长期存在的反向排序困扰

    传统的设计方案中，实现排序和反向排序非常困难，并且价格昂贵。电路板布局受限于干扰和尺寸等因素。另外，用分立元件很难(几乎不可能)实现反向排序，需要在上电排序架构的基础上增加额外的器件和电路布局才有可能实现反向排序。而MAX16050/MAX16051可独立完成排序和反向排序功能，无需额外的设置或外部电路。

    引脚可配置排序克服了固定电路板的局限

    MAX16050拥有额外的优势，MAX16050器件排序引擎的创新设计在无需改变与各个电源的信号连接，即可改变上电顺序。另外，器件不需要额外的分立元件和/或修改电路板即可完成上电顺序配置。

    MAX16050将MAX16051中的第5个排序/检测通道改为3个3态输入引脚，能够将其余4路电源的顺序设置成24种可能组合的任意一种。使用户可以完全控制上电/断电顺序，并可在线改变顺序。通过引脚选择排序是MAX16050的特有功能，不要低估这种灵活性的重要性。该系列器件与同类产品的显著区别是：用户可以在对上电顺序的要求发生变化时保持同一个电路板布局，有效缩短开发时间、降低产品成本。

    增强排序和监测的可靠性

    MAX16050/MAX16051的85mA下拉电路能使输出电容迅速放电。此外，反向排序时，无论系统电源重复上电的时间有多快，集成比较器都能保证在一路电源电压达到250mV以下时才开始关闭下一路电源。该下拉电路增强了复杂系统中的可靠性。

    外部电阻分压网络提供精度为1.5%的欠压和过压门限设置。过压状态下，由独立的输出信号通知系统控制器。这种额外的保护功能提高了系统的可靠性，避免损坏昂贵的系统器件，最终降低维修费用。

    用户可以将器件的输出配置为：1)使能负载点DC-DC转换器；或2)增强串联旁路FET的栅极驱动。集成电荷泵提供了该设计的灵活性，电荷泵可作为FET的上拉电压，或将开漏输出上拉至电源电压，以使能DC-DC转换器。由此，用户可以在系统中同时驱动DC-DC转换器和串联旁路FET，实现多功能工作。

    菊链连接器件，扩展应用范围

    多个MAX16050/MAX16051可以采用菊链连接，实现多个器件的排序和反向排序。该功能无需编程，易于实现。MAX16050/MAX16051能够工作在2.7V至13.2V较宽的电压范围，可以由12V中等电源总线直接供电。器件工作在-40℃至+85℃扩展级温度范围。MAX16050/MAX16051提供微小的28引脚、4mm×4mm QFN封装。

　　低引脚数微控制器已逐渐成为许多通用应用的基础构建模块。AT89LP213/413、AT89LP214/414 和 AT89LP216/416 设备是具有成本效益的8位微控制器，是既要求引脚数少、又要求功耗低、性能好、体积小的应用的理想之选。这些新型微控制器以各种芯片功能，降低了系统成本，从而缩短了白色家电、遥控装置、智能传感器和一次性电子产品等的上市时间。 

　　AT89LP214 和 AT89LP213 带有 2 Kb 系统内可编程闪存 (In-system Programmable Flash)，而 AT89LP414 和 AT89LP413 则带有 4 Kb 闪存。AT89LP216 和 AT89LP416 是分别带有 2 Kb 和 4 Kb 闪存的16引脚版本。这些设备具有丰富的功能设置，包括片上调试、片上硬件乘法器、脉冲宽度调制 (Pulse Width Modulation)、模拟比较器、内置 RC 振荡器和12组通用应用 I/O。它们是马达控制、电池管理和其他通用应用的理想之选。

　　这些设备可在 20 MHz 的运行频率下，达到 20 MIPS 的通量，而在更低的频率下消耗的功率极低。在 1 MHz、3.6V 的工作模式下，通常功耗为 1.1 mA；而在空闲模式下的功耗不到 0.45 mA。它们可在10 MHz 和 20 MHz 频率下，分别以低至 2V 和 2.4V 的电压运行。 

　　AT89LP214 和 AT89LP213 采用14引脚 TSSOP 和 PDIP 封装，而 AT89LP216 则采用16引脚 TSS0P、SOIC 和 PDIP 封装。AT89LP214 和 AT89LP213 的 10k 单位售价为0.87美元，AT89LP216 为0.91美元。

1、配电变压器(配变)

