北斗一代射频单收芯片RNC2410的应用

　　卫星导航定位技术目前已成为人类活动中普遍采用的导航定位技术，并迅速发展成为一个新兴的产业——卫星导航定位产业[1]。美国和俄罗斯相继建成全球GPS和GLONASS，欧盟目前正在进行GALILEO系统建设。为了建立独立自主的中国，于2000年成功发射了北斗导航定位系统的两颗卫星，标志着我国卫星导航技术取得突破性进展，使我国成为世界上第三个拥有自主的国家。与GPS不同，北斗卫星导航系统[2]是主动式双向测距二维导航。北斗系统由两颗地球静止卫星、中心控制系统、标校系统和各类用户机等部分组成。首先由中心控制系统向两颗卫星同时发送询问信号，经卫星转发器向服务区内的用户广播。用户响应其中一颗卫星的询问信号，并同时向两颗卫星发送响应信号，经卫星转发回中心控制系统。中心控制系统接收并解调用户发来的信号，然后根据用的申请服务内容进行相应的数据处理。

　　虽然北斗一代卫星系统具有通信功能，但是由于其定位方法采用有源定位方式，导致用户容量、定位精度、隐蔽性和定位频度等方面受到一定的限制。随着北斗一代卫星定位基带处理算法的改进，目前已可以实现三星无源定位。早在2005年，我国首台北斗一号三星无源定位接收机样机就已研制成功，独立自主地解决了快速实时定位问题，可为中国及其邻近地区提供全天侯、高精度、快速实时导航定位服务。北斗一代三星无源定位的日益成熟，可摆脱容量限制，极大扩宽了北斗一代终端产品的应用。

　　北斗一代终端产品更重要的应用领域是单收授时[4,5]，授时服务是众多行业所必需的，如通信基站、电力等行业，目前这些行业采用的授时都是GPS[6]，从各个角度来看，采用北斗授时是大势所趋，且量非常大。

　　南京广嘉微电子有限公司针对北斗一代单收市场需求，专门开发了一款北斗一代射频单收芯片。具有性能优越、功耗低、稳定性高、体积小等显著优势，只需要片外少许器件即可实现北斗一代的功能，大大减小了产品体积，降低了系统成本。

　　RNC2410是一款用于“北斗一代”卫星导航系统的芯片。芯片集成了接收通道所有模块和频率综合器。接收通道既可以提供模拟信号输出，又可以提供ADC采样后的量化信号输出，并可提供采样时钟输出。采用片外少许元件就可以实现“北斗”用户机的接收功能。芯片采用标准的SPI接口协议。

　　该芯片采用两次变频结构，接收机首先通过射频前端电路把射频信号下变频到第一中频，然后通过第二混频器把第一中频下变频到最终中频输出，通过合理的频率规划，可以大大提高接收机的镜像抑制和信道选择性。为了提高芯片的集成度，减少外部元件的数量，该芯片还集成了频率合成器和相应的压控振荡器，并集成了一个专门用于产生ADC采样时钟的锁相环，该锁相环同时产生基带用的基准时钟。

　　中频可变增益放大器完成1dB步进增益控制。通过内置的自动增益控制环路，输出信号电平可以保持在差分峰-峰值1V。RNC2410既可以提供模拟中频信号，又可以提供2位量化信号。

　　RNC2410采用标准的四线SPI接口与控制单元进行通信，写操作。当CS由高变低时，主设备开始通过SDAI对RDSS射频芯片进行写入。最先写入的是读写指示位和寄存器地址位，五位地址位([A4:A0])用于内部寄存器寻址。随后是16位数据D15:D0。写操作完成后，CS变为高电平。当CS由高变低时，主设备开始通过SDAI对RDSS射频芯片进行写入。最先写入的是读写指示位和寄存器地址位，五位地址位([A4:A0])用于内部寄存器寻址。主设备可在随后的16个周期读取数据。读操作完成后，CS变为高电平。

　　RNC2410的性能指标见表1。

　　RNC2410应用

　　由于RNC2410芯片集成度高，外围只需稍许电路即可实现接收功能，大大简化了系统设计。采用RNC2410的北斗一代接收终端系统方案图1所示。

　　图中BDI LNA为北斗一代低噪放，通常增益大于42dB，噪声系数小于1.3dB。ADC可采用ADI公司的AD9283或类似产品，BDI Baseband为北斗一代基带部分，可由专用芯片实现，也可用FPGA实现。

　　由于RNC2410芯片接收机射频输入端是差分结构，且差分阻抗为100欧姆，而LNA的输出阻抗为单端50欧姆，为此，我们需要设计输入匹配电路。此处我们采用了一个单端50欧姆到差分100欧姆的Balun，同时采用差分T型网络进行Balun和芯片的匹配，匹配电路如图2所示。