Visão geral

A tecnologia de navegação por satélite tornou-se uma tecnologia de posicionamento amplamente adoptada nas actividades humanas e desenvolveu-se rapidamente numa indústria emergente - a indústria de navegação e posicionamento por satélite. Os Estados Unidos e a Rússia construíram com êxito sistemas globais de navegação por satélite, GPS e GLONASS, respetivamente, e a União Europeia está atualmente a construir o sistema GALILEO. Em 2000, a China lançou dois satélites para o seu sistema de navegação por satélite Beidou (BDS), marcando um avanço na tecnologia chinesa de navegação por satélite. Este facto fez da China o terceiro país do mundo a dispor de um sistema de navegação por satélite independente.

Ao contrário do GPS, o sistema de navegação por satélite Beidou utiliza um sistema ativo de navegação bidirecional. O sistema Beidou é composto por dois satélites geoestacionários, um sistema de controlo central, um sistema de calibração e vários dispositivos de utilizador. O sistema de controlo central envia sinais de consulta aos dois satélites, que são depois retransmitidos aos utilizadores na área de serviço. Os utilizadores respondem ao sinal de consulta de um satélite e enviam uma resposta a ambos os satélites, que é depois retransmitida para o sistema de controlo central. O sistema de controlo recebe e descodifica os sinais dos utilizadores, processando-os em conformidade com o serviço solicitado.

Embora o sistema de satélites da geração Beidou ofereça capacidades de comunicação, o seu método de posicionamento ativo limita factores como a capacidade do utilizador, a precisão do posicionamento, a invisibilidade e a frequência do posicionamento. Com as melhorias introduzidas no algoritmo de processamento da banda de base do posicionamento por satélite da geração Beidou, foi agora possível obter um posicionamento passivo com três satélites. Em 2005, a China desenvolveu com êxito o primeiro recetor de posicionamento passivo por satélite Beidou I, que resolveu o problema do posicionamento rápido em tempo real de forma independente. Fornece serviços de navegação e posicionamento em tempo real, de alta precisão e em todas as condições meteorológicas, para a China e regiões vizinhas. A atual maturidade do posicionamento passivo da geração Beidou alarga consideravelmente as potenciais aplicações dos produtos terminais da geração Beidou.

Uma das principais aplicações dos produtos terminais da geração Beidou é a sincronização da hora de um único recetor, que é essencial para muitas indústrias, como as estações de base de comunicações e os sectores da energia. Atualmente, estas indústrias dependem do GPS para a sincronização da hora, mas é cada vez mais claro que a adoção da sincronização da hora Beidou será a tendência, com uma procura muito grande.

O chip de RF RNC2410: Uma inovação fundamental para a geração Beidou

Para satisfazer a procura no mercado de receptores únicos da geração Beidou, uma empresa chinesa desenvolveu o Chip recetor único RF de geração Beidou RNC2410. O RNC2410 oferece um desempenho superior, baixo consumo de energia, elevada estabilidade e um tamanho compacto. Requer apenas alguns componentes externos para alcançar a função de receção RF da geração Beidou, reduzindo significativamente o volume do produto e o custo do sistema.

Principais caraterísticas do RNC2410

O RNC2410 é um chip recetor de radiofrequência (RF) concebido para o sistema de navegação por satélite da Geração Beidou. O chip integra todos os módulos do canal recetor e sintetizadores de frequência. O canal recetor fornece saída de sinal analógico e saída de sinal quantizado ADC, juntamente com saída de relógio de amostragem. Com poucos componentes externos, o chip pode realizar a função de receção necessária para os dispositivos de utilizador Beidou. Utiliza o protocolo de interface SPI padrão para comunicação.

O chip adopta uma estrutura de conversão de frequências em duas fases. O recetor primeiro converte o sinal de RF para a primeira frequência intermédia (IF) através do circuito de front-end de RF e, em seguida, converte o primeiro IF para a saída IF final através de um segundo misturador. Com um planeamento de frequência adequado, isto melhora consideravelmente a supressão de imagem e a seletividade de canal do recetor. Para melhorar a integração do chip e reduzir o número de componentes externos, o chip integra um sintetizador de frequência e os correspondentes osciladores controlados por tensão (VCOs), bem como um loop bloqueado por fase (PLL) utilizado para gerar o relógio de amostragem do ADC. Este PLL também fornece o relógio de referência para a secção de banda base.

Um amplificador de ganho variável com controlo de passo de 1dB é utilizado na fase IF, o que assegura que o nível do sinal de saída se mantém numa tensão diferencial pico a pico de 1V através de um loop de controlo automático de ganho (AGC). O RNC2410 pode fornecer tanto sinais IF analógicos como sinais quantizados de 2 bits.

Aplicações do RNC2410

Graças à sua elevada integração, o chip RNC2410 simplifica a conceção do sistema, exigindo apenas um circuito periférico mínimo para a função de receção. A figura 1 mostra o esquema do sistema de um terminal de receção da geração Beidou que utiliza o RNC2410.

No esquema, o LNA (amplificador de baixo ruído) da BDI para Beidou I fornece um ganho superior a 42dB com uma figura de ruído inferior a 1,3dB. O ADC pode ser alimentado pelo AD9283 da ADI ou por produtos similares. A banda base BDI pode ser implementada utilizando um chip dedicado ou FPGA.

Como a entrada de RF do RNC2410 é diferencial e a impedância de saída do LNA é de terminação única (50 ohms), são necessários circuitos de correspondência de entrada. É utilizado um balun de 50 ohms para 100 ohms diferencial, juntamente com uma rede T diferencial para uma correspondência adequada entre o balun e o chip.

Para melhorar a supressão de imagem e a seletividade do canal, é utilizado um filtro SAW de alta seletividade na primeira FI, que é correspondido em conformidade. O RNC2410 fornece duas interfaces para a secção de banda base: uma oferece saída IF analógica, que é amostrada por um ADC externo para produzir um sinal quantizado para a banda base, enquanto a outra fornece saída IF quantizada com resolução de 2 bits, enviada diretamente para a banda base.

Os resultados do teste de um terminal Beidou I utilizando o RNC2410 mostram uma sensibilidade de receção superior a -157,6dBm.

Conclusão

O RNC2410 é um chip RF desenvolvido de forma independente para o sistema de navegação por satélite Beidou. Oferece reduções significativas de tamanho e custo em comparação com os produtos tradicionais. O desempenho do módulo satisfaz plenamente os requisitos do sistema global e está atualmente em fase de utilização experimental. A produção em grande escala está prevista para breve, o que impulsionará o rápido desenvolvimento da indústria chinesa de navegação por satélite Beidou.