　　配电变压器(简称配变)是配电网中将电能直接分配给低压用户的设备是低压(10kV)配电网与用户380/220V配电网的分界点。配变安装于电线杆、配电房和箱式变电站，具有分散、地理环境情况变化多端、覆盖面广、用户众多，容易受用户增容和城市建设影响等特点。

2、配变运行实时监控的作用

　　通过对配变的实时监控，可以及时掌握配变的运行情况，防止配变负荷严重超载导致设备的烧毁、三相负载严重不平衡导致配变的加速损坏，配变长期轻负荷运行导致的不经济运行状态和大量感性负载运行导致的功率因数过低、高线损等。

　　对配变运行实时监测、抄取、分析、处理和控制，可以及时调整配变运行状态，合理配置配变容量，调整配变的低压智能无功补偿控制等，保证配变安全、稳定、高效的运行。

　　完善、科学、准确的对配变实时监控，为配电自动化管理提供可靠的运行数据和历史资料，有效降低线损，为负荷预测、线损分析、电力需求侧管理(DSM)提供准确的数据；准确打击窃电，负荷预测指导扩容安装等；为用电情况、用电性质及用电负荷的增长趋势分析，在进行系统增容、配变布点选择等规划工作提供科学的数据；同时提高工作效率，降低劳动成本，科学提高配电管理的自动化水平。

3、配变运行实时监控通讯组网

3.1 配变运行实时监控通讯组网的问题

　　配变由于其安装位置分布、安装地点等问题，造成设备数量多、运行环境恶劣；地理地形分布不平衡，比较分散等特点。基于以上特点，光纤通讯、有线电缆、电力载波通讯组网无论在技术上，还是资金投入产出比上都不太可行，配变实时监控的通讯组网一直困扰着配变实时监控的推广、实施。

3.2 配变运行实时监控对通讯的要求

　　配变监控的数据量较大，实时性要求不太高，监控终端具有存储功能，不必每个配变监控终端同时占用一个通道与配变管理主站通讯。
需要具备选点召测通讯功能，配变管理管理员可随时召测配变监控终端的实时数据。对特殊的影响配变运行的越限告警信号，配变监控终端要及时上传到配变管理主站。主站、终端建设、安装、维护方便，运行成本低廉。最好可提供透明传输通道或可兼容多种通讯协议。

3.3 目前通讯组网方案

　　目前比较适合于配变实时监控通讯要求的和特点的通讯方案有以下三种：

　　⑴ 公用电话交换网方案；
　　⑵ 无线数传电台方案；
　　⑶ GPRS方案。

　　其中⑴、⑶两种方案属于公网，⑵方案属于用户自建的专用网。

3.3.1 公用电话交换网方案

　　公用电话交换网应用相当普及，有人工作和居住的地方就有公用电话交换网，公用电话交换网不仅可以用于通话还可以用于数据传输，但公用电话交换网方案缺点：

　　① 需要布专用电话线，向电信公司交纳装机费、每月的月租费和使用费；
　　② 非透明数据传输，MODEM从拨号呼叫到连通需要一定时限。

3.3.2 无线数传电台方案

　　无线数传电台适用于通讯点分散的数据监控，恰好适用于配变监控，其具有专用的数传频段，工作频率：220MHz~240MHz。无线数传电台方案缺点如下：

　　① 初次开通需要向当地的无线电管理委员会交纳一定费用，每年再交一定的频率占用费，组网费用高；

　　② 通讯距离有一定的限制(平原地带最远为50km)，且受建筑物、山体的影响较大；

　　③ 需要专业人员维护管理，建设、维护费用很高。

3.3.3 GPRS方案

　　基于以上配变自身的特点和以上两种通讯组网方式的缺点，GPRS数据通讯方案的提出使一系列问题迎刃而解，科学、有效的解决了配变实时测控的通讯组网难题。

　　GPRS是在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输网络，它采用先进的无线分组技术，可以为水力、电力、交通、银行等行业提供丰富的无线接入手段，移动GPRS方案具有以下优点：

