GPS的模块组成是什么？

1 GPS卫星信号2113的组成GPS卫星信号是使用典型的5261码分多址（CDMA）调制技术合成的（如图2所示），其4102个完整信号主要包括1653个载波，伪随机信号代码和数据代码等三个组成部分. 信号载波在L频带中，两个载波的中心频率分别表示为L1和L2. 卫星信号参考时钟频率f0为10.23MHz，信号载波L1的中心频率为f0频率的154倍，即: fL1 = 154×f0 = 1575.42MHz（1）波长λ1= 19.03cm；信号载体L2的中心频率为f0的120倍频率，即: fL2 = 120×f0 = 1227.60MHz（2）其波长λ2= 24.42cm. 两个载波之间的频率差为347.82MHz，约为L2的2​​8.3％. 载波频率的这种选择便于测量或消除导航信号从GPS卫星传播到时由电离层效应引起的传播延迟误差. 伪随机噪声码（PRN），即测距码，主要包括精细测距码（P码）和粗略测距码（C / A码）. P码的编码率为10.23MHz，C / A码的编码率为1.023MHz. 数据代码是GPS卫星以二进制形式发送给用户的导航定位数据，也称为导航消息或D代码. 它主要包括卫星日历，卫星时钟校正，电离层延迟校正，工作状态信息，C / A码转换. 捕获所有卫星的P码信息和粗略星历. 总消息由1500位组成，分为5个子帧，每个子帧在6s内发送10个字，每个字有30位，共300位，因此数据的代码波特率为50bps.

分别在同相和正交模式下在L1载波上调制数据代码和两个伪随机代码. 在L2载波上，仅P代码用于双相调制，因此L1和L2的完整卫星信号为: SL1（T）= AcCi（t）Di（t）sin（ωL1t+φc）（3） + ApPi（t）Di（t）cos（ωL1t+φP1）SL2（t）= BpPi（t）Di（t）cos（ωL2t+φp2）（4）其中，Ap，Bp和Ac是振幅P代码和C / A代码； Pi（t）和Ci（t）分别是对应的P码和C / A码的伪随机数； Di（t）是卫星导航电文数据代码； ωL1，ωL2是L1和L2载波信号的角频率； φC和φP1，φP2分别是与载波的初始相位相对应的C / A码和P码. 合成的GPS信号被传输到世界，并且可以被用来随时随地计算导航和定位信息.

2 GPS的灵敏度GPS的检测质量取决于信噪比. 当它是“理想的”时，输入端的信噪比Si / Ni和输出端/ No的信噪比So相同. 因为实际的GPS具有内部噪声，所以（So / No）<（Si / Ni）;噪声越大gps接收机连接，输出信噪比越小，接收机性能越差，此时的接收机噪声系数为: F =（Si / Ni）/（So / No）（5）公式（5）表明，由于内部噪声的影响，输出端的信噪比变得比输入端的信噪比更差. 5）输入信号的额定功率可以表示为: Si = NiFo（So / No）（6）

公式（6）使GPS能够在嘈杂的背景下接收卫星信号. 不仅必须将输出信号放大到足够的值，而且更重要的是，使输出信噪比So / No达到所需的比率. 令（So / No）≥（So / No）min对应于输入信号功率的最小可检测信号功率为Simin，通常用于指示的灵敏度. 因为的输入噪声额定功率Ni = kT0Bn（7），其中k是玻尔兹曼常数，k = 1.38×10 -23J / K，所以T0是单位电路的室内温度17℃（290K，绝对温度），Bn是单位电路的带宽. 将方程式（7）代入方程式（6）可得出: Si = kT0BnFo（So / No）（8）可以进一步获得GPS接收机的灵敏度: Simin = kT0BnFo（So / No）min（9）

从等式（9）可以看出，为了提高GPS接收机的灵敏度，必须降低最小可检测信号功率Simin. 因此，一方面，在接收机电路设计中，有必要考虑尽可能减小接收机的总噪声因子Fo. 一方面，我们应该尝试在噪声背景下提高GPS输出端的信噪比So / No. 3 GPS天线单元天线单元的主要功能是在空中接收GPS卫星信号，从而为RF前端提供相对纯净而完整的卫星信号. 在接收机设计中，当两个单元电路级联时（如图3所示），如果第一和第二单元电路的噪声系数和额定功率增益分别为F1gps接收机连接，F2和G1，G2，则它们的带宽均为Is Bn 如果级联电路的总噪声系数为Fo，则输出的实际额定噪声函数No为: No = kT0BnG1G2Fo（10）由于No由两部分组成，即: No = No12 +ΔN2（11）其中No12是由于第一级单元电路在第二级单元电路的输出处的噪声引起的额定噪声功率，ΔN2是由第二级单元电路产生的噪声功率引起的，并且No12 = kToBnG1G2F1（12）ΔN2= kToBnG2（F2 -1）（13）将方程式（12）和（13）代入方程式（11），则No = kToBnC1C2Fo = kToBnG1G2F1 + kToBnG2（F2-1）（14）简化方程式（14），以获得两级单位电路级联之后的总噪声系数为: Fo = F1 +（F2-1）/ G1（15）同样，当级联n级单位电路时，总噪声系数为: Fo = F1 +（F2-1）/ G1 +（F3- 1）/（G1G2）+Λ+（Fn-1）/（G1G2ΛGn-1）

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