Tín hiệu GPS sau khi được truyền qua không gian sẽ tạo ra một điện áp trong các phần tử. Điện áp này rất yếu, tương ứng với một công suất tín hiệu 160 dBW đối với hệ thống GPS, một tần số sóng mang 1575.42 MHz và băng thông 2 MHz. Thực tế, công suất tín hiệu GPS nhận được thấp hơn công suất sàn của tạp âm nhiệt, và tín hiệu thu được ở một tần số quá cao so với sự hoạt động của hầu hết các bộ biến đổi tương tự sang số (ADC). Để khắc phục tình trạng này, chúng ta cần một tiếp đầu ngoại vi. Một tiếp đầu cho tín hiệu GPS ở băng tần L1 với các chức năng hoàn chỉnh được mô tả trên hình 4.2. [8]
Hình 4.2 Anten và tiếp đầu ngoại vi
Các anten thường không được coi là một phần trong thiết kế tiếp đầu, nhưng vì nó là thành phần đầu tiên trong đường dẫn tín hiệu nên nó rất quan trọng khi chúng ta tóm tắt sự mô tả các tiếp đầu GPS. Các anten sẽ được thiết kế để tạo ra một điện áp từ các sóng vô tuyến truyền trên băng tần L1 (1575.42MHz). Ngoài ra, việc thiết kế còn phải phù hợp với băng thông của tín hiệu mong muốn. Thành phần đầu tiên trong phần RF là một bộ lọc, chỉ cho phép các tần số trung tâm đi qua và làm suy giảm các thành phần tần số khác. Các anten đặc thù có tính chọn lọc tần số tương đối kém. Do đó cần cố gắng loại bỏ bất kì một nguồn tín hiệu công suất cao nằm ngoài dải thông nào xâm
do này, một bộ lọc thông dải sẽ là thành phần đầu tiên ngay sau anten. Các thông số mô tả đặc tính của một bộ lọc bao gồm tổn hao xen giữa, hoặc sự suy giảm của các thành phần tần số mong muốn, và băng thông của bộ lọc (thường là 3dB). Mục đích của việc thiết kế bộ lọc là cung cấp sự chuyển đổi rõ ràng giữa các tần số mong muốn (dải thông bộ lọc) và các tần số không mong muốn (tần số cắt) trong khi phải duy trì sự tổn hao xen giữa ở mức tối thiểu. Phụ thuộc vào việc thực hiện thực tế của các bộ lọc (bao gồm: phần tử cộng hưởng, sóng âm bề mặt (SAW), các phần tử gốm hoặc các phần tử tập trung (điện trở, tụ điện, và bộ lọc), chuyển đổi này có thể được thực hiện bằng cách tăng số lượng các khối hoặc các phần tử trong thiết kế.
Tiếp theo bộ lọc sẽ là một bộ khuếch đại nhằm làm tăng tín hiệu yếu lên một mức thích hợp để thực hiện biến đổi ADC. Do đó, số lượng các bộ khuếch đại phụ thuộc vào đặc tính của bộ ADC. Ngoài việc làm tăng biên độ tín hiệu các bộ khuếch đại còn thêm nhiễu vào tín hiệu đầu ra. Tất nhiên, mục đích của chúng ta là có một thành phần có khả năng khuếch đại tín hiệu mà nhiễu thêm vào ở mức tối thiểu. Các thông số cơ bản mô tả đặc tính của một bộ khuếch đại là:
Độ khuếch đại. Thường có đơn vị dB, và là đại lượng không thay đổi.
Dải tần quy định.
Mô hình nhiễu. Thường có đơn vị dB, và biểu thị số lượng nhiễu sẽ thêm vào tín hiệu được khuếch đại.
Hình 4.2 mô tả một bộ khuếch đại riêng lẻ với độ khuếch đại 50 dB, để xây dựng được một bộ khuếch đại tương đương, chúng ta sẽ sử dụng các tầng khuếch đại.
Sau khi khuếch đại công suất tín hiệu, chúng ta sẽ chuyển đổi tín hiệu sóng mang đầu vào RF 1575.42 MHz thành tín hiệu tần số trung gian thấp hơn (IF) mà vẫn duy trì được cấu trúc tín hiệu đã điều chế, để được dải tần số có thể sử dụng được. Để thực hiện điều này chúng ta sử dụng kết hợp một bộ trộn với một bộ dao động nội.
Thành phần cuối cùng trong một tiếp đầu ngoại vi là bộ ADC. Thiết bị này sẽ chuyển đổi tín hiệu tương tự thành các mẫu số. Các thông số chính cần lưu ý đối với một bộ ADC là: số lượng bit, tần số lấy mẫu tối đa, băng thông và dải tín hiệu tương tự đầu vào.