果不存在臨界頻帶外的干擾的抗擾度要求，這可以由