　　① 采用透明双向数据传输，链路自动维护；

　　② 只需要向移动公司开户SIM卡，费用可以采用包月方式使用，运行成本低；

　　③ 永远在线 ，只要激活GPRS后，将永远保持在线，不存在掉线问题，只有在产生流量时才计费；

　　④ 快速登录，全新的分组服务，无需长时间的拨号连接过程；

　　⑤ 高速传输，GPRS最高理论传输速度171.2kbps，平均带宽40kbps；

　　⑥ 支持点对点、中心对多点及多点间的实时、对等数据传输，组网灵活，不受通讯距离和区域的限制，中心对多点的传输方式是配变实时监控常用的应用模式；

　　⑦ 可靠性高，一般数据包传输的成功率在99.9%以上。

4、配变实时监控系统的组成及主要功能

4.1 系统组成

配变实时监控系统由以下三部分组成：

　　⑴ 配变管理主站；
　　⑵ 配变监控终端(配电综合测控仪)；
　　⑶ GPRS通讯通道。

4.2 配变监控管理系统软件主要功能

4.2.1 管理功能

⑴ 配变台区资料管理

　　以各级电力供电公司为电位，建立管理该公司所管辖的配变台区名称、配变所属变电站、配变所属线路、配变地理位置、配变型号等配变台区档案资料。

⑵ 配变用户资料管理

　　建立管理配变用户名称、容量、CT变比、PT变比、监控终端编号、通讯ID、用电性质和抄表员等用户资料。

⑶ 系统用户管理

　　防止未授权用户非法进入系统，设置管理用户帐号、密码和操作权限等。

4.2.2 数据采集功能

　　数据采集采用定时巡检、随机巡检和自动收集相配合，采集配电综合测控仪实时数据和历史数据。

⑴ 定时巡检功能

　　配变监控管理系统按管理员设定的巡检时间自动采集配电综合测控仪实时数据和历史数据。

⑵ 随机巡检功能

　　管理员可随时在配变监控管理主站随机巡检某台配电综合测控仪实时数据。

⑶ 自动接收功能

　　配变监控管理系统自动接收各配电综合监控仪的告警和事件记录数据。

4.2.3 校时功能

　　为了统一各配电综合测控仪的时间基准，配变监控管理系统可定时对各配电综合测控仪进行校时。

4.2.4 控制功能

　　配变监控管理系统可对具有遥控输出功能的配电综合测控仪下发遥控命令，实现远程遥控。

4.2.5 数据库查询功能

　　配变监控管理系统采用安全、可靠的商用数据库，建立标准的数据模型和数据字段。可以查询任意时段配变的历史数据、事件记录、告警记录等。提供方便的数据维护接口，在权限范围内提供数据接口，为负荷预测、线损分析和DSM系统提供准确的数据源。

4.2.6 统计分析功能

　　配变监控管理系统提供强大的数据统计、分析功能，为用户提供准确实用的统计数据，为配变科学管理提供关键的数据。

　　⑴ 统计任意时段对某台配电综合测控仪的遥控操作成功、失败次数；

　　⑵ 统计任意时段某台配电综合测控仪的无功补偿投切记录和时间；

　　⑶ 统计任意时段某台配变的停电时间和次数；

　　⑷ 统计任意时段某台配变的最大、最小需量发生时间和需量；

　　⑸ 统计任意时段某台配变的低压线损、电压合格率、负荷率、分时电量等。

4.2.7 报表和曲线处理功能

　　配变监控管理系统可以针对某一台区、配变线路或某配变自动生成日报表、月报表、年度报表等汇总报表及。日报表统计一天24小时定时存储的运行参数，累计停电时间、过压、过流报警，无功补偿投切控制等情况；报表可直接进行预览、打印。自动生成趋势曲线，直观的反映出各配变的运行趋势。曲线可任意放大、缩小和拖动。

　　⑴ 生成任意时段的电能量分时统计报表；

　　⑵ 生成任意时段的负荷率、电压合格率、负荷不平衡度报表；

　　⑶ 生成任意时段的配变综合分析报表；

　　⑷ 生成任意时段的无功补偿投切记录报表、停电、告警记录报表；

　　⑸ 生成任意时段的配变参数趋势曲线。

4.3 配电综合测控仪的功能

4.3.1 遥测功能

配电综合测控仪实时测量存储以下配变参数：

　　⑴ 三相电压 Ua、Ub、Uc及频率F；
　　⑵ 三相电流 Ia、Ib、Ic及中性线电流I0；
　　⑶ 三相功率因数 cosφa、cosφb、cosφc；
　　⑷ 三相有功功率 Pa、Pb、Pc；
　　⑸ 三相无功功率 Qa、Qb、Qc；
　　⑹ 配变工作环境温度 T。

　　以上各量在存储间隔内的最大值、最小值、平均值存储作历史数据保存，存储间隔可以任意设置(调节范围1~120分钟可调，调节细度1分钟)，存储时间84天以上。

4.3.2 电能计量功能

　　⑴ 三相有功电量；

　　⑵ 三相无功电量。

　　电量按存储间隔定时存储在存储器中。

4.3.3 统计功能

　　⑴ 统计记录三相电压越上限、越下限的起止时间；
　　⑵ 统计记录三相电流越上限的起止时间；
　　⑶ 统计记录配变停电起止时间；
　　⑷ 统计记录配变最大需量及发生时间。

