{"id":1323,"date":"2025-10-07T00:14:52","date_gmt":"2025-10-07T00:14:52","guid":{"rendered":"https:\/\/www.wallisemi.com\/?p=1323"},"modified":"2025-10-08T00:17:30","modified_gmt":"2025-10-08T00:17:30","slug":"schlusseltechnologien-fur-multimodale-satellitennavigation-rfchips","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/blog\/industry-insights\/key-technologies-in-multi-mode-satellite-navigation-rfchips\/","title":{"rendered":"Schl\u00fcsseltechnologien f\u00fcr Multi-Mode-Satellitennavigation RFchips"},"content":{"rendered":"

Abstrakt<\/strong>
Mit der weit verbreiteten Anwendung von Satellitennavigationssystemen auf der ganzen Welt werden Multimode-Satellitennavigationsempf\u00e4nger, die verschiedene Navigationssysteme wie GPS, GLONASS, Galileo und BeiDou unterst\u00fctzen k\u00f6nnen, zur ersten Wahl f\u00fcr Navigationsger\u00e4te. Ihre weitere Verbreitung wird jedoch durch Gr\u00f6\u00dfe und Stromverbrauch erheblich eingeschr\u00e4nkt. Die HF-Empfangseinheit, das Herzst\u00fcck eines Navigationsempf\u00e4ngers, wirkt sich direkt auf die Stabilit\u00e4t und Zuverl\u00e4ssigkeit des gesamten Systems aus. Herk\u00f6mmliche Entw\u00fcrfe mit diskreten Komponenten f\u00fchren zu gro\u00dfen Abmessungen, hohem Stromverbrauch und instabiler Systemleistung. Um diese Einschr\u00e4nkungen zu \u00fcberwinden, ist der Ersatz diskreter Komponenten durch anwendungsspezifische integrierte Hochfrequenzschaltungen (RF ASICs) der wichtigste technische Weg, um eine Miniaturisierung des Empf\u00e4ngers, einen geringen Stromverbrauch und eine hohe Stabilit\u00e4t zu erreichen. Dieser Beitrag untersucht systematisch die Schl\u00fcsseltechnologien im HF-ASIC-Design f\u00fcr Multimode-Satellitennavigationsempf\u00e4nger, schl\u00e4gt eine vollst\u00e4ndige HF-Chip-Architektur vor und bietet praktikable L\u00f6sungen f\u00fcr die Design-Herausforderungen von Kernmodulen wie rauscharmen Verst\u00e4rkern, Mischern und Frequenzsynthesizern. Die Ergebnisse bieten theoretische und praktische Unterst\u00fctzung f\u00fcr die autonome Entwicklung und Integration von Multimode-Navigations-HF-Chips.<\/p>\n\n\n\n

Einf\u00fchrung<\/strong>
Mit der kontinuierlichen Verbesserung und Integration globaler Satellitennavigationssysteme haben Multimode-Satellitennavigationsempf\u00e4nger, die gleichzeitig Signale von mehreren Navigationssystemen empfangen und verarbeiten k\u00f6nnen, die Zuverl\u00e4ssigkeit, Genauigkeit und Verf\u00fcgbarkeit der Positionsbestimmung erheblich verbessert. Infolgedessen sind sie zu einer wichtigen Entwicklungsrichtung in der modernen Navigationstechnologie geworden. Mit der zunehmenden Zahl integrierter Funktionen sind jedoch die Probleme der Gr\u00f6\u00dfe und des Stromverbrauchs des Empf\u00e4ngers in den Vordergrund getreten, insbesondere bei tragbaren und eingebetteten Ger\u00e4ten, wo diese beiden Faktoren den Anwendungsbereich direkt einschr\u00e4nken.<\/p>\n\n\n\n

Die HF-Empfangseinheit ist als Front-End-Teil des Navigationsempf\u00e4ngers f\u00fcr wichtige Prozesse wie den Signalempfang, die Verst\u00e4rkung und die Abw\u00e4rtskonvertierung verantwortlich. Ihre Leistung wirkt sich direkt auf die Genauigkeit der nachfolgenden Basisbandverarbeitung und die Gesamtstabilit\u00e4t des Systems aus. Herk\u00f6mmliche HF-Empfangseinheiten werden in der Regel aus diskreten Komponenten aufgebaut. Obwohl diese Designs Flexibilit\u00e4t bieten, schr\u00e4nken ihre gro\u00dfe Gr\u00f6\u00dfe, ihr hoher Stromverbrauch und ihre schlechte Konsistenz die Leistung des Empf\u00e4ngers ein. Daher ist der Wechsel zu spezialisierten anwendungsspezifischen integrierten HF-Schaltkreisen (ASICs) f\u00fcr den HF-Teil unumg\u00e4nglich geworden, um hohe Leistung, niedrige Kosten und kompakte Abmessungen in Empf\u00e4ngern zu erreichen.<\/p>\n\n\n\n

1. Multi-Mode-Satellitennavigation RFchips Anforderungen<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Multimode-Satellitennavigationsempf\u00e4nger m\u00fcssen mehrere Frequenzb\u00e4nder und Modulationsverfahren gleichzeitig unterst\u00fctzen, was h\u00f6here Anforderungen an HF-Chips stellt. Einerseits muss der Chip \u00fcber eine Breitband-Empfangsf\u00e4higkeit verf\u00fcgen, um die Betriebsfrequenzb\u00e4nder der verschiedenen Navigationssysteme abzudecken. Andererseits muss er eine hohe Empfindlichkeit beibehalten und gleichzeitig ein geringes Rauschen, eine hohe Linearit\u00e4t und einen ausgezeichneten St\u00f6rungsschutz bieten. Au\u00dferdem muss der Chip einen geringen Stromverbrauch haben und ein ausgewogenes Verh\u00e4ltnis zwischen Integration, Kosten und Zuverl\u00e4ssigkeit aufweisen, um batteriebetriebene mobile Ger\u00e4te zu unterst\u00fctzen.<\/p>\n\n\n\n

