GPS双频 M码接收机射频前端设计与实现

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GPS信号中M码的设计与实现

位论文
附录 B 汉语翻译 ..................................................................................................................37 附录 C 程序代码 ..................................................................................................................42
2.1.2 控制段 ................................................................................................................6 2.1.3 用户段 ................................................................................................................7 2.2 GPS 信号介绍 ...............................................................................................................8 2.2.1 GPS 卫星信号产生 .............................................................................................8 2.2.2 导航电文 ............................................................................................................9 2.2.3 PRN 码的产生 .................................................................................................. 11 3 M 码信号产生.......................................................................................................................17 3.1 GPS M 码信号产生原理 ............................................................................................17 3.2 BOC 调制特性分析 ....................................................................................................17 3.2.1 BOC 调制信号的产生 ......................................................................................17 3.2.2 BOC 调制信号的功率谱 ..................................................................................19 3.2.3 BOC 调制信号的自相关特性 ..........................................................................21 3.3 BOC 调制信号的优势 ................................................................................................21 4 M 码信号的设计与实现.......................................................................................................23 4.1 总体设计方案 ............................................................................................................23 4.2 总体设计参数 ............................................................................................................23 4.3 设计流程图 ................................................................................................................24 4.4 仿真结果及分析 ........................................................................................................25 结论 ........................................................................................................................................27 致谢 ........................................................................................................................................28 参考文献 ..................................................................................................................................29 附录 A 英文原文 ..................................................................................................................30

基于NJ1006的GPS接收机射频前端电路设计

ｃｉｅｅｖｒＲＦｒｎｔｃｒｕｉ．Ｆｏｉｃｔ
Ｋｅｒｓｙｗｏｄ：ＧＳＲｅｅｖｒＪ０６ＣｉＰｃｉｅ；Ｎ１０ｈｐ
Ｏ引言
Ｎ１０是一个高集成度的单片ＧＳＪ０６Ｐ接收机射频前端Ｉ，Ｃ目标是满足价格敏感的便携式和汽车应用．Ｊ０６集成了ＬＡ和本机振荡器的谐振回Ｎ１０Ｎ路，减少了外部元器件数量和ＰＢ的面积．Ｊ０６ＣＮ『０１
接收机．
晶体振荡器，基准频率１．６Ｈ，６３８Ｍｚ也支持在３Ｇ、
ＧＭ、ＤＳＣＭＡ和ＰＣ电话中应用．线检测器和开Ｄ天
关支持系统在汽车等需要有源天线的应用．天线检测器也可以检测有源天线开路或者短路，限制所提供的电流，保护天线和接收机．
维普资讯
第２０卷第１期
２００６年３月
南华大学学报（自然科学版）
ｃｏＪｕａｏａｈａＵｉｒｔ（ｃｎｅａｄＴｅｈｎｌｏｒｌｆｎｕｎｖｓｙＳｉｃｎｎＮｅｉｅ
． —
Ｖｏ＿ＯＮ．ｌ２ｏ１Ｍａ．Ｏ６ｒ２ｏ
—
文章编号：６３— ０２２０）１０７０１７０６（０６０ — ０３— ４
基于Ｎ１０Ｊ０６的ＧＳ接收机射频前端电路设计Ｐ
唐中文，陈世和，张迅
（南华大学电气工程学院湖南，衡阳４１０）２０１
摘
要：Ｊ０６是一个高集成度的单片ＧＳ接收机射频前端集成电路，文介绍了ＮｌｏＰ本

宽带接收机前端射频电路设计——可重构射频混频器设计的开题报告

宽带接收机前端射频电路设计——可重构射频混频器设计的开题报告一、论文选题背景和研究意义随着通信技术的日新月异，对高速宽带应用的需求不断提高，宽带通信系统的设计也日益变得复杂。