　　以上各量立即存储在存储器内。

4.3.4 遥信功能

　　配电综合测控仪采集以下信号及SOE：

　　⑴ 配变超高温；
　　⑵ 配变缺相；
　　⑶ 配变高压侧开关变位(支持智能开关)；
　　⑷ 配变低压侧开关变位(支持智能开关)；
　　⑸ 三相电压越上限；
　　⑹变压器过载；
　　⑺ 通讯故障；
　　⑻ 装置故障。

　　以上异常信号出现必须上报，上报至主站的反应时间不超过5分钟，当配电综合测控仪发送上报信息后没有收到主站的确认信号时，应进行重发，重发次数由主站设置，上报的主动权按异常状况的类型可由主站单独设置。

4.3.5 遥控功能

　　配电综合测控仪根据主站的指令对相应的开关或其它被控对象进行远方合闸、跳闸操作。

　　⑴ 配变高压侧开关变位(支持智能开关)；
　　⑵ 配变低压侧开关变位(支持智能开关)；
　　⑶ 其它需要控制的被控对象。

4.3.6 低压智能无功补偿功能

　　为了有效降低配电网的线损，提高供电质量，需要对配变低压侧进行智能无功补偿，保持系统的无功平衡，提高配变功率因数，实现技术降损。配电综合测控仪具备低压智能无功补偿控制功能，具有以下特点：

　　⑴ 采用科学的补偿算法，以无功功率作为控制物理量，以用户设定的功率因数作为投切门限；避免了在小负荷，低功率因数时，因电容器的频繁投切而造成的损坏电器元件的情况，提高了系统的稳定性，不会产生过补和补偿不足。

　　⑵ 灵活多变的控制方式，可根据现场电容器组的情况自由选择以下三种补偿方式：“三相分补”、“三相共补”、“共补+分补”；每路输出控制的电容器容量和接线方式可根据现场情况自由设定；

　　⑶ 1~12路输出控制回路，对多级电容采用过零快速投切。可支持控制无触点复合开关，实现过零投切电容器和控制交流接触器投切电容器。

4.3.6 远程通讯功能

　　配电综合测控仪具备于主站进行数据通讯的功能。主要传送以下数据和命令：

　　⑴ 下行(主站至配电综合测控仪)数据和命令：广播校时、定值设定(电压上、下限，电流上限)、无功补偿控制参数设置、 变比设置、存储间隔设置、实时数据巡检、历史数据召测等。

　　⑵ 上行（配电综合测控仪至主站）数据和命令：实时数据、历史数据、告警信号、遥信量的上送等。

5、GPRS组网的接入方式

5.1 数据终端(GPRS DTU)的接入

　　中国移动GPRS网络为用户提供CMNET和APN两个网络接入方式，CMNET通常用于公众用户接入Internet，APN针对相关行业用户使用。APN用户通常在一个组内，需要设定用户名和密码，具有更好的安全性，APN用户可以申请绑定移动内网的固定IP地址。配变监控可选用CMNET和APN两种接入方式。

5.2 数据中心(DSC)的接入

　　数据中心的接入有多种方式，结合GPRS承载网络的特点和GPRS应用领域的具体要求进行组网。组网形式的选择主要由业务数据量、时延、可行性要求、数据保密性、网络状况决定。现提供以下四种接入方案，以供参考。
方案一：GPRS接入，适合总数据带宽需求不太大的应用，例如使用Polling传输协议的数据采集系统；全部数据在GPRS网内运行；要求所有GPRS终端之间可以直接通讯，所有终端接入到同一个专有APN；数据中心的GPRS数据终端接入点绑定固定IP地址(即至少提供一个绑定移动内网固定IP地址的SIM卡)。

　　方案二：Internet接入方式，GRE隧道与RADIUS可选。GRE 两端地址、RADIUS SERVER 地址和企业路由器端口地址都必须是公有的。考虑到IP地址广播，企业端的路由器端口地址，GRE 隧道端地址，RADIUS Server 地址应由为该企业提供Internet连接的ISP提供；不存在跨区域的问题，企业数据中心服务器与中国移动GGSN服务器不必在同一城市。

　　方案三：专线接入，适合电力、金融、证券、工业监控等行业使用；企业通过专线接入中国移动的路由器，移动为用户提供公有或移动私有IP地址。数据安全性好，稳定可靠，传输延迟小。

