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GPS天线原理解析

在GPS天线单元设计中采用了高频、低噪声放大器，以减弱GPS

天线热噪声及前面几级单元电路对接收机性能的影响;在GPS天线原

理中利用GPS卫星实现导航定位时，用户接收机的主要任务是提取卫

星信号中的伪随机噪声码和数据码，以进一步解算得到接收机载体的

位置、速度和时间(PVT)等导航信息。因此，GPS接收机是至关重要

的用户设备。我们常说的导航地图实际上是包括了导航地图运行软件

和导航地图图资，其中图资就是具体的地理位置特征及丰富的POI兴

趣点，而导航地图运行软件是承载导航地图图资，并将其有效运行展

现在车友面前的软件。兴趣点：兴趣点也就是我们常说的POI(Point

ofinterest)，它是由地图厂商所收录的信息点，为了方便车友查找

对应的目的地，如餐馆、大厦等。举个例子，永盛杰导航仪使用的图

吧地图除了支持北京、上海、广州、深圳等36个城市实时路况信息。

还支持我的位置周边餐饮、购物、停车场等任何信息点有哪些信誉好的足球投注网站。这就是

兴趣点的使用实例。

目前实际应用的GPS接收机电路一般由天线单元、射频单元、通

信单元和解算单元等四部分组成，本文在分析GPS卫星信号组成的基

础上，给出了射频前端GP2010的原理及应用。

一、GPS卫星信号的组成

GPS卫星信号采用典型的码分多址(CDMA)调制技术进行合成，其

完整信号主要包括载波、伪随机码和数据码等三种分量。信号载波处

于L波段，两载波的中心频率分别记作L1和L2。卫星信号参考时钟

频率f0为10.23MHz，信号载波L1的中心频率为f0的154倍频，即：

fL1=154×f0=1575.42MHz(1)

其波长λ1=19.03cm;信号载波L2的中心频率为f0的120倍频，

即：

fL2=120×f0=1227.60MHz(2)

二、GPS天线原理解析

其波长λ2=24.42cm。两载波的频率差为347.82MHz，大约是L2

的28.3%，这样选择载波频率便于测得或消除导航信号从GPS卫星传

播至接收机时由于电离层效应而引起的传播延迟误差。伪随机噪声码

(PRN)即测距码主要有精测距码(P码)和粗测距码(C/A码)两种。其中

P码的码率为10.23MHz、C/A码的码率为1.023MHz。数据码是GPS卫

星以二进制形式发送给用户接收机的导航定位数据，又叫导航电文或

D码，它主要包括卫星历、卫星钟校正、电离层延迟校正、工作状态

信息、C/A码转换到捕获P码的信息和全部卫星的概略星历;总电文

由1500位组成，分为5个子帧，每个子帧在6s内发射10个字，每

个字30位，共计300位，因此数据码的波特率为50bps。