而在宽带通信系统的设计中，宽带接收机前端射频电路是其中的重要组成部分。

射频电路的设计对于整个系统的性能和稳定性具有至关重要的影响。

因此，对宽带接收机前端射频电路的设计研究具有很高的实际意义。

在射频电路的设计中，一个常见的问题是需要对不同频率的信号进行信号处理。

例如，当接收机需要接收多个信号时，需要进行信号的混频处理，将所接收到的信号转换到基带中进行进一步的处理。

此时，混频器成为了关键的组成部分。

然而，不同信号在不同频率下的接收需要不同的混频器，这导致了混频器在设计中具有一定的困难性。

因此，研究可重构射频混频器设计是极为必要的。

二、国内外研究现状目前，国内外对可重构射频混频器的研究已经有了一定的进展。

例如，国外学者设计了一种基于宽带集成技术的可重构射频混频器，该混频器能够在10GHz到20GHz频率范围内实现多种混频功能，具有优异的性能指标。

国内也有许多学者对此进行研究，例如利用CMOS工艺制作低电流混频器的研究，以及利用GaAs工艺实现双模混频器的研究等。

然而，当前射频混频器设计中存在一些问题。

例如，目前使用的混频器在频段扩展和功率要求方面存在局限性，而且实现复杂且成本较高。

因此，需要在混频器设计中寻求新的技术路线，以解决目前存在的问题。

三、研究内容和技术路线本文将研究可重构射频混频器的设计技术，对技术进行一定的探讨和应用。

研究内容如下：1. 初步研究射频混频器的基本理论和相关技术知识，了解射频混频器的工作原理和现有的技术路线。

2. 研究可重构射频混频器的设计方法，通过设计具有可重构性质的混频器，使其能够适应不同频率下的信号处理。

3. 利用软件仿真，优化混频器的设计参数，提高混频器的工作性能。

4. 制作混频器原型，并进行实际测试。

基于双GPS接收机的自主定位定向系统的设计与实现(精)

第35卷第3期2010年5月测绘科学Sc i ence o f Survey ing and M app i ng V o l 35N o 3M ay作者简介:李可心(1980 ,男,河北隆化人,讲师,硕士,主要研究方向为信息融合、雷达数据处理。

E m a i:l l ekex i n @126 co m 收稿日期:2008 10 22基金项目:国防预研项目(BZ20070278基于双GPS 接收机的自主定位定向系统的设计与实现李可心,夏宏森(沈阳炮兵学院电子侦察指挥系,沈阳 110162摘要通过对目前武器装备定位定向手段存在的不足进行分析,提出了基于双GPS 接收机的自主定位定向系统的设计方案,给出了该系统的结构组成,阐述了定位定向的基本原理,并对实现该系统的关键技术进行了研究。

实践证明,该系统定位定向时间短、精度高,使用方便可靠,满足武器装备作战使用的要求,对于提高武器装备的快速反应能力具有重要的意义。

关键词自主定位定向;全球定位系统;载波相位差分中图分类号 P228 1 文献标识码 A 文章编号 1009 2307(201003 0180 031 引言在未来战争中,自行火炮和炮兵侦察校射雷达等间瞄武器和侦察定位装备(统称载体正发挥着越来越重要的作用。

在影响这些武器系统作用发挥的诸多因素中,测地保障是其中最重要的因素之一。

能否为这些装(备提供全天候、实时、快速、准确地测地保障,将直接影响到炮兵火力反应的速度和侦察定位的精度,甚至关系到战斗的成败。

由于未来高技术条件下作战全天候、全天时的特点,作战行动将不分昼夜连续实施,而我军目前的测地保障受测地车、测地器材等条件的限制,在夜间实施的难度较大,并且增加了组织协同的复杂性。

