膝上型 PC 借助通用 GPS RF 前端实现软件基带处理
2010-12-20 12:05:57
来源：《半导体器件应用》2008年9月刊
点击：1192
1. 引言
近来，通信和导航工程师越来越倾向在全球定位系统（GPS）中采用软件技术。[1，2] 由于超大规模集成电路的发展，性能强大的 CPU 和 DSP 能够通过软件对 GPS 信号进行实时检测和解码。这些基于软件的 GPS 接收机具有相当强的灵活性：只需修改设置参数即可适应新的应用，无需重新设计硬件，选择一个 IF，就可完成进一步的系统升级。
利用 MAX2769 GPS 接收机 RF 前端芯片，简单的 USB dongle 或 PCI Express®（PCIe®）迷你卡就可以为膝上型 PC 增加低成本的 GPS 功能。MAX2769 将接收到的原始数据传输到 PC 主机，PC 主机利用软件实现基带解码，从而省去了单机 GPS 系统所需要的基带 ASIC 的成本。简单的说，MAX2769 使设计人员可以利用单芯片实现 GPS 和 Galileo 系统信号处理的适配器。
本文给出了 GPS 系统的工作状态概述，并详细描述了 Maxim 的基于软件的 GPS 接收机方案。
2. GPS 信号发生器
GPS 系统包含 24 颗空间卫星或空间运载器（每个都用唯一的伪随机噪声编码识别）、地面控制站以及用户设备（接收机）。对于民用 GPS 和 Galileo 系统，这些卫星通过频率为 1.57542GHz 的 L1 波段进行通信。[3] GPS 接收机必须捕获到至少四颗卫星的信号才能进行可靠定位，信号捕获和跟踪非常复杂，因为每颗卫星和接收机的位置时刻都在变化。
GPS 系统实际上是一个简单的扩频通信系统。[4] 图 1 提供了一个民用 GPS 系统的信号发生电路。首先，50bps 的导航信息重复 20 次，形成 1000bps 的比特流。然后这个重复信号被长度为 1023 码片（伪随机噪声（PRN）码的码速）的唯一粗 / 捕获码（C/A）进行扩频， 形成 1.023Mcps 的基带信号。用这种扩频方法后，43dB 大小的 GPS 系统的总处理增益（G）可以很好地恢复比热噪声电平低得多的信号。
每颗卫星都有唯一的 C/A 码或者说 Gold 码。[5] 由于具有很好的自相关和互相关性，Gold 码被广泛用于各种CDMA 通信系统，如 WCDMA 和 cdma2000®。基带信号经过二元相移键控（BPSK）调制后被上变频到 L1 波段进行传输。
3. 信号取样方法分析
因为 GPS 是一种 CDMA 通信系统，所以作为解调数据的先决条件，接收机必须与 PRN 码进行同步。实现代码同步通常需要两个步骤：用来实现粗对准的代码捕获和用来实现精细对准的代码相位跟踪。[6] 更明确地讲，GPS接收机必须首先确定它对某颗卫星是否具有视距上的可视性。我们知道，每颗卫星都由唯一的 C/A 码来区分。当卫星可视时，由捕获过程判断信号的频率和代码相位，然后确定相应的解调参数。由于存在多普勒效应，根据卫星相对于接收机的速度，接收信号的频率一般会偏移标称值5kHz 到 10kHz。[7]
在接受器端，GPS 信号首先被下变频到同向和正交（I 和 Q）分量信号。再由一对 I-Q 相关器将 I/Q 基带信号与本地 PRN 序列进行相关运算。经过一个比特周期的积分后，I-Q 相关器的输出被累加起来以提供输出判定变量。
只要判定变量超过一定的门限，系统就认为成功地实现了捕获，继而进入跟踪模式。否则，就通过调节本地 PRN 序列的相对相位和振荡器频率，来更新判定变量，并重复上述过程。
串行搜索方法的简单逻辑结构使它非常适合用 ASIC 实现，而用软件实现就不切实际了，因为搜索空间非常大。假设系统允许 500Hz 的载波频率偏移，多普勒频率是 10kHz，软件实现需要的搜索空间大概为 2x(10，000/500) x1023= 40，920。很明显，用软件实现串行搜索捕获比较困难。
另外一种更简单的软件捕获方法叫做频域并行代码相位捕获。这种方法将多普勒频率和代码相位搜索合并起来，在经过 PRN 码的快速傅立叶变换（FFT）后，将所有代码相位信息转换到频域内。这样我们只需要搜索多普勒频移上的空间即可，因此这是一种快速高效的软件搜索方法。