　　方案四：直接接入，适用于没有接入Internet、而且对安全要求极高的企业。适合电力、金融、证券等行业使用；企业在运营商一端放置GRE路由器，路由器不经过GPRS防火墙直接接入GPRS内部网络。

　　以上四种方案，根据用户在配变监控应用的具体情况，选用性价比高、运行可靠的介入方式。

5.3 GPRS数据中心与用户应用程序接口

　　GPRS数据中心与应用系统的应用软件接口两种方式，即动态连接库(DLL)和GPRS数据中心服务程序转发方式。动态连接库方式需要进行接口程序的编程与开发。对于不希望对原有系统应用软件进行改动的应用,通常可采用我公司提供的GPRS数据中心服务程序与应用系统软件之间进行数据转发,包括实际串行口转发、虚拟串行口转发、UDP/IP转发、TCP/IP转发等连接方式。

6、GPRS 的传输效率与稳定性

6.1 数据链路传输方式

　　中国移动的GPRS网络经过实际测试，网络的数据传输质量和稳定性较好，同时考虑到数据传输的冗余性和效率问题，建议采用UDP方式传输业务数据，对于无冗错处理的文件数据传输可采用TCP方式。

6.2 传输效率

6.2.1 用户数据传输效率(用户数据占网络层总数据的比例)

　　采用不同的组网方式、不同的数据包长度，有不同的传输效率。下面假设当前最长所能支持的最大用户数据包长的情况下，即1024字节包长。

　　i. 仅支持GPRS DTU主动发起到数据中心的数据传输：最大传输效率(w) = 97.3%
　　ii. 支持双向主动互传：最大传输效率(w) = 95.9%

6.2.2 传输时延(从发送到接收数据之间的时间)

　　不同的数据包长度，传输的时延不同。根据目前移动的网络状况，一般一个包长为100到200字节之间的数据包可以在1秒内互传完毕。大于200字节的数据包平均在1秒到3秒之间可以互传完毕。

6.3 稳定性

6.3.1 有效率：发送成功数据占总发送数据比例

　　根据目前的GPRS网络测试的结果来看，在网络正常的情况下，一般数据包的成功率都在99.9%以上。

6.3.2 稳定性综合参数：有效率x传输效率

　　网络有效带宽和最大传输单元(MTU)之间存在着极其重要的关系，一般MTU增大到200字节以上不会明显增加带宽，但会增大平均延迟，测试结果表明MTU的最优大小是250字节左右。

6.3.3 链路检测与激活

　　对于经常性传输和实时性要求较高的数据传输，通常需要考虑设置心跳功能，以确保电路永远在线并激活，心跳间隔根据网络质量和应用要求进行设置，采用心跳方案的连接运行费用比较高。

7、系统应用GPRS通讯采用的技术

　　GPRS通讯的最大特点是按流量计费，当然只要合理控制通讯流量，就能有效节约运行成本。成功的应用了数据流量控制技术和GPRS模块定时报告、GSM短信激活技术，保证提供可靠数据的同时，有效的降低了运行成本。

7.1 数据流量控制技术

　　配变监控的应用在于监视配变运行状态，提高用电质量。对配变的监控基本上分考核和监控两个过程，需要掌握配变运行的异常数据和状态，对于稳定运行的数据，只要在允许范围内，可以不作通讯上传处理也可。

　　根据应用情况，我公司在配电综合测控仪通讯控制上设计了科学的“数据流量控制器”，可根据用户需要通过设置“数据流量管理器”死区值和越死区时限来控制数据流量，并确定越上限及下限值，“数据流量管理器” 死区值和越死区时限随时从主站下传给配电综合测控仪。
采用“数据流量控制器”控制技术可靠的保证了系统的运行，又有效的降低了运行成本。

7.2 定时报告应用技术

　　配变监控系统对实时性没有很高的要求，可以不采用设置心跳功能保持连接，只需要采用设置定时报告的方式，配电综合测控仪需要传送数据时直接激活GPRS模块进行通讯，主站需要通讯时，采用发短信方式激活GPRS模块，与配电综合测控仪通讯。省去保持连接的维护数据量，节约运行成本。