当对载体定位定向的时间和精度要求较高时,以往只能采用基于惯性技术的导航寻北仪,这种装置的主要缺点是成本高,一般在30万以上。

G PS 一般只用于定位,无法对载体进行定向[1]。

一款北斗／GPS双模定位模块设计与实现

一款北斗／GPS双模定位模块设计与实现潘未庄;陈石平;牛明超【摘要】A precept for BeiDou/GPS navigation module based on core chips with inde-pendent intellectual property rights,is present.By adopting high-high integrated RF chip and low-power navigation baseband chip,the module receives GPS L1 and BD2 B1 signal simultaneously,providding high precision in position,speed-measurement and timing.BeiD-ou/GPS module is totally compatible with other GPS modules and more suitable for vehicle-based application.%提出一款以自主知识产权芯片为核心的北斗/GPS定位模块方案，采用高集成度的射频芯片和低功耗的导航基带处理器，能同时接收北斗和GPS信号，实现高精度定位、测速和授时，全面兼容GPS模块，非常适合民用导航应用环境。

【期刊名称】《全球定位系统》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】4页(P34-37)【关键词】北斗/GPS;双模定位;导航模块【作者】潘未庄;陈石平;牛明超【作者单位】广州海格通信集团股份有限公司，广东广州 510656;广州海格通信集团股份有限公司，广东广州 510656;广州海格通信集团股份有限公司，广东广州 510656【正文语种】中文【中图分类】P228.40 引言2012年12月27日中国政府向全球宣布，北斗卫星导航系统(BDS)即日起正式向亚太地区免费提供高质量全天候的导航、定位、授时和测速服务[1]。

多模兼容卫星导航接收机射频前端芯片关键技术研究

结论与展望
本次演示通过对多模兼容卫星导航接收机射频前端芯片关键技术的研究，提出了一种基于集成电路设计、频率合成、通道选择和数据传输等关键技术的解决方案。通过实验验证，该方案在信号接收、处理和数据传输等方面均表现出良好的性能和稳定性。
展望未来，多模兼容卫星导航接收机射频前端芯片关键技术的发展将更加注重高集成度、低功耗、小型化和高性能等方面的优化。随着、物联网等技术的快速发展，如何将新技术应用于多模兼容卫星导航接收机射频前端芯片的设计和优化中，也是值得深入研究的方向。
多模兼容卫星导航接收机射频前端芯片关键技术研究
01 引言
03 研究现状 05 实验验证
目录
02 技术概述 04 关键技术探究 06 结论与展望
引言
随着全球卫星导航系统（GNSS）的快速发展，多模兼容卫星导航接收机射频前端芯片关键技术的研究变得越来越重要。这种技术能够在同一硬件平台上实现多种卫星导航系统的兼容，包括全球定位系统（GPS）、格洛纳斯系统（GLONASS）、伽利略系统（Galileo）等。多模兼容卫星导航接收机射频前端芯片的关键技术突破，将为全球卫星导航产业的快速发展提供重要支持。
谢谢观看
实验验证
为了验证上述关键技术的有效性和可行性，我们将进行实验设计和结果验证。首先，我们将搭建一个多模兼容卫星导航接收机射频前端芯片的测试平台，包括信号源、频谱分析仪、示波器等测试仪器。然后，我们将对设计的射频前端芯片进行性能测试，包括信号接收、处理和数据传输等方面的测试。通过实际测量数据的分析，我们将评估关键技术的性能指标是否达到预期，并针对不足之处进行优化和改进。
3、通道选择：在通道选择方面，我们将研究如何实现快速、准确的选择不同的信号通道，以适应不同卫星导航系统的信号特性和接收需求。此外，我们还将探究如何优化通道选择的算法和逻辑，提高通道切换的速度和稳定性。

GPS与北斗二代双频接收机低噪放模块设计实现

GPS与北斗二代双频接收机低噪放模块设计实现摘要设计并实现了一款覆盖gpsl1波段和北斗二代b1波段的低噪放模块。

该模块中的低噪声放大器使用分立元件搭建，匹配电路调试灵活，满足了模块对输入输出驻波的高要求。

测试结果表明，低噪放模块增益为26db，带内增益平坦，输入输出驻波<1.5，噪声系数<2db，带外抑制度80dbc，输出1db压缩点8dbm，满足了导航系统接收机前端对低噪放模块的要求。

全球定位系统(gps)是20世纪70年代由美国陆、海、空3军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统，其主要目的是为陆、海、空3大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务。