首先，将输入信号与本地正弦和余弦载波（同向 I 和正交 Q 信号分量）分别相乘。然后把 I 和 Q 分量合并成一个复合信号输入到 FFT 模块。傅立叶变换的结果再和 PRN 码的 FFT 变换结果相乘（PRN 生成器产生代码相位为零的代码）。实际上，FFT 运算和 PRN 码的产生可以采用列表的方法，以降低运算的复杂性。
最后，输入信号与本地代码的乘积（该乘积代表了输入信号和载波频率的相关性）被送到傅立叶逆变换模块，该模块的自乘输出结果再被反馈到判定逻辑。基于 FFT 的频域计算被证实具有较小的运算量。例如之前提到的那个例子， 捕获运算的复杂性大概为 20，000/500 = 40个FFT 运算操作。
串行搜索方法具有简单的逻辑和控制架构，非常适合 ASIC 实现。然而，巨大的搜索空间增加了软件算法的复杂性。所以对于软件 GPS 接收机来说，串行搜索方法并不是一个好的选择。相反，并行代码捕获方法的低复杂性使它很适合用软件实现。然而，它的逻辑架构远比串行搜索方法复杂，因此很难用 ASIC 实现。
4. 跟踪细调
捕获过程建立了对 GPS 信号的频率和代码相位参数的粗校准。因此，跟踪的目的是进行细调，以便系统能用精确的代码相位和频率信息解调出数据。跟踪包括代码相位跟踪和载波频率跟踪。
代码跟踪用延时锁相环（DLL）实现，如图 2 所示。DLL 电路把输入信号乘以 PRN 码的三个复制码（间隔±0.5 码片），这三个复制码分别代表和输入信号相比提前、准时和落后到达。经过综合后，这些信号分别代表输入信号和本地复制码之间的相关性。具有最高相关值的信号被选中保留下来（图 3）。
载波频率跟踪由锁相环（PLL）或者 Costas 环路完成。8 载波跟踪的目的是把本地频率调节为输入信号的实际频率。
当捕获和跟踪过程建立起初始同步后，系统能够解码出导航比特。将 1.023Mcps 的输入信号解扩为 1000bps 的比特流后就开始解调数据。然后利用比特同步从 1000bps 的数据流中恢复出 50bps 的信息。比特同步需要通过寻找零交叉沿（0V）来识别比特流的起始位置。
如果这个交叉沿是已知的，我们可以用 20ms 的间隔分割 1000bps 输入流，因为导航数据信息（50 位）的持续时间为 20ms。最后，以 20ms 间隔排列的比特取样累加起来取平均值，从而解码出导航数据。
5. 基于软件的 GPS 接收机
传统的 GPS 接收机采用 ASIC 实现信号捕获、跟踪和位同步操作，而软件 GPS 接收机用软件代替硬件实现这些功能，因此具有更高的灵活性。通过简化硬件架构，基于软件的设计能够进一步缩小接收机尺寸，降低成本，并具有更高效率。程序可以使用 C/C++、MATLAB® 或其它语言编写，并可移植到各种操作系统中（嵌入式操作系统、PC、Linux 和 DSP 平台）。由此看来，软件 GPS 接收机能够为移动终端、PDA 及其它类似设备提供最大的设计灵活性。
对于膝上型电脑，设计人员可以设计 USB dongle（可配合任何带 USB 端口的膝上型电脑一起工作）。对于新一代带有 PCIe 迷你卡连接器的膝上型电脑，可以把 RF 前端置于 PCIe 迷你卡上，并把它插入 PC 内部（图 4a，图4b）。PCIe 迷你卡接口包含一个 USB 口，因此，前端适配器设计对于 USB 和 PCIe 迷你卡而言非常相似。主要区别在于：支持 PCIe 需要不同的电源管理逻辑电压，需要处理不同的直流电压（PCIe 为 3.3V，外部 USB 端口为 5V）。
从图 5b 所示 USB dongle 框图可以看出该方案非常简单，只使用了一个通用 GPS 接收器 MAX2769、一个计数器和 USB 接口控制器，即可捕获信号，并将其转换成数字信号，最终传递给 PC 主机。然后，通过运行 PC 主机软件执行所有基带功能，将定位信息显示在 PC 显示器上。这样，笔记本 PC 便成了一个强大的 GPS 设备，可支持导航和基于定位的服务。
GPS 前端通过工业标准 USB 2.0 接口把数字化的 IF 数据传输到笔记本电脑。软件基带程序利用输入数据计算出位置方位并随后执行跟踪过程。Geotate 是可选的一个软件来源。欲了解更多信息，请访问：www.geotate.com。
