來源：電視技術   作者：王爾中 胡青等

1引言

GPS(全球定位系統)以全天候、高精度、自動化、高效率等顯著特點及其所獨具的定位導航、授時校頻、精密測量等多方面的強大功能，使其用途越來越廣泛。當今，美國的GPS系統、WAAS系統、LAAS系統、覆蓋全球海岸線的DGPS系統、俄羅斯的CLONASS系統、歐盟的Galileo系統和中國的北斗系統都是具有代表性的星基導航系統。全球定位系統經過近50年的研究和開發，已趨于實用，形成了衛星導航產業鏈。目前，衛星導航的應用已經遍及軍事、航海、航空、測量、交通、勘測等幾乎一切與位置、速度、時間有關的人類活動中。在各種全球定位系統不斷發展的同時，GPS用戶端設備也處于不斷升級和發展之中。

從接收機的結構來看，隨著VLSI(超大規模集成電路)和DSP(數字信號處理)技術的發展，單通道序貫式、時分多路復用式接收機早已為采用了DSP模塊的并行多通道接收機所代替，所能達到的通道數和等效相關器數不斷增加，集成度更高的內嵌MPU／MCU的GPS基帶處理器芯片成為主流，將射頻和數字處理集成在一起的單芯片接收機產品也已經問世。衛星定位信號接收機的硬件系統主要由天線單元、射頻模塊、基帶處理模塊和電源模塊組成。其結構圖如圖1所示。

2 GPS和Galileo接收機解決方案

GPS和Galileo接收機的專用芯片組，均包括射頻和基帶信號處理芯片，構成了GPS接收機的核心和關鍵部件。目前，單芯片、低功耗的CPS芯片以及GPS和Galileo的射頻雙模芯片均已問世，而且高速、小面積、低功耗等要求也是將來的設計趨勢。目前國際上具有代表性的生產GPS接收機專用芯片公司有：SiRF，ATMEL，Nemerix，u-Nav，STMicroelectronics，Sony，GlobalLocate等。有些廠商提供完整的硬件解決方案，有些廠商提供包括配套軟件在內的完整的GPS接收機或系統解決方案，有些廠商只提供單獨的射頻或基帶處理芯片。還有一些廠商提供單芯片的GPS接收機解決方案。

目前，在進行構建一個GPS接收機時有3種方案可供選擇，包括：三片式、兩片式、單片式結構設計方案。目前，主流的設計方案仍然是兩片式結構，即射頻+基帶處理器，單片式結構是發展的必然趨勢和研究的熱點。

2.1 三片式結構的接收機設計

采用三片式結構的接收機設計，主要由LNA低噪聲放大器、射頻前端下變頻器、基帶處理器構成。具有代表性的設計為ATMEL公司的解決方案：低噪聲放大器A-TR0610，射頻下變頻器ATR0601，基帶處理器ATR0625。

該方案設計采用了ANTARIS 4平臺ATR0625基帶處理器，在只讀存儲器(ROM)中內置配備SuperSense全球定位系統弱信號跟蹤軟件的基帶處理器。ATR0625與以4 mm×4 mm方形扁平無引線封裝且高度整合的低功耗ATR0601共同實現無縫運行。得到了WAAS／EGNOS的全面支持，并整合了低達4 s的首次定位時間(TTFF)和先進的輔助全球定位系統(A-GPS)。

其他的LNA還有Maxim的MAX2641／2654／2655，umPC8211TK等。這種方案設計GPS接收機硬件電路復雜、尤其是前端射頻電路的PCB設計和調試比較困難。目前，很少采用這種方案來設計。

2.2 兩片式結構的接收機設計

采用兩片式結構的接收機設計，主要由射頻前端、基帶處理器構成。目前，大多數的廠商GPS芯片組都支持該設計方案。而且，也是主流的設計方案。具有代表性的設計，如表1所示。

2.3 單片式接收機設計

伴隨著集成電路的迅速發展以及用戶的要求，目前，GPS接收機正朝著小面積、低功耗的方向發展，很多GPS芯片廠商也推出了單片式的GPS接收機設計解決方案，具有代表性的如表2所示。

3 輔助GPS接收機(A-GPS)設計

A-GPS是GPS系統借助于無線通信網絡(比如GSM，UMTS，CDMA等)對移動站進行定位的技術，它通過A-GPS終端和移動通信網絡提供的GPS輔助定位信息共同獲取移動用戶的位置信息。

A-GPS芯片的供應商有20多家，主要都來自美國和西歐。在基于CDMA網絡的A-GPS芯片市場上，美國高通公司的gpsOne技術占主導地位；在基于GSM網絡的芯片市場上SiRF，NemeriX和G1obal Locate等多個廠商處于領先地位。具有代表性的如表3所示。

4 部分GPS廠商芯片組比較

隨著衛星導航產業的快速發展，生產GPS接收機芯片的廠商也越來越多，但各個廠商的芯