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【Maker 電子學】GPS 接收器的原理與應用—PART2

   
作者:Bird

上一回【Maker 電子學】GPS 接收器的原理與應用—PART 1,我們簡單介紹了 GPS 的衛星系統組成、它的軌道分佈,以及 GPS 所使用的無線電系統。這一回,我們要解釋一下 GPS 用的通訊技術核心:展頻技術,來說明爲什麼 GPS 可以將微弱的訊號傳送到兩萬公里之外的地表。

展頻通訊

我們上次有提過,最常用的 L1 波段民用 GPS 訊號,在衛星上的 RF 發射功率是 25.6 W,加上天線的增益、傳輸的衰減的因素,綜合起來加加減減,在地表上收到的訊號強度大約是 -125 dBm。

這是一個非常非常非常弱的訊號。我們要如何在接收到這麼弱的訊號時,又要能從它其中取出有用的資訊呢?

GPS 使用了一種曾經只有在軍事用途上使用,但現今已非常普及的通訊技術來克服這個困難:展頻(spread spectrum)。

最早的展頻通訊技術,目的是用來隱匿(stealth)戰場上的通訊。假設我們今天要傳送一個序列是「1、0、1」的訊號,如果用最簡單振幅調變,高電壓代表 1、低電壓代表 0,那麼傳送出去的訊號就會是這個樣子:

(圖片來源:Bird 提供)

好,現在我們另外弄一個訊號 P ,它的長度跟原來我們要傳送的一個 bit 長度一樣,但是中間多了一點變化:長這樣:

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Liang Bird

Author: Liang Bird

在外商圈電子業中闖蕩多年,經歷過 NXP、Sony、Crossmatch 等企業,從事無線通訊、影像系統、手機、液晶面板、半導體、生物辨識等不同領域產品開發。熱愛學習新事物,協助新創團隊解決技術問題。台大農機系、台科大電子所畢業,熱愛賞鳥、演奏管風琴、大提琴、法國號,亦是不折不扣的熱血 maker。

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