8、结束语

　　一户一表、抄表到户工程结束，能源紧缺，系统电源性缺电，全国拉闸限电、有序错峰用电的形势下；国家电网公司要求全面推进电力需求侧管理，满足用户对用电质量和用电可靠性的要求，要求加快配电低压负荷控制管理自动化水平，同时对配变低压监控、管理的科学化和电力需求侧管理(DSM)的智能化提出新的需求：准确、科学、有效降低线损的配变低压监控的必要性更加突出。采用GPRS通讯的ETPD配电综合监控系统以其先进的技术，精确的测量准确度和科学的设计、制造，在配变低压监控的科学管理中将大展身手，保证配电网安全、经济、可靠地运行，在配电低压自动化管理中发挥重要地作用。

GPS卫星信号采用典型的码分多址（CDMA）调制技术进行合成（如图2所示），其完整信号主要包括载波、伪随机码和数据码等三种分量。信号载波处于L波段，两载波的中心频率分别记作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的154倍频，即：

fL1=154×f0=1575.42MHz     (1)

其波长λ1=19.03cm；信号载波L2的中心频率为f0的120倍频，即：

fL2=120×f0=1227.60MHz     (2)

其波长λ2=24.42cm。两载波的频率差为347.82MHz，大约是L2的28.3%，这样选择载波频率便于测得或消除导航信号从GPS卫星传播至接收机时由于电离层效应而引起的传播延迟误差。伪随机噪声码（PRN）即测距码主要有精测距码（P码）和粗测距码（C/A码）两种。其中P码的码率为10.23MHz、C/A码的码率为1.023MHz。数据码是GPS卫星以二进制形式发送给用户接收机的导航定位数据，又叫导航电文或D码，它主要包括卫星历、卫星钟校正、电离层延迟校正、工作状态信息、C/A码转换到捕获P码的信息和全部卫星的概略星历；总电文由1500位组成，分为5个子帧，每个子帧在6s内发射10个字，每个字30位，共计300位，因此数据码的波特率为50bps。

    数据码和两种伪随机码分别以同相和正交方式调制在L1载波上，而在L2载波上只用P码进行双相调制，因此L1和L2的完整卫星信号分别为：    式（6）给出了GPS接收机在噪声背景下接收卫星信号的能力，接收机不仅要将输出信号放大到足够的数值，更重要的是要使输出端的信噪比So/No达到所需比值。令（So/No）≥(So/No)min时对应的接收机输入信号功率的最小可检测信号功率为Simin，通常用它表示接收机的灵敏度。由于接收机的输入噪声额定功率    由式（9）可知，为了提高GPS接收机的灵敏度，就要减少最小可检测信号功率Simin，因此在接收机电路设计中一方面要考虑尽量降低接收机的总噪声系数Fo，另一方面应设法提高噪声背景下GPS接收机输出端的信噪比So/No。    为配合通道单元和解算单元完成导航信号的数据提取及信号处理，在5.714MHz采样时钟控制下，GP2010的片内集成数字量化器可实现对4.309MHz的中频卫星信号进行数字量化，从而为通道单元相关器提供TTL电平的2位量化输出，即1.405MHz的二进制符号及量值数字信息，如图7所示。为了得到平稳的中频卫星信号及采样数字输出，该模块同时产生AGC控制信号用于稳定第三级变频（如图5（b）所示）时所产生的中频信号幅度。

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)

式中，Ap、Bp、Ac分别为P码和C/A码的振幅；Pi(t)、Ci(t)分别为对应P码和C/A码的伪随机序列码；Di(t)为卫星导航电文数据码;ωL1、ωL2分别为L1和L2载波信号的角频率；φC和φP1、φP2分别为C/A码和P码对应于载波的起始相位。合成的GPS信号向全球发射，随时随地供接收机解算导航定位信息使用。

2 GPS接收机的灵敏度

GPS接收机对信号的检测质量取决于信噪比，当其为“理想接收机”时，接收机输入端的信噪比Si/Ni与其输出端的信噪比So/No相同。由于实际GPS接收机存在内部噪声，使得（So/No）<(Si/Ni)；而噪声越大，输出信噪比越越小，则接收机的性能越差，此时接收机的噪声系数为：

F=（Si/Ni）/(So/No)     (5)

式（5）表明由于内部噪声影响，接收机输出端信噪比相对于输入端信噪比变差的倍数，由式（5），输入信号额定功率可表示为：

Si=NiFo(So/No)     (6)

Ni=kT0Bn     （7）

式（7）中k为玻尔兹曼常数，k=1.38×10 -23J/K,T0为单元电路的室内温度17℃（290K，绝对温度），Bn为单元电路的带宽。将式（7）代入式（6）可得：

Si=kT0BnFo(So/No)     (8)

