PCI9820 在数字设计方面，采用标准的SODIMMSDRAM来储存资料。因为PCI9820的单一信道所产生的数据流，已超过了33 MHz、32 b PCI总线的频宽，所以数据在传输到计算机之前都记录在板载SDRAM中，然后再通过总线控制DMA传输到主机内存中。当数据的速度超过PCI总线带宽时，板卡上的内存容量相对就显得重要。PCI9820的标准版本配备64 MB的内存，最高可支持到512 MB，可提供单一信道采集频率达130 MS／s时，长达数秒的储存空间。如果板卡的数据输出小于PCI带宽，PCI9820可以配置板载3k采样数量的FIFO旁路SDRAM，完成直达主机内存的实时数据传输。在一个多用户或者多任务操作系统中，单独分配一块大的连续的内存用于DMA传输是很困难的，所以PCI9820提供了聚散DMA功能，它能把分散的内存块连接成一个互连的表列，从而可以不受分散小容量内存块的影响实现大容量数据传输。其结构框图如图2所示。

3 GPS射频芯片GP2015简介

GP2015 是ZARLINK公司生产的TQFP封装的小型射频前端芯片。GP2015提供一个低功率、低成本和高可靠性的GPS射频前端解决方案。GP2015包括一个片上合成器、混频器、自动增益控制(AGC)和一个提供符号和量级数字输出的量化器，构成一个完整的GPS接收机射频前端电路仅需要极少的外部元件。可以与12信道GPS相关器GP2021或者GP4020等GPS基带处理器配套使用，适合C／A代码全球定位的卫星接收机、时间标准、导航和测量的应用。

射频前端主要由GP2015芯片及外围滤波电路构成。GP2015的输人信号是自天线下行，经前置放大器滤波、放大后的GPS信号 (L1波段为1 575.42 MHz)作为输入信号与锁相环频率合成器产生的第一本振信号(1.4 GHz)混频，经滤波得到差频信号(175.42 MHz)。该信号与第二本振信号(140 MHz)混频，经过声表滤波器中心频率选择得到差频信号(35.42 MItz)。该信号随后进入中频信号主放大器，这一部分由两个AGC(自动增益控制)放大器和三级变频器组成。信号首先经过AGC放大，然后与第三本振信号(31.11 MHz)混频，经过低通滤波器选出中频信号(4.309 MHz)。该中频信号一路送往片内A／D转换器，一路送往管脚1供测试使用。

在片内该中频信号随后进入A／D转换器进行2 b量化后，模拟信号转换为二位数字信号——符号和模(SIGN和MAG)，分别表示输出信号的极性和幅度值，它们来自于中频模拟信号通过比较器比较之后实时输出的比较结果。比较结果的输出被基带相关器提供的时钟信号(5.714 Mttz)锁定，锁定后使4.309 MHz的信号变频到1.405 MHz的数字信号。该数字信号输出给基带处理器做进一步处理。

这里使用的是GP2015第一管脚的4.309 MHz的模拟中频信号，送到PCI9820数据采集卡，按照一定采样率，采集得到数字中频GPS信号。

用GP2015 构建射频模块还包括外围滤波器的设计，射频滤波器的作用是滤除带外干扰，特别是滤除1 224．58 MHz的镜像噪声，避免射频前端第一级混频器过载。该滤波器还有助于对900 MHz的移动电话所带来的干扰进行滤除。射频滤波器引入的插入损耗需要由LNA前置低噪放大器做出补偿。具体细节可参考手册及文献[5-7]。

4采样方案及信号频谱分析

4.1 采样方案

GP2015 输出4.309 MHz的模拟中频信号，而GPS的C／A码带宽为2.046 MHz，因此GPS信号所占频带为3.286～5.332 MHz，中频信号的最高频率为fH=5.332 MHz。按照Nyquist低通采样定理，当采样频率fs≥2fH时，就能够从采样后的数据中无失真地恢复出原来的信号，信号在时域的采样等效于在频域的周期延拓，使fs≥2fH就是为了保证采样后的信号频谱不重叠，因此可知采样频率最低为fs=10.664 MHz。但采样频率越高，后端数字基带处理的数据处理量就越大，对实时处理GPS信号带来了困难。所以工程实际中经常使用带通采样技术，降低采样率，有利于简化硬件、降低成本，同时减轻后续数据处理的压力。

对于GPS中频带通信号，其带宽为B=2.046 MHz，只要取fs≥2B的某些值，就可以保证采样后的信号频谱不重叠。这种采样方式就称为带通采样(Band-Sampling)，又叫欠采样(Under-Sampling)，带通采样频率fs可由下式确定：

其中，fH是带通信号的最高频率，fL是带通信号的最低频率，n为整数，取值范围为2≤n≤fH／(fH-fL)。

对于这里的GPS中频信号，fH=5.332 MHz，fL=3.286 MHz，由式(1)可得：

当n=2时，fs范围：5.332 MHz≤fs≤6.572 MHz，因此在工程实际中，与GP2015配套的基带芯片GP2021(GP4020)提供的采样时钟频率为5.714 MHz，欠采样得到1.405 MHz的数字中频信号。

PCI9820 采集卡的内部时钟基准为60 MHz，可在软件中设定对其进行整数比率的分频，即fs=60／n，n为整数，我们取n=10，得到采样频率fs=6 MHz，按此频率对GPS中频信号采样得到1.691 MHz的数字中频信号。实验中还采用低通采样频率fs=12 MHz进行对比实验。