北斗导航系统是我国自主研发、拥有独立知识产权的全球卫星导航系统。

根据全球卫星导航系统的定位原理及卫星信号特征，为实现接收机快速、连续、精确定位，多个卫星导航系统组合使用是未来发展的趋势。

本文就gps和北斗二代导航系统在接收机前端的组合应用进行了探索。

高噪放模块的主要功能就是将天线所发送至的射频信号展开低噪声压缩，滤波后输入至接收机。

本文设计同时实现了一款全面覆盖gpsl1波段(1575.42±1.023mhz)和北斗二代b1波段(1561.098±2.046mhz)的低噪摆模块，其具备输入输出驻波大、增益低、噪声系数大、拎外复制度低、输入1db放大点高等优点，可以用作导航系统的接收机前端。

1概述本方案的低噪摆模块主要由远距滤波器、低噪声放大器和衰减器等共同组成，总体框图例如图1右图。

对于模块设计，低噪声放大器一般选取集成芯片;在增益、噪声系数等指标上，单片低噪声放大器比分立元件有较大优势。

但由于本模块对输入输出驻波要求较高，而集成芯片的驻波难以调试，所以选用分立元件搭建低噪声放大器。

第一级带通滤波器选用介质滤波器。

介质滤波器可滤除系统不需要的频段，也可承受较大的功率，能够用来保护低噪声放大器免受大功率输入信号的烧毁。

基于GP2015射频前端电路的GPS接收机设计

【文献标识码】Ａ
【文章编号】１００８—１１５１（２００７）１２—００２８—０３
（一）引言ＧＰＳ（全球定位系统）以全天候、高精度、自动化、高效率
等显著特点及其所独具的定位导航、授时校频、精密测量等多方面的强大功能，使其用途越来越广泛。ＧＰＳ卫星发送的导航定位信号是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户，只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量ＧＰＳ信号的接收设备即ＧＰＳ信号接收机，就可以在任何时候用ＧＰＳ信号进行导航定位测量。
【摘要】概述了ＧＰＳ接收机基本工作原理，提出了一种基于ＧＰ２０１５射频前端电路的ＧＰＳ接收机方案。详细说明ＧＰ２０１５
射频放大器的设计原理以及外围匹配电路设计方法。重点叙述了接收机软硬件设计思路和方法。
【关键词】ＧＰＳ；前置放大；变频；相关器；
【中图分类－ｇ－］Ｐ２２８．４
低噪声放大器是ＧＰＳ射频接收器中最重要的部分，放大器基本上可以决定整个接收机的噪声大小，与之匹配的射频前端电路实现ＧＰＳ信号的下变频，经ＡＤ转换得到数字中频信号。图２示出ＧＰ２０１５的基本设计应用电路。
图１ＧＰＳ接收机基本结构示意图
ＧＰＳ信号接收机的功能是能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对接收到的ＧＰＳ信号进行变换、放大和处理、以便测量出ＧＰＳ信号从卫星接收机天线的传播时间，解译ＧＰＳ卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的３维位置甚至３’维速度和时间。目前，卫星导航的应用已经遍及军事、航海、航空、测量、交通、勘测等几乎一切与位置、速度、时间有关的人类活动中。在各种全球定位系统不断发展的同时，ＧＰＳ用户端设备也处于不断升级和发展之中。

射频接收机前端AGC系统的电路设计

射频接收机前端AGC系统的电路设计提纲：一、射频接收机前端AGC系统的基本原理及设计要点二、传统射频接收机前端AGC系统挑战及优化设计技术三、现代射频接收机前端AGC系统设计方法研究四、射频接收机AGC系统的性能评估与实验测量五、未来射频接收机前端AGC系统的发展趋势和展望一、射频接收机前端AGC系统的基本原理及设计要点AGC（Automatic Gain Control）系统是射频接收机的重要组成部分，在信道不稳定的环境下可以实现信号输入电平的自动控制。