于是可进一步得到GPS接收机的灵敏度为：

Simin=kT0BnFo(So/No)min     （9）

3 GPS接收机天线单元

天线单元的主要功能是接收空中GPS卫星信号，从而为接收机射频前端提供较为纯净的完整卫星信号。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、二级单元电路的噪声系数和额定功率增益分别为F1、F2和G1、G2，其带宽均为Bn；设级联电路的总噪声系数为Fo，则其实际输出的额定噪声功能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的噪声在第二级单元电路输出端呈现的额定噪声功率，ΔN2是由于第二级单元电路所产生的噪声功率，且

No12=kToBnG1G2F1     (12)

ΔN2=kToBnG2(F2-1)     (13)

将式（12）、（13）代入式（11），则

No=kToBnC1C2Fo

=kToBnG1G2F1+kToBnG2(F2-1)     (14)

化简式（14），得到两级单元电路级联后的总噪声系数为：

Fo=F1+(F2-1)/G1     (15)

同理可得，n级单元电路级联时的总噪声系数为：

Fo=F1+(F2-1)/G1+(F3-1)/(G1G2)+Λ+（Fn-1）/(G1G2ΛGn-1)     (16)

可见，GPS接收机中各级单元电路的内部噪声对级联后总噪声系数的响应有所不同，级数越靠前的单元电路的噪声系数对总噪声系数的影响越大。因此，总噪声系数主要取决于最前面几级单元电路的噪声系数，其中天线热噪声对接收机性能影响最大，故设计时采用接收天线、射频频段选择带通滤波器及高频低噪放（LNA）等器件组成天线单元（如图4所示）。天线单元采用DC 5V供电，其中LNA采用高增益、低噪声、高频放大器MAAM12021，其增益高达21dB、噪声系数低于1.55dB，有利于降低GPS接收机的总噪声系数；其工作频段处于1.5～1.6GHz，适合于C/A码GPS接收机的频带需求，可满足高增益和低噪声系数的性能指标要求。

图6

4 GPS接收机射频单元

噪声总线伴随着信号同时出现，尽可能提高噪声背景下输出端的信噪比是改善接收机灵敏度的重要措施。GPS接收机天线单元接收并提供给射频单元的信号频率很高而信道带宽又很窄，要直接滤出所需信道，则需Q值非常大的滤波器，至少目前的技术水平难以满足这一指标；另外高频电路在增益、精度和稳定性等方面的问题，在高频范围直接对GPS卫星信号进行解调很不现实。为此，在射频单元设计中采用“超外差”式多级变频配合区配滤波器的电路结构，以消除噪声干扰，解决高频信号处理中所遇到的困难。适合这种电路结构的芯片采用了第二代GPS接收机射频前端GP2010。它采用44引脚、帧面方形封装，主要集成了频率合成器、混频器、自动增益控制（AGC）电路以及数字量化器等。GP2010接收的信号频率与L1载波的卫星信号频率兼容，主要用于设计C/A码GPS接收机的射频单元。微弱的GPS高频信号通过超外差式三级混频电路，去掉了其它信道干扰，获得了足够增益，解调并撮出所需的中频信息。图5给出了前两级超外差式下变频器和带有自动增益控制（AGC）电路的第三级混频器的工作原理图，每经过一次下变频，输出信号的频率降低、幅度增大，而其它信道和频段的干扰则被逐步滤除。

GP2010利用混频器将高频GPS信号搬到很低中频频率的同时引入了镜频干扰，而利用滤波器对镜频干扰的抑制效果取决于镜频频率与信号频率之间的距离，或者说取决于中频频率的高低。如果中频频率高，则信号与镜频相距较远，那么镜频成份就能受到较大抑制；反之，如果中频频率较低，则信号与镜频相隔不远，滤波器对干扰的滤波效果就比较差。由于信道选择在中频进行，同理，较高的中频频率对信道选择滤波器的要求也较高，于是镜频抑制与信道选择形成一对矛盾，而中频频率的选择成为平衡这对矛盾的关键。所以在GPS接收机设计中，通常使用两级或三次变频来取得更好的折衷。

