GPS与GLONASS射频硬件共用考量与挑战

本文主要探讨了GPS与GLONASS两种全球定位系统在射频硬件设计上的差异和考虑因素，包括频谱布局、频道间隔、带宽占用、天线选择、滤波器性能以及噪声抑制等问题。 GPS（全球定位系统）与GLONASS（全球导航卫星系统）都是使用展频通讯技术的卫星导航系统。GLONASS采用分频多任务方式，每颗卫星发射不同的频道，频道间隔为0.5625 MHz，但由于存在重迭部分，实际频道间距为正负511 kHz，总计占用8.3 MHz的带宽。相比之下，GPS的每颗卫星都使用相同的1575.42 MHz频道，但通过分码多任务实现，整个系统带宽为20 MHz。 在射频硬件设计中，GPS与GLONASS的兼容性是关键考虑因素。天线频率范围需覆盖1565 MHz到1606 MHz，以便同时接收两者信号。滤波器，特别是表面声波滤波器（SAW Filter），在抑制带外噪声和保持插入损耗之间需要平衡。Pre-SAW滤波器注重低插入损耗，而Post-SAW滤波器着重于噪声抑制。理想的SAW Filter应有较小的群延迟波动，以减少接收信号的误差矢量幅度（EVM），从而防止信噪比（SNR）下降和灵敏度劣化。 滤波器的群延迟波动如果过大，可能导致EVM增加，进而降低SNR和系统灵敏度。此外，外部噪声源如DCS1800的干扰，将导致GPS和GLONASS的噪声系数（NF）上升，影响灵敏度。这些外部噪声可能会产生接近GPS频率范围的互调产物（IMD）或谐波，这需要高效的外部低噪声放大器（eLNA）配合Pre-SAW滤波器进行有效抑制。如果eLNA的线性度不足且Pre-SAW对外来噪声抑制不足，产生的IMD或谐波可能无法通过Post-SAW滤波器消除，因为它们属于带内噪声，而Post-SAW主要是抑制带外噪声。 设计兼容GPS与GLONASS的射频硬件时，需要综合考虑频道配置、带宽、滤波器性能以及噪声抑制策略，确保在接收这两个系统信号时具有足够的灵敏度和抗干扰能力。