为提供通用接口，此软件能创建一个虚拟 COM 端口，使其可以连接到很多现有的导航和定位应用。大部分 GPS 软件包接口符合 NMEA 0183 标准，通常都可以运行在 Microsoft 的 Windows® XP 和 Windows VistaTM 操作系统中。另外，此软件能够处理所有可得的辅助数据，此数据可以从工业标准协议或者用户专有的接口取得。
当前的膝上型电脑里所带的 CPU 均具备满足软件 GPS 接收机实时解码所需的运算能力。当在 1GHz Pentium® M 系统中，跟踪过程中平均处理器负载大约为 6%；而在 2.18GHz CoreTM Duo 处理器上，在执行每秒更新时，处理器负载通常低于 5%。随着算法的发展，有可能把 CPU的使用率降低到 2% 以下。
6. 电路工作和性能
基于软件的 GPS 接收机 RF 前端首先使用低噪声放大器（LNA）放大微弱的输入信号，然后经过下变频将信号转换到较低频率（4MHz 左右）的 IF（图 5a）。下变频器采用一路或两路混频器对输入 RF 信号和本机振荡器信号进行混频，通过模/数转换器（ADC）把生成的模拟 IF 信号转换成数字 IF 信号。
MAX2769 将所有功能电路（LNA、混频器和 ADC）集成到一起，可大大缩短产品的开发时间。该芯片提供了两个 LNA：其中一个 LNA 具有低至 0.9dB 的噪声系数、19dB 增益、-1dBm 的 IP3，可配合无源天线使用；另一个LNA 则具有 1.5dB 的噪声系数、较低增益/功耗和较高的IP3，可配合有源天线使用。2.8V 供电时，消耗的电流最小，且仅为 13 至 18mA，具体取决于电路配置。
RF 端，在放大器之后通常使用外部 RF 滤波器。然后使用集成的 20 位，Σ-ΔN 分频合成器和 15 位整数分频器将信号直接下变频到 0 至 12MHz 所要求的 IF 频率。IF 滤波器的选择范围较广，可以适应不同的架构，例如 Galileo。
从 RF 输入至 IF 输出的总增益能够在 60dB 至 115dB 范围内调节或进行自动控制。输出可以选择为模拟、CMOS 或有限差分。内部 ADC 具有可设置的一到三位输出。
集成参考时钟振荡器可以使用晶体或温补晶振（TCXO），也可以使用 8MHz 至 44MHz 频率范围的输入参考时钟。
我们利用 MAX2769 和工作在 24MHz 参考时钟的 Cypress Semiconductor 的 USB 控制器构建了一个简单的USB dongle 参考设计（如图 5b 所示）。该设计利用一路MAX8510 LDO 调节直流电源。通过 3 线（SPITM）数字总线对 MAX2769 的寄存器进行编程。系统也可以在没有 SPI 控制的情况下工作在八种硬件模式的任意一种。
芯片内的电路对有源天线进行偏置，关断模式下将天线关闭，满足 USB 规范。MAX2769 能够检测到天线电源是否有电流消耗，并自动切换 LNA1 和 LNA2，对于能够插入灵敏度更高的有源天线替代无源天线的应用，这是一个非常理想的功能。设计人员只需要把外部天线端口连接到 LNA2，把内部端口连接到 LNA1。插入外部天线时，MAX2769 将检测到吸电流，可自动由 LNA1 切换到 LNA2。
MAX2769 为膝上型电脑、手机、PDA 和汽车应用提供了一个高性能、紧凑的解决方案。利用已经商用化的GPS 软件包，115dB 的总电压增益和 1.4dB 的模块噪声系数能够达到 -143dBm 的捕获灵敏度和 -154dBm 的跟踪灵敏度。
7. 结论
软件技术可实现简单的、低成本 GPS 应用。为支持这些可能性，MAX2769 为软件 GPS 接收机和传统的硬件实现方法提供灵活的频率规划。当然，每种方案都有正反面—软件 GPS 接收机需要高性能的处理器和适量的内存。然而，随着软件的发展，对时钟、数据更新速率进行合理的选择，需要的内存可以最小化。
参考文献
[1] Kaplan，E.，Understanding GPS: Principles and Applications， 2nd ed. (Norwood， MA: Artech House Publishers， 1996).