其主要功能是控制单位电平内射频前端放大器的信息增益，以确保信号在最佳的动态范围内运行。

射频接收机前端AGC系统的设计要点主要包括信号放大段、包络检波环节、比较环节和控制回路。

其中，信号放大段的设计为AGC系统的核心，关系到整个系统性能的优劣。

当前，射频接收机前端AGC系统的设计主要分为两大类：一类是传统模拟AGC系统，它采用经典的线性控制回路，具有结构简单，功耗低，抗干扰能力强等优点；另一类是数字AGC系统，它基于DSP的现代控制理论，具有精度高，响应速度快等优点。

二、传统射频接收机前端AGC系统挑战及优化设计技术目前，传统AGC系统仍然是射频接收机中最常用的设计方案之一。

然而，传统AGC系统在设计中还存在一些挑战，主要包括信号失真、抗干扰能力不足和高功耗等问题。

为克服这些问题，优化设计技术主要包括：1、引入自适应控制器，利用反馈控制环节提高控制精度和系统鲁棒性，增强系统的稳定性和抗干扰能力。

2、优化模拟电路设计，提高系统带宽、增益平坦度和延时响应特性，并减少失真和噪声干扰。

3、使用低功耗模拟电路设计，降低系统功耗并提高信号处理速度。

三、现代射频接收机前端AGC系统设计方法研究现代射频接收机前端AGC系统采用数字控制理论，利用高速AD/DA转换器实现对系统的数字控制。

其优点在于精度高，控制方便和响应速度快等。

目前，现代AGC系统主要分为三类：1、基于改进的遗传算法和FPGA的AGC系统，该设计主要以FPGA为核心控制器，利用改进的遗传算法实现AGC控制回路，并通过DSP进行算法协调。

基于MAX2769的射频前端的设计和实现

ｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｂａｓｅｂａｎｄｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｒｅｃｅｉｖｅｒ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎｉｎｇｓｃｈｅｍｅａｎｄｉｔｓｓｐｅｃｉｆｉｃｈａｒｄｗａｒｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｒｅ — ｃｅｉｖｅｒｂａｓｅｄｏｎＭＡＸ２７６９ｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＴｈｅｒｅｌａｔｅｄｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅＲＦｆｒｏｎｔ — ｅｎｄａｎｄｔｈｅｋｅｙｄｅ — ｓｉｇｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒｉｔｓＲＦＰＣＢａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．ＴｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｉｓｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎｉｎｇｓｃｈｅｍｅｉｓａｂｌｅｔＯｓａｔｉｓｆｙｐｒａｃｔｉｃａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔａｎｄｉｔｓｃｉｒｃｕｉｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｓｏｆｈｉｇｈｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｉｓｓｃｈｅｍｅｉｓａｐｐｌｉｃａｂｌｅｔｏｄｅｖｅｌｏｐｔｈｅｎａｖｉ —

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GPS双频 M码接收机射频前端设计与实现景晗;郑建生;吴越【摘要】介绍了GPS信号体制、新型军用M码的产生方式及其特点，并将新型M码信号与传统GPS信号做了对比。

采用超外差式结构分离元器件方案完成了系统的设计并给出了组成原理框图。

然后对原理框图中每一个功能单元的电路实现进行了设计，合理选择了低噪声放大器、功分器、射频滤波器、射频放大器、混频器、本振发生器、中频滤波器、中频放大器、数控衰减器、末级放大器等，根据选择的器件完成了原理图以及PCB设计，并为系统设计了屏蔽盒。

