Tối ưu bộ biến đổi ADC tốc độ cao cho máy thu trực tiếp
Độ phân giải tối ưu cho bộ thu GPS và Galileo là 4 bit. Dựa vào định lý Nyquist, tần số lấy mẫu ít nhất phải bằng 2 lần tần số cao nhất trong dải thông. Xem xét cấu trúc tín hiệu GPS và Galileo, dải thông tối đa yêu cầu cho GPS L5 và Galileo E5a với dải thông 2 bên (double side) là 20,46 MHz hoặc dải thông 1 bên (single side) là 10,23 MHz. Chúng ta xem xét dải thông 1 bên (single side). Dải này yêu cầu tần số lấy mẫu lớn hơn 20,46 MHz. Xem xét yêu cầu độ phân giải thấp, tần số lấy mẫu trung bình, công suất thấp, chúng ta lựa chọn Successive Approximation Register (SAR) ADC. Khối ADC sử dụng 1bit thay vì nhiều bit để tiết kiệm năng lượng và không điều khiển hệ số khuyếch đại tự động.
Tối ưu bộ khuyếch đại tạp âm thấp LNA (dual model)
Sự lựa chọn hệ số khuyếch đại cho bộ LNA luôn cần sự tính toán cân nhắc. Bộ LNA có hệ số khuyếch đại lớn giúp giảm hệ số tạp âm NF bằng cách tối thiểu hóa sự tham gia của bộ trộn (mixer ) nhưng tiêu tốn nhiều năng lượng. Bộ LNA có hệ số khuyếch đại thấp cải thiện khả năng tuyến tính và năng lượng tiêu tốn ít hơn song phải cần thêm bộ trộn tạp âm thấp. Nói chung là, một bộ LNA có hệ số khuyếch đại thấp cùng với một bộ trộn tạp âm thấp chưa chắc đã lợi hơn một bộ LNA có hệ số khuyếch đại lớn cùng với bộ trộn có NF cao hơn. Do đó ta đưa ra giải pháp thiết kế bộ LNA có sự lựa chọn linh động hơn 2 chế độ tùy thuộc vào trường hợp cụ thể sẽ tận dụng được ưu điểm của hai loại LNA . Tuyến tính đầu cuối không phải là vấn đề đối với bộ thu GPS do nó tiêu thụ năng lượng ít và khá ổn định. Vì vậy thông số kĩ thuật tuyến tính được xác định khi có yêu cầu xử lý tín hiệu nhiễu bên ngoài. Hệ số tạp âm đầu vào của chíp LNA là 2,8 dB đủ cho các ứng dụng có độ nhây cao. Băng thông đầu cuối là 6 Mhz bbao gồm cả 2 búp sóng chính Galileo BOC cũng như búp sóng chính của mã C/A GPS và hai búp sóng bên. Tỉ số gây ra bộ lọc đầu cuối thì nhỏ hơn 0,7 dB đối với cả hai tín hiệu.
Bộ LNA hai chế độ có sensor tích hợp anten thiết kế sẵn, lựa chọn hai chế độ để cân đối giữa việc giảm tạp âm và tiêu thụ năng lượng . Mục đích của LNA là khuyếch đại tạp âm thấp tín hiệu đầu vào máy thu trong khi sự suy giảm C/No là ít nhất có thể . Đảm bảo trở kháng đầu vào đầu ra ổn định 50 Ω . Trở kháng đầu vào 50 Ω có thể đạt được bằng cách thêm cảm kháng nối tiếp với emiter của transistor đầu vào để làm suy biến khuyếch đại E chung. Đây là mô hình LNA phổ biến vì nó đạt được tạp âm thấp tăng ích cao và trở kháng đầu vào phù hợp với dải tần hẹp.
Hình 3.1 : Khối LNA trong GPS
Hai mô hình trên đều tối ưu phần cứng trên nền có sẵn, khả năng cải tiến tốt , xong khó cập nhật công nghệ, giá trị sử dụng lại không cao, giá thành thiết kế lớn, khó khăn trong quá trình thử nghiệm nghiên cứu do linh kiện đắt. Do đó trong đồ án em chọn mô hình tối ưu cho máy thu trực tiếp là tối ưu dựa trên công nghệ vô tuyến phần mềm SDR, nhờ tính linh hoạt cơ động dễ tích hợp công nghệ mới tiện lợi cho quá trình nghiên cứu do thực hiện trên phần mềm, xử lý DSP trên nền phần cứng cơ bản IC khả trình lập trình được.[3]