应用笔记 602

GPS接收机射频芯片


摘要 : 本文讨论利用Maxim的高性能CMOS和硅锗(SiGe)射频芯片构建GPS RF至IF接收器的方案。

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目前存在许多用于GPS应用的商用中频-基带芯片解决方案,好多公司选择自行设计具有自主产权的ASIC芯片,但是缺少将发射的GPS频率下变频到低中频频率的射频-中频前端芯片。Maxim已经生产好几款射频芯片,为完成这些任务提供了优异的选择。

MAX2741/MAX2742/MAX2745为高性能CMOS单芯片GPS前端下变频器,这些已投向市场器件消耗非常低的功耗,不需要昂贵的IF SAW滤波器或大尺寸的分离IF带通滤波器。所有器件均包含了低噪声放大器、混频器、BPF、自动增益控制放大器、本振合成器、时钟缓冲器及数字取样器。产品选型指南如表1所示。有关这些产品的详细信息,请访问以下数据资料、应用笔记链接。

表1. CMOS GPS RF前端接收器IC选型指南
Part Supply Voltage (V) Supply Current (mA) Reference Clock (MHz) IF Frequency (MHz) Conversion Gain (dB) Noise Figure (dB) IIP3 (dBm)
MAX2741 2.7 to 3.0 30 2 to 26 37.38 (first)
3.78 (second)
32 (first)
47 (second)
4.7 (first)
12 (second)
-30 (first)
-36 (second)
MAX2742 2.4 to 3.6 14 18.414 1.023 117 4.5 -32
MAX2745 2.4 to 3.6 21 16.368
32.736
4.092 120 3.5 -25

MAX2654/MAX2655 1575MHz SiGe低噪声放大器具有高增益、低噪声和高线性。这两款射频芯片集成了50Ω输出匹配网络,减少了外部元件数目。MAX2654射频芯片提供15.1dB的增益,1.5dB的噪声系数和-7.8dBm的输入三阶交调点(IIP3)。为了改善线性,MAX2655射频芯片提供14.1dB增益、1.45dB的噪声系数以及从+2.2dBm至+3.8dBm可调整的IIP3性能。MAX2654供电电流为较低的5.8mA,而MAX2655的供电电流为从5.9mA至10.1mA可调整。两款芯片也具有0.1µA低功耗关断模式。MAX2641 SiGe LNA也是另一优秀的选择,它提供15.7dB的增益、1.2dB (于1575MHz)超低噪声系数以及+1.4dBm的IIP3。供电电流为较低的3.5mA。MAX2641没有提供低功耗关断模式以及片内集成的输出匹配网络。

Maxim目前尚未推出独立的支持增益步进控制的GPS LNA,但可利用MAX2563,将其调谐在GPS频段可以获得一个出色的解决方案。MAX2563是针对US PCS和欧洲DCS接收频段设计的SiGe LNA,更换匹配元件后,MAX2563能够提供19.2dB的增益、1.57dB的噪声系数和-5.2dBm的IIP3指标。详细信息请参考应用笔记3248:"MAX2653 LNA具有增益步进控制,可重新调谐用于GPS应用"。

MAX2680/MAX2681/MAX2682是SiGe下变频混频器的一个系列,可接受的RF频率范围为2.5GHz至400MHz,该系列最适合1575MHz的GPS应用。中频输出在10MHz至500MHz中频频率之间可调谐。MAX2680、MAX2681和MAX2682的性能见表2

表2. GPS SiGe下变频器芯片选择指导
Part Supply Current (mA)
Frequency
900MHz
1950MHz
IIP3 (dBm)
NF (dB)
Gain (dB)
IIP3 (dBm)
NF (dB)
Gain (dB)
MAX2680 5.0 -12.9 6.3 11.6 -8.2 8.3 7.6
MAX2681 8.7 -6.1 7.0 14.2 +0.5 11.1 8.4
MAX2682 15.0 -1.8 6.5 14.7 +4.4 10.2 10.4

以下框图概述了Maxim各种GPS射频芯片的主要性能特点。

用于GPS接收机的射频芯片
用于GPS接收机的射频芯片