最后对系统相应的指标进行了测试，测试结果表明该射频前端达到了要求的技术指标。

%RF front-end of M Code GPS Dual-frequency Receiver is designed and realized in this paper.First-ly, the traditional GPS signal system, the generation method of new military M code and its characteristic, and differences between the new M code signal and the traditional GPS signals are introduced.The scheme of separation components with superheterodyne structure is selected to complete the system design and the functional block dia-gram is given.Then the circuit implementation of each functional units in the functional block diagram are analyzed and designed by reasonable selections of low noise amplifier, power splitters, RF filter, RF amplifier, mixer, the vibration generator, intermediate frequency filter, intermediate frequency amplifier, digital control attenuator, final stage amplifier and so on.The schematic and PCB design are completed based on the selected devices, and the shielding box is designed for the system.Thecorresponding indexes of system are tested at the end; results show that the RF front-end meets the requirements.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)009【总页数】11页(P205-215)【关键词】GPS;M码;接收机;射频前端【作者】景晗;郑建生;吴越【作者单位】武汉大学电子信息学院，武汉430072;武汉大学电子信息学院，武汉430072;武汉大学电子信息学院，武汉430072【正文语种】中文【中图分类】TN911.4GPS[1]已经被广泛运用于社会各个领域，但是这种源于20世纪70年代的规划和技术基础的产物在抗干扰、安全性等诸多方面存在着自身难以克服的缺陷。

随着科技的进步、对GPS的不断开发以及军用与民用对GPS性能要求的提高，美国于1999年正式提出了对GPS的现代化改造计划。

GPS现代化之前的GPS信号被称为传统GPS信号，它包括L1波段上的民用C/A 码信号以及L1和L2波段上的军用P(Y)码信号。

GPS现代化计划的一个重点是开发高性能的新型导航信号，比如具有更好的信号相关性、更大的信号功率、更妥善的导航电文结构、更高的定位精度以及更强的抗干扰能力[2]等。

表现在军事方面，GPS现代化的内容之一是在L1和L2载波上增加发射M军码信号，即L1M和L2M两军用信号，M码的保密安全性能以及抗干扰性能更高，美国希望以此最终取代传统P(Y)码信号[3]。

M码作为GPS现代化计划中美国希望最终取代传统P(Y)码的新型信号，对其进行研究具有重要意义。

要研究M码的导航定位等性能，对GPS双频M码接收机的研究则势在必行，射频前端设计则是其中重要的一部分。

由于从M码在卫星上播发到现在仅十年时间，且其需要美国军方授权才能使用，所以目前国内外对GPS双频M码接收机的研究较少，大多还停留在理论研究及软件仿真阶段，而且主要是针对M码的跟踪捕获技术，关于M码射频前端的相关研究非常少。

中国电子科技集团公司第22研究所的工程师杜黎明分析了M码接收处理的基本原理，利用System View软件对其中的关键模块进行了初步仿真，提出了研究M码技术的一些思路与检验评估方法[4]，其仿真模块中的射频前端单元采用了一次变频结构实现，具有借鉴意义。

清华大学硕士郑锐设计了单通道GPS 模拟信号源(包括M码信号)，在验证模拟源产生的M码信号是否正确过程中设计了射频前端装置[5]，虽然用于处理模拟产生的M码信号，但该设计仍具有参考价值。

美国斯坦福大学Dennis M.Akos设计了一种直接射频采样多频点GPS接收机系统，该系统对GPS信号直接进行AD采样，采用的是带通采样方式，电路结构简单，而且适用性强，对GPS双频M码接收机的前端设计具有参考意义[6]。

本文研制了GPS双频M码接收机射频前端系统，依据相关技术指标要求对系统进行设计，包括单元电路设计、器件选型、PCB版图设计、屏蔽外壳设计等，并完成电路的安装调试、系统的测试从而实现该系统。

主要方案是通过天线将接收到的GPS信号通过功分器分为五路处理，每一路分别经射频放大和射频滤波器滤波后与本振进行混频，将GPS信号的中心频率下变到46.035 MHz的中频，混频后的中频信号首先通过中频滤波器滤除带外噪声，然后送给中频放大器进行放大，最后通过数控增益单元以及末级放大器进一步对系统增益进行控制，保证中频输出信号幅度满足后级AD采样的需求。

1.1 传统GPS信号体制GPS系统是一个典型的扩频通信系统，系统需要传输的核心信息即为导航电文，导航电文首先与伪随机码(PRN码)异或相加实现扩频，扩频之后的信号与本地载波进行双相移位键控(BPSK)调制得到最终的发射信号。