[2] Bao-Yen Tsui， J.， Fundamentals of Global Positioning System Receivers: A Software Approach， 2nd ed. (New York: John Wiley & Sons， Inc.， 2004).
[3] 关于导航信息和定位计算，请参考Bao-Yen Tsui， Fundamentals of Global Positioning System Receivers.
[4] Viterbi， A.， CDMA: Principles of Spread Spectrum Communications (Reading， MA: Addison Wesley Longman Publishing Co.， Inc.， 1995).
[5] Gold， R.， “Co-optimal binary sequences for spread spectrum multiplexing，” IEEE Transactions on Information Theory， Vol. 13:4 (October 1967). pp. 619–621.
[6] Ziemer，R.E.，and Peterson， R.L.，Digital Communications and Spread Spectrum Systems (New York: Macmillan Publishing Company， 1985).
[7] Proakis， J. G.， Digital Communications， 4th ed. (New York: McGraw-Hill， 2000).
[8] Ibid.
类似文章在2006年9月的Microwaves & RF中发表过。
近来，通信和导航工程师越来越倾向在全球定位系统（GPS）中采用软件技术。[1，2] 由于超大规模集成电路的发展，性能强大的 CPU 和 DSP 能够通过软件对 GPS 信号进行实时检测和解码。这些基于软件的 GPS 接收机具有相当强的灵活性：只需修改设置参数即可适应新的应用，无需重新设计硬件，选择一个 IF，就可完成进一步的系统升级。
利用 MAX2769 GPS 接收机 RF 前端芯片，简单的 USB dongle 或 PCI Express®（PCIe®）迷你卡就可以为膝上型 PC 增加低成本的 GPS 功能。MAX2769 将接收到的原始数据传输到 PC 主机，PC 主机利用软件实现基带解码，从而省去了单机 GPS 系统所需要的基带 ASIC 的成本。简单的说，MAX2769 使设计人员可以利用单芯片实现 GPS 和 Galileo 系统信号处理的适配器。
本文给出了 GPS 系统的工作状态概述，并详细描述了 Maxim 的基于软件的 GPS 接收机方案。
2. GPS 信号发生器
GPS 系统包含 24 颗空间卫星或空间运载器（每个都用唯一的伪随机噪声编码识别）、地面控制站以及用户设备（接收机）。对于民用 GPS 和 Galileo 系统，这些卫星通过频率为 1.57542GHz 的 L1 波段进行通信。[3] GPS 接收机必须捕获到至少四颗卫星的信号才能进行可靠定位，信号捕获和跟踪非常复杂，因为每颗卫星和接收机的位置时刻都在变化。
GPS 系统实际上是一个简单的扩频通信系统。[4] 图 1 提供了一个民用 GPS 系统的信号发生电路。首先，50bps 的导航信息重复 20 次，形成 1000bps 的比特流。然后这个重复信号被长度为 1023 码片（伪随机噪声（PRN）码的码速）的唯一粗 / 捕获码（C/A）进行扩频， 形成 1.023Mcps 的基带信号。用这种扩频方法后，43dB 大小的 GPS 系统的总处理增益（G）可以很好地恢复比热噪声电平低得多的信号。
每颗卫星都有唯一的 C/A 码或者说 Gold 码。[5] 由于具有很好的自相关和互相关性，Gold 码被广泛用于各种CDMA 通信系统，如 WCDMA 和 cdma2000®。基带信号经过二元相移键控（BPSK）调制后被上变频到 L1 波段进行传输。