2. RFchip Architektur Entwurf<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Auf der Grundlage der oben genannten Anforderungen wird in diesem Papier eine vollst\u00e4ndige RF-ASIC-Architektur f\u00fcr die Multimode-Satellitennavigation vorgeschlagen. Die Architektur verwendet eine Zero-IF (Zero Intermediate Frequency) oder Low-IF-Empf\u00e4ngerstruktur, um die Systemkomplexit\u00e4t zu vereinfachen und die Anzahl der externen Komponenten zu reduzieren. Der Chip integriert Kernmodule wie einen rauscharmen Verst\u00e4rker (LNA), einen Mischer, einen Frequenzsynthesizer, einen Filter und einen Verst\u00e4rker mit variabler Verst\u00e4rkung (VGA) in einem hochintegrierten Design, das die Signalkette optimiert und den Stromverbrauch kontrolliert.<\/p>\n\n\n\n

3. Schl\u00fcsseltechnologien und L\u00f6sungen<\/strong><\/p>\n\n\n\n

3.1 Rauscharmer Verst\u00e4rker (LNA)<\/strong>
Als erster aktiver Schaltkreis im Empf\u00e4nger wirkt sich die Rauschzahl des LNA direkt auf die Empfindlichkeit des Systems aus. F\u00fcr den Multimode-Navigations-Chip muss der LNA ein geringes Rauschen, eine hohe Verst\u00e4rkung und eine gute Eingangsanpassung \u00fcber einen gro\u00dfen Frequenzbereich aufweisen. Das Design verwendet eine Kaskodenstruktur in Kombination mit Rauschanpassungstechniken, um die Verst\u00e4rkung zu gew\u00e4hrleisten und gleichzeitig das Rauschen wirksam zu unterdr\u00fccken. Dar\u00fcber hinaus wird eine adaptive Vorspannungstechnologie eingef\u00fchrt, um eine optimale Leistung unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n\n\n\n

3.2 Mischpult<\/strong>
Der Mischer wandelt HF-Signale auf eine Zwischenfrequenz herunter. Seine Linearit\u00e4t und Umwandlungsverst\u00e4rkung sind entscheidend f\u00fcr die Entst\u00f6rungsf\u00e4higkeit des Systems. In diesem Beitrag wird ein aktiver Mischer auf der Grundlage der Gilbert-Zellen-Struktur verwendet, wobei die Gr\u00f6\u00dfen und Vorspannungsbedingungen der Schalttransistoren optimiert werden, um die Linearit\u00e4t zu verbessern und die Leckage des Lokaloszillators zu verringern. Au\u00dferdem wird die Technologie der Stromwiederverwendung eingesetzt, um den Stromverbrauch zu senken.<\/p>\n\n\n\n

3.3 Frequenzsynthesizer<\/strong>
Der Frequenzsynthesizer liefert ein stabiles und genaues Lokaloszillatorsignal an den Mischer. Die Multimode-Navigation erfordert eine schnelle Verriegelung und Abdeckung mehrerer Frequenzpunkte. Der Entwurf verwendet eine PLL-Struktur (Phase-Locked Loop), die einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) mit geringem Phasenrauschen und einen hochaufl\u00f6senden Teiler integriert. Digitale Kalibrierungstechniken werden eingesetzt, um Frequenzfehler zu reduzieren, und die Technologie der fraktionierten Teilung erm\u00f6glicht eine flexible Konfiguration der Frequenzpunkte.<\/p>\n\n\n\n

4. Zusammenfassung und Ausblick<\/strong><\/p>\n\n\n\n

In diesem Beitrag wird eine umfassende HF-ASIC-Designl\u00f6sung f\u00fcr Multimode-Satellitennavigationsempf\u00e4nger vorgeschlagen, wobei der Schwerpunkt auf den Designherausforderungen und L\u00f6sungen f\u00fcr Schl\u00fcsselmodule wie rauscharme Verst\u00e4rker, Mischer und Frequenzsynthesizer liegt. Durch Optimierung der Schaltungsstruktur und Systemintegration ist es m\u00f6glich, die Gr\u00f6\u00dfe und den Stromverbrauch erheblich zu reduzieren und gleichzeitig die Stabilit\u00e4t und die Gesamtleistung des Empf\u00e4ngers zu verbessern. Mit dem technologischen Fortschritt und den steigenden Anforderungen an die Systeme werden sich Multimode-Navigations-HF-Chips in Zukunft weiter in Richtung einer h\u00f6heren Integration, eines geringeren Stromverbrauchs und einer st\u00e4rkeren St\u00f6rsicherheit entwickeln und so eine solide technische Unterst\u00fctzung f\u00fcr die gro\u00df angelegte Anwendung globaler Navigationssysteme bieten.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

AbstractWith the widespread application of satellite navigation systems globally, multi-mode satellite navigation receivers, capable of supporting various navigation systems such as GPS, GLONASS, Galileo, and BeiDou, are becoming the mainstream choice for navigation devices. However, their further expansion is significantly constrained by size and power consumption. The RF receiving unit, as the core component of […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":1322,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[30,31],"tags":[36],"class_list":["post-1323","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-industry-insights","category-blog","tag-yvette-wu"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1323","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1323"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1323\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1324,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1323\/revisions\/1324"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1322"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1323"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1323"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1323"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}