GPS信号的两个载波分别为L1(1 575.42 MHz)和L2(1 227.6 MHz)。

传统GPS信号功率谱密度如图1所示，由图可见C/A码和P(Y)码信号功率谱密度在载波频点处达到峰值。

1.2 新型军用M码产生方式以及特点在传统GPS上，由于L1波段上的民用C/A码信号和军用P(Y)码信号的频谱中心重叠在一起，因而若在战场区域干扰民用L1C/A码信号，则该区域的军用L1P(Y)信号也必然会受到影响，同时，GPS不能为了增强军用L1P(Y)信号的抗干扰性能而增强对其的发射功率，否则会违反国际电信联盟(ITU)对保护通信信号的有关规定，并且也会影响到民用C/A码信号的正常服务。

因此GPS现代化军用信号的频谱与其民用信号频谱分离是必须的。

通过研究对比，美国军方最终决定对在L1、L2两个波段上新增加播发的M码军用信号采用BOC(binary offset carrier，二进制偏移载波)调制方法，以减少与已经占据在这两个波段上其他信号间的干扰。

GPS的军用M码信号采用BOC(10,5)调制，其功率谱密度函数如图2所示，由图2可知M码信号在载波中心频率处的功率谱密度值等于零，正好避开与分别采用BPSK-R(1)和BPSK-R(10)调制的L1 C/A码和L1/L2 P(Y)信号在载波中心频率处的功率谱密度峰值，图3给出了L1频段上M码、C/A码以及P码功率谱密度比较。

正是采用了BOC调制，M码军用信号的发射功率可以很强，却又可以避免对L1和L2波段上其他信号的干扰。

那些针对L1和L2波段上民用GPS/GNSS信号的干扰，不会严重影响到采用BOC调制的M码信号的质量。

经精心设计与选择后，M码序列与GPS其他军用和民用伪码序列相正交，这一特点使得GPS在让其民用信号选择失效的同时，又能保证其M码信号的正常使用。

GPS的军用M码信号BOC(10,5)的频谱主瓣的中心频率位于±10f0=±10.23 MHz处，即L1波段上M码信号频谱的两个主瓣的中心频率位于(1 575.42±10.23) MHz；L2波段上M码信号频谱的两个主瓣的中心频率位于(1 227.6±10.23) MHz。

M码信号每个频谱主瓣的频宽均为2rC，即2rC=2βf0=2×5×1.023 MHz=10.23 MHz。

M码信号每个频谱主瓣的中心频率及带宽的分析对后文中射频前端的设计至关重要。

GPS双频M码接收机射频前端实现将L1和L2频段上的M码频谱包络搬移到中频频段以方便后级基带部分处理，是GPS双频M码接收机的重要组成部分。

L1波段上的M码信号频谱主瓣有两大部分，主瓣中心频率分别为(1 575.42±10.23) MHz，即1 585.65 MHz和1 565.19 MHz，两主瓣的带宽均为10.23 MHz；L2波段上的M码信号频谱主瓣也有两大部分，主瓣中心频率分别为(1 227.6±10.23) MHz，即1 237.83 MHz和1 217.37 MHz，主瓣的带宽均为10.23 MHz。

GPS双频M码接收机射频前端需要完成的核心工作就是将M码的这四部分主瓣频谱包络搬移到中频频段给后级基带部分处理，搬移的同时要保证各种其他性能，如高增益、低噪声、抑制带外干扰等。

本射频前端设计指标如表1所示。

指标要求中输入信号频率中的(1 227.6±10.23) MHz和(1 575.42±10.23) MHz 即为M码的4个中心频率点。

2.1 GPS双频M码接收机射频前端的方案由于本射频前端指标要求都相对比较高，而且有一些是特殊的应用需求，例如系统整体增益需要使用5为拨码开关控制，天线需要馈电开关等，因而选择分离元器件方案作为设计方案。

分离元器件方案指的是利用各个功能单元去组成最终射频前端电路，这些功能单元主要包括LNA单元，射频滤波放大单元，混频单元，中频滤波放大单元等，各个单元选用合适的射频芯片去完成相应的功能。