3. 信号取样方法分析
因为 GPS 是一种 CDMA 通信系统，所以作为解调数据的先决条件，接收机必须与 PRN 码进行同步。实现代码同步通常需要两个步骤：用来实现粗对准的代码捕获和用来实现精细对准的代码相位跟踪。[6] 更明确地讲，GPS接收机必须首先确定它对某颗卫星是否具有视距上的可视性。我们知道，每颗卫星都由唯一的 C/A 码来区分。当卫星可视时，由捕获过程判断信号的频率和代码相位，然后确定相应的解调参数。由于存在多普勒效应，根据卫星相对于接收机的速度，接收信号的频率一般会偏移标称值5kHz 到 10kHz。[7]
在接受器端，GPS 信号首先被下变频到同向和正交（I 和 Q）分量信号。再由一对 I-Q 相关器将 I/Q 基带信号与本地 PRN 序列进行相关运算。经过一个比特周期的积分后，I-Q 相关器的输出被累加起来以提供输出判定变量。
只要判定变量超过一定的门限，系统就认为成功地实现了捕获，继而进入跟踪模式。否则，就通过调节本地 PRN 序列的相对相位和振荡器频率，来更新判定变量，并重复上述过程。
串行搜索方法的简单逻辑结构使它非常适合用 ASIC 实现，而用软件实现就不切实际了，因为搜索空间非常大。假设系统允许 500Hz 的载波频率偏移，多普勒频率是 10kHz，软件实现需要的搜索空间大概为 2x(10，000/500) x1023= 40，920。很明显，用软件实现串行搜索捕获比较困难。
另外一种更简单的软件捕获方法叫做频域并行代码相位捕获。这种方法将多普勒频率和代码相位搜索合并起来，在经过 PRN 码的快速傅立叶变换（FFT）后，将所有代码相位信息转换到频域内。这样我们只需要搜索多普勒频移上的空间即可，因此这是一种快速高效的软件搜索方法。
首先，将输入信号与本地正弦和余弦载波（同向 I 和正交 Q 信号分量）分别相乘。然后把 I 和 Q 分量合并成一个复合信号输入到 FFT 模块。傅立叶变换的结果再和 PRN 码的 FFT 变换结果相乘（PRN 生成器产生代码相位为零的代码）。实际上，FFT 运算和 PRN 码的产生可以采用列表的方法，以降低运算的复杂性。
最后，输入信号与本地代码的乘积（该乘积代表了输入信号和载波频率的相关性）被送到傅立叶逆变换模块，该模块的自乘输出结果再被反馈到判定逻辑。基于 FFT 的频域计算被证实具有较小的运算量。例如之前提到的那个例子， 捕获运算的复杂性大概为 20，000/500 = 40个FFT 运算操作。
串行搜索方法具有简单的逻辑和控制架构，非常适合 ASIC 实现。然而，巨大的搜索空间增加了软件算法的复杂性。所以对于软件 GPS 接收机来说，串行搜索方法并不是一个好的选择。相反，并行代码捕获方法的低复杂性使它很适合用软件实现。然而，它的逻辑架构远比串行搜索方法复杂，因此很难用 ASIC 实现。
4. 跟踪细调
捕获过程建立了对 GPS 信号的频率和代码相位参数的粗校准。因此，跟踪的目的是进行细调，以便系统能用精确的代码相位和频率信息解调出数据。跟踪包括代码相位跟踪和载波频率跟踪。
代码跟踪用延时锁相环（DLL）实现，如图 2 所示。DLL 电路把输入信号乘以 PRN 码的三个复制码（间隔±0.5 码片），这三个复制码分别代表和输入信号相比提前、准时和落后到达。经过综合后，这些信号分别代表输入信号和本地复制码之间的相关性。具有最高相关值的信号被选中保留下来（图 3）。
载波频率跟踪由锁相环（PLL）或者 Costas 环路完成。8 载波跟踪的目的是把本地频率调节为输入信号的实际频率。
当捕获和跟踪过程建立起初始同步后，系统能够解码出导航比特。将 1.023Mcps 的输入信号解扩为 1000bps 的比特流后就开始解调数据。然后利用比特同步从 1000bps 的数据流中恢复出 50bps 的信息。比特同步需要通过寻找零交叉沿（0V）来识别比特流的起始位置。
如果这个交叉沿是已知的，我们可以用 20ms 的间隔分割 1000bps 输入流，因为导航数据信息（50 位）的持续时间为 20ms。最后，以 20ms 间隔排列的比特取样累加起来取平均值，从而解码出导航数据。
