GNSS卫星导航射频前端芯片

来自天线和外部预选滤波器的GNSS信号被该芯片内部的两级LNA放大。要想取得最好的增益与噪声系数比，需要进行外部输入匹配和直流去耦。为了取得良好的隔离特性和低功耗，每级电路都基于共源共栅单端配置。取得LNA目标性能所需的低衰减电感只能通过引线键合来实现。LNA输出内部隔离直流，直接连接第一个混频器，利用正交本振输入频率，使中频滤波器的镜像抑制比(IRR)高于20dB。LNA和混频器部分的良好线性保证信号不受GNSS信号附近的射频隔离器的影响，准许在射频模拟前端前面连接低质量的外部预选滤波器。

中频信号进入两个中频信号链路，如图1所示。第1个链路用于接收GPS/Galileo信号，连接一个复杂的中频带通滤波器，中心频率为4 f0，仅GPS配置时，1dB带宽为2MHz；当配置成Galileo时，带宽增至4MHz。在中频滤波器后是有自动增益控制功能的VGA(可变增益放大器)和ADC模块。

第二个中频链路可配置成接收北斗B1I或GLONASS信号，或者根据所选数据位能够同时接收北斗2 B1I和GLONASS信号。多相滤波器后面跟一个第二混频器和一个复杂的北斗2 B1I/GLONASS中频滤波器，该滤波器经过重新设计，可降低功耗和电路尺寸，优化滤波性能。北斗2 B1信号通过一个移相器绕过多相滤波器和第二混频器，送入复杂的北斗2 B1I/GLONASS中频滤波器。不论是哪一种情况，GLONASS/BeiDou2中频滤波器输出信号都是送到VGA和3位ADC，最后再送到基带处理器。

值得注意的是，两个信号链路上的AGC 和ADC模块共用同一配置，对于带宽更大的GLONASS信号，对配置稍做修改即可。

图3：频率合成器框图

图4:射频前端布局

结论

本文介绍了一个采用CMOS 65nm技术制造的基于低中频滤波器的低功耗L1/E1/G1/B1 GPS/Galileo/GLONASS/北斗2导航卫星系统模拟射频前端，支持多数最常用的TCXO频率。该产品个有很高的集成度，从而能够低材料成本，同时为客户保留了设计活性(多个前端参数可通过SPI总线设置)，当芯片全力工作时，即GPS/Galileo和GLONASS/北斗2两个链路都运行时，在1.2V电源电压下，功耗大约23mW(在GPS/Galileo模式下17.4mW)。这款射频前端可以在同一颗芯片上集成性能略加修改的基带接收器，例如，STA8089/STA8090 Teseo III（但是需要采用55nm制造工艺）。