全球衛星定位系統(GPS)接收器 基頻電路與天線之設計製作

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姓名

曾子豪(TZU-HAO TSENG) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

全球衛星定位系統(GPS)接收器基頻電路與天線之設計製作
(Antenna and baseband module of Global Positioning System (GPS) receiver design and manufacture)

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摘要(中)

本篇論文的目的，在於利用現有的GPS環境，學習製作GPS接收器的基頻電路與天線，使得我們往後，可將這些設備應用於導航或是大氣的量測及其他運用；GPS的接收器包含了接收天線，RF端電路與基頻端電路，接收天線需全向性與主波束大，以利於接收天空的所有衛星，同時需產生右旋極化去接收衛星所發射的右旋波，我們將先以理論分析、經由模擬得到天線的尺寸，最後實際量測天線的效能；而基頻電路包含了擷取(acquisition)與追蹤(tracking)，擷取(acquisition)是偵測哪顆衛星所發射的訊號，以及其相位偏差，再經由追蹤(tracking)修正訊號的相位，解調出我們所要的星曆資料，我們使用sirf的晶片GRF2e實現基頻電路，將得到星曆資料，並經由ROM內的演算法來定位座標

摘要(英)

The GPS receiver consists of three principal components: antenna, RF module, and Digital process.
Satellite signals are received via the antenna, which is right-hand circular polarized (RHCP), and should cover a wide spatial angle to receive the maximum number of signals. We use Computer-Aided design software to simulate, and measure by instrument to adjust antenna size.
After signal frequency is converted to a desired frequency and digitized by RF module, the digital process use to acquisition and tracking signal. Acquisition means to find the signal of certain satellite. The tracking program is used to find the phase transition of the navigation data. Then the navigation data can obtain to calculate user position. We use a chip sirf GRF2e to materialize Digital process and via the algorithm from ROM to obtain the user position. This thesis is focus on antenna design and the fabrication of digital process for GPS receiver.

關鍵字(中)

★ 全球衛星定位
★ 接收器
★ 接收天線

關鍵字(英)

★ receiver
★ patch antenna
★ gps

論文目次

摘要 i
目錄 iii
圖次 v
表次 vii
第一章緒論 1
1.1研究動機與目的 1
1.2章節介紹 1
第二章衛星全球定位系統(GPS)與原理 3
2.1 衛星全球定位系統(GPS)簡介 3
2.2 GPS系統架構 4
2.3 定位原理 5
2.4 衛星訊號架構 7
2.5 衛星展頻碼(Pseudo Random Code) 8
2.5.1 GPS的精度 9
2.5.2 C/A 訊號架構 10
2.5.3 C/A碼的相關性 13
2.6 衛星定位資料格式 14
第三章 GPS基頻電路分析與製作 16
3.1 接收端系統架構 16
3.2 基頻電路製作 19
3.2.1 GPS2e晶片 19
3.2.2震盪器 23
3.2.3 ROM 24
3.2.4 TTL位準轉換至RS-232位準 25
3.3 接收測試結果 29
第四章 GPS接收天線之製作與測試 32
4.1 天線原理 32
4.1.1共振頻率 33
4.2.2阻抗匹配 34
4.2 天線設計與模擬 36
4.2.1 電路板的參數量測 36
4.2.2 天線設計 37
4.2.3模擬結果 39
4.3 天線測試結果 41
第五章結論與未來展望 46
5.1 結論 46
5.2 未來展望 46
參考文獻 47

參考文獻

【1】張瑞剛，“GPS衛星測量學”，菁雲文化有限公司，民國85年7月。
【2】 JAMES BAO-YEN TSUI，“Fundamentals of Global Position System Receiver A Software Approach ”，2000。
【3】 ELLiott D. Kaplan，“Understanding GPS Principles and applications”，1996。
【4】 RAMESE GARG，PRAKASH，INDER BAHL，APISAK ITTIPIBOON，“Microstrip Antenna Design Handbook”，2001。
【5】 THOMAS MILLIGAN，“MORDEN ANTENNA DESIGN”，April 1986。
【6】 CONSTANTINE A. BALANIS，“ANTENNA THEORY ANALYSIS AND DESIGN”，1997。
【7】 Hai Fong Lee，Wei Chen，“Advance in MICROSTRIP and PRINTED ANTENNAS”，1997。
【8】 David M. Pozar，“Microwave Engineering”,1998

指導教授

陳錕山、蔡木金
(Kun-Shan Chen、Mu King Tsay)

審核日期

2002-6-20

推文