5. 基于软件的 GPS 接收机
传统的 GPS 接收机采用 ASIC 实现信号捕获、跟踪和位同步操作，而软件 GPS 接收机用软件代替硬件实现这些功能，因此具有更高的灵活性。通过简化硬件架构，基于软件的设计能够进一步缩小接收机尺寸，降低成本，并具有更高效率。程序可以使用 C/C++、MATLAB® 或其它语言编写，并可移植到各种操作系统中（嵌入式操作系统、PC、Linux 和 DSP 平台）。由此看来，软件 GPS 接收机能够为移动终端、PDA 及其它类似设备提供最大的设计灵活性。
对于膝上型电脑，设计人员可以设计 USB dongle（可配合任何带 USB 端口的膝上型电脑一起工作）。对于新一代带有 PCIe 迷你卡连接器的膝上型电脑，可以把 RF 前端置于 PCIe 迷你卡上，并把它插入 PC 内部（图 4a，图4b）。PCIe 迷你卡接口包含一个 USB 口，因此，前端适配器设计对于 USB 和 PCIe 迷你卡而言非常相似。主要区别在于：支持 PCIe 需要不同的电源管理逻辑电压，需要处理不同的直流电压（PCIe 为 3.3V，外部 USB 端口为 5V）。
从图 5b 所示 USB dongle 框图可以看出该方案非常简单，只使用了一个通用 GPS 接收器 MAX2769、一个计数器和 USB 接口控制器，即可捕获信号，并将其转换成数字信号，最终传递给 PC 主机。然后，通过运行 PC 主机软件执行所有基带功能，将定位信息显示在 PC 显示器上。这样，笔记本 PC 便成了一个强大的 GPS 设备，可支持导航和基于定位的服务。
GPS 前端通过工业标准 USB 2.0 接口把数字化的 IF 数据传输到笔记本电脑。软件基带程序利用输入数据计算出位置方位并随后执行跟踪过程。Geotate 是可选的一个软件来源。欲了解更多信息，请访问：www.geotate.com。
为提供通用接口，此软件能创建一个虚拟 COM 端口，使其可以连接到很多现有的导航和定位应用。大部分 GPS 软件包接口符合 NMEA 0183 标准，通常都可以运行在 Microsoft 的 Windows® XP 和 Windows VistaTM 操作系统中。另外，此软件能够处理所有可得的辅助数据，此数据可以从工业标准协议或者用户专有的接口取得。
当前的膝上型电脑里所带的 CPU 均具备满足软件 GPS 接收机实时解码所需的运算能力。当在 1GHz Pentium® M 系统中，跟踪过程中平均处理器负载大约为 6%；而在 2.18GHz CoreTM Duo 处理器上，在执行每秒更新时，处理器负载通常低于 5%。随着算法的发展，有可能把 CPU的使用率降低到 2% 以下。
6. 电路工作和性能
基于软件的 GPS 接收机 RF 前端首先使用低噪声放大器（LNA）放大微弱的输入信号，然后经过下变频将信号转换到较低频率（4MHz 左右）的 IF（图 5a）。下变频器采用一路或两路混频器对输入 RF 信号和本机振荡器信号进行混频，通过模/数转换器（ADC）把生成的模拟 IF 信号转换成数字 IF 信号。
MAX2769 将所有功能电路（LNA、混频器和 ADC）集成到一起，可大大缩短产品的开发时间。该芯片提供了两个 LNA：其中一个 LNA 具有低至 0.9dB 的噪声系数、19dB 增益、-1dBm 的 IP3，可配合无源天线使用；另一个LNA 则具有 1.5dB 的噪声系数、较低增益/功耗和较高的IP3，可配合有源天线使用。2.8V 供电时，消耗的电流最小，且仅为 13 至 18mA，具体取决于电路配置。
RF 端，在放大器之后通常使用外部 RF 滤波器。然后使用集成的 20 位，Σ-ΔN 分频合成器和 15 位整数分频器将信号直接下变频到 0 至 12MHz 所要求的 IF 频率。IF 滤波器的选择范围较广，可以适应不同的架构，例如 Galileo。
从 RF 输入至 IF 输出的总增益能够在 60dB 至 115dB 范围内调节或进行自动控制。输出可以选择为模拟、CMOS 或有限差分。内部 ADC 具有可设置的一到三位输出。
