北斗一代射頻單收芯片RNC2410的應用

　　衛星導航定位技術(shù)目前已成為人類(lèi)活動(dòng)中普遍采用的導航定位技術(shù)，并迅速發(fā)展成為一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)——衛星導航定位產(chǎn)業(yè)[1]。美國和俄羅斯相繼建成全球衛星導航系統GPS和GLONASS，歐盟目前正在進(jìn)行GALILEO系統建設。為了建立獨立自主的中國衛星導航系統，于2000年成功發(fā)射了北斗導航定位系統的兩顆衛星，標志著(zhù)我國衛星導航技術(shù)取得突破性進(jìn)展，使我國成為世界上第三個(gè)擁有自主衛星導航系統的國家。與GPS不同，北斗衛星導航系統[2]是主動(dòng)式雙向測距二維導航。北斗系統由兩顆地球靜止衛星、中心控制系統、標校系統和各類(lèi)用戶(hù)機等部分組成。首先由中心控制系統向兩顆衛星同時(shí)發(fā)送詢(xún)問(wèn)信號，經(jīng)衛星轉發(fā)器向服務(wù)區內的用戶(hù)廣播。用戶(hù)響應其中一顆衛星的詢(xún)問(wèn)信號，并同時(shí)向兩顆衛星發(fā)送響應信號，經(jīng)衛星轉發(fā)回中心控制系統。中心控制系統接收并解調用戶(hù)發(fā)來(lái)的信號，然后根據用的申請服務(wù)內容進(jìn)行相應的數據處理。

　　雖然北斗一代衛星系統具有通信功能，但是由于其定位方法采用有源定位方式，導致用戶(hù)容量、定位精度、隱蔽性和定位頻度等方面受到一定的限制。隨著(zhù)北斗一代衛星定位基帶處理算法的改進(jìn)，目前已可以實(shí)現三星無(wú)源定位。早在2005年，我國首臺北斗一號三星無(wú)源定位接收機樣機就已研制成功，獨立自主地解決了快速實(shí)時(shí)定位問(wèn)題，可為中國及其鄰近地區提供全天侯、高精度、快速實(shí)時(shí)導航定位服務(wù)。北斗一代三星無(wú)源定位的日益成熟，可擺脫容量限制，極大擴寬了北斗一代終端產(chǎn)品的應用。

　　北斗一代終端產(chǎn)品更重要的應用領(lǐng)域是單收授時(shí)[4,5]，授時(shí)服務(wù)是眾多行業(yè)所必需的，如通信基站、電力等行業(yè)，目前這些行業(yè)采用的授時(shí)都是GPS[6]，從各個(gè)角度來(lái)看，采用北斗授時(shí)是大勢所趨，且量非常大。

　　南京廣嘉微電子有限公司針對北斗一代單收市場(chǎng)需求，專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了一款北斗一代射頻單收芯片RNC2410。RNC2410具有性能優(yōu)越、功耗低、穩定性高、體積小等顯著(zhù)優(yōu)勢，只需要片外少許器件即可實(shí)現北斗一代的射頻接收功能，大大減小了產(chǎn)品體積，降低了系統成本。

　　RNC2410

　　RNC2410是一款用于“北斗一代”衛星導航系統的射頻接收芯片。芯片集成了接收通道所有模塊和頻率綜合器。接收通道既可以提供模擬信號輸出，又可以提供ADC采樣后的量化信號輸出，并可提供采樣時(shí)鐘輸出。采用片外少許元件就可以實(shí)現“北斗”用戶(hù)機的接收功能。芯片采用標準的SPI接口協(xié)議。

　　該芯片采用兩次變頻結構，接收機首先通過(guò)射頻前端電路把射頻信號下變頻到第一中頻，然后通過(guò)第二混頻器把第一中頻下變頻到最終中頻輸出，通過(guò)合理的頻率規劃，可以大大提高接收機的鏡像抑制和信道選擇性。為了提高芯片的集成度，減少外部元件的數量，該芯片還集成了頻率合成器和相應的壓控振蕩器，并集成了一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于產(chǎn)生ADC采樣時(shí)鐘的鎖相環(huán)，該鎖相環(huán)同時(shí)產(chǎn)生基帶用的基準時(shí)鐘。

　　中頻可變增益放大器完成1dB步進(jìn)增益控制。通過(guò)內置的自動(dòng)增益控制環(huán)路，輸出信號電平可以保持在差分峰-峰值1V。RNC2410既可以提供模擬中頻信號，又可以提供2位量化信號。

　　RNC2410采用標準的四線(xiàn)SPI接口與控制單元進(jìn)行通信，寫(xiě)操作。當CS由高變低時(shí)，主設備開(kāi)始通過(guò)SDAI對RDSS射頻芯片進(jìn)行寫(xiě)入。最先寫(xiě)入的是讀寫(xiě)指示位和寄存器地址位，五位地址位([A4:A0])用于內部寄存器尋址。隨后是16位數據D15:D0。寫(xiě)操作完成后，CS變?yōu)楦唠娖?。當CS由高變低時(shí)，主設備開(kāi)始通過(guò)SDAI對RDSS射頻芯片進(jìn)行寫(xiě)入。最先寫(xiě)入的是讀寫(xiě)指示位和寄存器地址位，五位地址位([A4:A0])用于內部寄存器尋址。主設備可在隨后的16個(gè)周期讀取數據。讀操作完成后，CS變?yōu)楦唠娖健?/p>

　　RNC2410的性能指標見(jiàn)表1。

　　RNC2410應用

　　由于RNC2410芯片集成度高，外圍只需稍許電路即可實(shí)現接收功能，大大簡(jiǎn)化了系統設計。采用RNC2410的北斗一代接收終端系統方案圖1所示。

　　圖中BDI LNA為北斗一代低噪放，通常增益大于42dB，噪聲系數小于1.3dB。ADC可采用ADI公司的AD9283或類(lèi)似產(chǎn)品，BDI Baseband為北斗一代基帶部分，可由專(zhuān)用芯片實(shí)現，也可用FPGA實(shí)現。

　　由于RNC2410芯片接收機射頻輸入端是差分結構，且差分阻抗為100歐姆，而LNA的輸出阻抗為單端50歐姆，為此，我們需要設計輸入匹配電路。此處我們采用了一個(gè)單端50歐姆到差分100歐姆的Balun，同時(shí)采用差分T型網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行Balun和芯片的匹配，匹配電路如圖2所示。