由图5可看出，GP2010的三级变频器采用了中心频率分别为175.42MHz、35.42MHz和4.309MHz的三个中频滤波器。各级混频器需要的本振信号均由片内集成锁相环（PLL）频率合成器提供（如图6所示）。它主要由PLL振荡器回路、鉴相器、PLL环路滤波器、分频器和一个完整的1400MHz压控振荡器（VCO）等元件组成。PLL采用10.000MHz参考频率；VCO的控制增益为150MHz/V、输出频率范围为1386～1414MHz。为了提供高稳定度参考频率源，设计中采用了温度补偿型晶体振荡器（TCXO）自输入阻抗为5kΩ的参考频率提供10.000MHz的AC小信号频率给PLL振荡器。当PLL相位锁定参考信号时，鉴相输出逻辑高电平指示相位已锁定，相位锁定时间约需6ms，环路增益约为150dB。VCO输出的1400MHz信号作为第一本振信号，由其分频产生的140.0MHz、31.111MHz信号分别作为第二本振第第三本振信号。当GP2010接收到1575.42MHz的GPS卫星信号时，通过三级变频可得到4.309MHz的中频信号。

总之，GP2000芯片组是Zarlink半导体公司为设计GPS接收机而推出的一系列集成电路，采用GP2000芯片组可设计出多通道卫星信号接收设备。在GPS接收机设计中，天线单元的设计着重考虑频段选择和高频低噪放对接收机总噪声系数的影响，以提高接收机灵敏度；射频单元利用频率合成、频率变换、自动增益控制等技术，依靠高品质的中频频率选择、镜频抑制和信道选择滤波器，对所接收的GPS信号进行变频、放大、滤波、采样等一系列处理，从而得到数字中频卫星信号。由此精心设计的超外差式GPS接收机可达到很高的接收灵敏度、频率选择性和较大的动态范围，并具有结构简单、体积小、重量轻、耗电省等优点。

　　抗污性：该款感应器的 设计使它能在1000倍通电光照强度之下正常工作，这样就可以相应的增加光度，保证有足够的光穿透感应器上厚厚的积灰。
　　光敏的感度 几乎不會随温度而变化。
　　小型 DFN开放腔体封装：3mm x 3mm x 0.65mm (或者SO8封装)方向精确度极高；光敏元件必须能維持感应器和光源之间的方向准确度。小型的对称DFN封装使得pin-光敏二极管的方向精度达到了±85?m 。相应的，光敏二极管的面积就加大為（600μm x 600μm），從而增强了机械偏差容纳性。
　　
　　超宽的-40°C到+125°C工作温度适应范围，达到了AEC-Q100汽车行业标准 。另有一-40°C到+85°C的通用型号。
可在260°C无铅回流焊接

　　车用应用实例包括非接触式转向平台、按钮和位置开关、相对转角感应、车灯上使用的日/夜自动识别及车门把手上使用的人手自动探测等等。办公自动化应用包括复印机，多功能设备以及打印机中的供纸和纸张方向控制等等。家用应用方面包括物体识别，如咖啡机中的咖啡杯自动识别；距离探测，智能吸尘器的楼梯识别；水龙头和干手机中的人手探测；百叶窗、太阳镜和天窗中使用的光线识别等登。工业上应用包括物体识别和红外安全罩。 MLX75303产品可在收到订单16周后交货。MLX75303感应器的OEM批发价每件低于0.50美元。

　　为降低ECU的整体电流损耗，MAX13037/MAX13038采用漏极开路中断输出，当逻辑电源掉电时有效，并可用于从休眠状态唤醒外部微控制器。此外，还可以通过SPI&#8482;兼容接口对任意一路开关输入所对应的寄存器进行写操作，以禁止其触发中断。SPI接口简化了编程，可用于读开关的状态并配置各个器件的工作特性。MAX13037/MAX13038高度模块化，减少了外部元件数并允许多个器件级联以实现对其他开关的监视/配置。

　　MAX13037/MAX13038可以为机械开关接口提供完整的方案。全部八路开关输入具有可编程湿电流和切换滞回。其中四路输入为接地开关，而其他四路输入则可以以两个开关为一组编程为接电池或接地开关。此外，微控制器接口引脚则可以配置为具有直接电平转换的输出，用于与PWM、低电压或其他定时信号接口。

　　MAX13037/MAX13038可工作在6V至26V电池电压下，可耐受42V抛负载。独立的2.7V至5.5V逻辑电源输入用于设置接口电压。MAX13037带有5V LDO稳压器，MAX13038则带有3.3V LDO稳压器。两个LDO都可以输出150mA的电流。

　　所有 4 个 ADC 都通过 3 线 SPI 兼容串行接口通信，它们纤巧的尺寸、低功率和在 -40oC 至 +125oC 温度范围内保证工作，使这些 ADC 非常适用于高分辨率汽车应用，如温度检测、气流检测或发动机油压测量。LTC1860、LTC1861、LTC1864 和 LTC1865 是现今市场上可获得分辨率最高、解决方案尺寸最小的汽车级 SAR ADC 系列。