集成参考时钟振荡器可以使用晶体或温补晶振（TCXO），也可以使用 8MHz 至 44MHz 频率范围的输入参考时钟。
我们利用 MAX2769 和工作在 24MHz 参考时钟的 Cypress Semiconductor 的 USB 控制器构建了一个简单的USB dongle 参考设计（如图 5b 所示）。该设计利用一路MAX8510 LDO 调节直流电源。通过 3 线（SPITM）数字总线对 MAX2769 的寄存器进行编程。系统也可以在没有 SPI 控制的情况下工作在八种硬件模式的任意一种。
芯片内的电路对有源天线进行偏置，关断模式下将天线关闭，满足 USB 规范。MAX2769 能够检测到天线电源是否有电流消耗，并自动切换 LNA1 和 LNA2，对于能够插入灵敏度更高的有源天线替代无源天线的应用，这是一个非常理想的功能。设计人员只需要把外部天线端口连接到 LNA2，把内部端口连接到 LNA1。插入外部天线时，MAX2769 将检测到吸电流，可自动由 LNA1 切换到 LNA2。
MAX2769 为膝上型电脑、手机、PDA 和汽车应用提供了一个高性能、紧凑的解决方案。利用已经商用化的GPS 软件包，115dB 的总电压增益和 1.4dB 的模块噪声系数能够达到 -143dBm 的捕获灵敏度和 -154dBm 的跟踪灵敏度。
7. 结论
软件技术可实现简单的、低成本 GPS 应用。为支持这些可能性，MAX2769 为软件 GPS 接收机和传统的硬件实现方法提供灵活的频率规划。当然，每种方案都有正反面—软件 GPS 接收机需要高性能的处理器和适量的内存。然而，随着软件的发展，对时钟、数据更新速率进行合理的选择，需要的内存可以最小化。
参考文献
[1] Kaplan，E.，Understanding GPS: Principles and Applications， 2nd ed. (Norwood， MA: Artech House Publishers， 1996).
[2] Bao-Yen Tsui， J.， Fundamentals of Global Positioning System Receivers: A Software Approach， 2nd ed. (New York: John Wiley & Sons， Inc.， 2004).
[3] 关于导航信息和定位计算，请参考Bao-Yen Tsui， Fundamentals of Global Positioning System Receivers.
[4] Viterbi， A.， CDMA: Principles of Spread Spectrum Communications (Reading， MA: Addison Wesley Longman Publishing Co.， Inc.， 1995).
[5] Gold， R.， “Co-optimal binary sequences for spread spectrum multiplexing，” IEEE Transactions on Information Theory， Vol. 13:4 (October 1967). pp. 619–621.
[6] Ziemer，R.E.，and Peterson， R.L.，Digital Communications and Spread Spectrum Systems (New York: Macmillan Publishing Company， 1985).
[7] Proakis， J. G.， Digital Communications， 4th ed. (New York: McGraw-Hill， 2000).
[8] Ibid.
类似文章在2006年9月的Microwaves & RF中发表过。
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