GPS接收機主要由 1,、GPS接收機天線單元；2,、GPS接收機主機單元,；3、電源三部分組成,。
接收機主機由變頻器,、信號通道、微處理器,、存貯器及顯示器組成（見圖4-8）,。
1.GPS接收機天線
GPS接收機電路圖
天線由接收機天線和前置放大器兩部分所組成,。天線的作用是將GPS衛(wèi)星信號的極微弱的電磁波能轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電流，而前置放大器則是將GPS信號電流予以放大,。為便于接收機對信號進行跟蹤,、處理和量測，對天線部分有以下要求：
——天線與前置放大器應(yīng)密封一體,，以保障其正常工作,，減少信號損失；
——能夠接收來自任何方向的衛(wèi)星信號,，不產(chǎn)生死角,；
——有防護與屏蔽多路徑疚的措施；
——天線的相位中心保持高度的穩(wěn)定,，并與其幾何中心晝一致,。
GPS接收機天線有下列幾種類型：
(1)單板天線
這種天線結(jié)構(gòu)簡單、體積較小,，需要安裝在一塊基板上,，屬單頻天線。
(2)四螺旋形天線
四螺旋形天線是由四條金屬管線繞制而成,，底部有一塊金屬掏板,。這種天線頻帶寒風，全圓極化性能好,，可捕捉低高度角衛(wèi)星,。缺點是不能進行雙頻接收，抗震性差,，常用作導航型接收機天線,。
(3)微帶天線
微帶天線圖
微帶天線是在厚度為h（h≤λ）的介質(zhì)板兩邊貼以金屬片。一邊為金屬底板,，一邊做成矩形或圓形等規(guī)則形狀,，見圖4-9。這種天線也稱為貼片天線,。微帶天線的特點是高度低,，重輕，結(jié)構(gòu)簡單并且堅固,，易于制造,；既可用于單頻機，又可用于雙頻機,。缺點是增益較低,。目前大部分測地型天線都是微帶天線。這種天線更適用于飛機,、火箭等高速飛行物上,。
(4)錐形天線
錐形天線是在介質(zhì)錐體上,，利用印刷電路技術(shù)在其上制成導電圓錐螺旋表面，也稱盤旋螺線型天線,。這種天線可以同進出在兩個頻率上工作,。錐形天線的特點是增益好。但是由于其天線較高,，并且在水平方向上不對稱,，天線相位中心與幾何中心不完全一致。因此,，在安置天線時要仔細定向并且要給于補償,。
GPS天線接收來自20000km高空的衛(wèi)星信號很弱，信號電平只有-50~-180dB;輸入功率信噪比為S/N=-30dB,。即信號源淹沒在噪聲中,。為了提高信號強度，一般在天線后端設(shè)有前置放大器,。對于雙頻接收機設(shè)有兩路前置放大器以養(yǎng)活帶寬,，控制外來信號干擾，也防止f1,f2信號干擾,。大部分 GPS天線都與前置放大器結(jié)合在一起,，但也有些導航型接收機為減少天線重量、便于安置,、避免雷電事故,，而將天線和前置放大器分開。
2.接收機主機
(1)變頻器及中頻接收放大器
經(jīng)過GPS前置放大器的信號仍然很微弱,，為了使接收機通道得到穩(wěn)定的高增益,，并且使L頻段的射頻信號變成低頻信號，必須采用變頻器,。
(2)信號通道
信號通道是接收機的核心部分，GPS信號通道是硬軟件結(jié)合的電路,。不同類型的接收機其通道是不同的,。
GPS信號通道的作用有三：搜索衛(wèi)星，索引并跟蹤衛(wèi)星,；對廣播電文數(shù)據(jù)信號衽解擴,，解調(diào)出廣播電文；進行偽距測量,、載波相位測量及多普勒頻移測量,。圖4-10為相關(guān)通道的電路原理圖。
通道的電路原理圖
從衛(wèi)星接收到的信號是擴頻的調(diào)制信號,，所以要經(jīng)過解擴,、解調(diào)才能得到導航電文,。為了達到此目的，在相關(guān)通道電路中設(shè)有偽碼相位跟蹤環(huán)和載波相位跟蹤環(huán),。
(3)存貯器
接收機內(nèi)設(shè)有存貯器或存貯卡以存貯衛(wèi)星星歷,、衛(wèi)星歷書、接收機采集到的碼相位偽距觀測值,、載波相位觀測值及多普勒頻移,。目前，GPS接收機都裝有半導體存貯器（簡稱內(nèi)存）,，接收機內(nèi)存數(shù)據(jù)可以通過數(shù)據(jù)口傳到微機上,，以便進行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)保存。在存貯器內(nèi)還裝有多種工作軟件,，如：自測試軟件,；衛(wèi)星預(yù)報軟件；導航電文解碼軟件,；GPS單點定位軟件等,。
(4)微處理器
微處理器是GPS接收機工作的靈魂，GPS接收機工作都是在微機指令統(tǒng)一協(xié)同下進行的,。其離要工作步驟為：
①接收機開機后首先對整個接收機工作善進行自檢,，并測定、校正,、存貯各通道的時延值,。
②接收機對衛(wèi)星進行搜索捕捉衛(wèi)星。當捕捉到衛(wèi)星后即對信號進行牽引和跟蹤,，并將基準信號譯碼得到GPS衛(wèi)星星歷,。當同時鎖定4顆衛(wèi)星時，將C/A碼偽距觀測值連同星歷一起計算測站的三維坐標,，并按預(yù)置位置更新率計算新的位置,。
③根據(jù)機內(nèi)存貯的衛(wèi)星歷書和測站近似位置，計算所有在軌衛(wèi)星衛(wèi)星升降時間,、方位和高度角,。
④根據(jù)預(yù)先設(shè)置的航路點坐標和單點定位測站位置計算導航的參數(shù)航偏距、航偏角,、航行速度等,。
⑤接收用戶輸入信號，如：測站名,，測站號,，作業(yè)員姓名，天線高,，氣象參數(shù)等,。
(5)顯示器
GPS接收機都有液晶顯示屏以提供GPS接收機工作信息,。并配有一個控制鍵盤。用戶可通過鍵盤控制接收機工作,，對于導航接收機,，有的還配有大顯示屏，在屏幕上直接顯示導航的信息甚至顯示數(shù)字地圖,。
3.電源
GPS接收機電源有兩種,，一種為內(nèi)電源，一般采用鋰電池,，主要用于RAM存貯器供電,，以防止數(shù)據(jù)丟失。另一種為外接電源,，這種電源常用可充電的12V直流鎘鎳電池組,，或采用汽車電瓶。當用交流電時,，要經(jīng)過穩(wěn)壓電源或?qū)Ｓ秒娏鹘粨Q器,。
綜上所述，接收機的主要任務(wù)是：當GPS衛(wèi)星在用戶視界升起時,，接收機能夠捕獲到按一不定期衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星,，并能夠跟蹤這些衛(wèi)星的運行；對所接收到的GPS信號,，具有變換,、放大和處理的功能，以便測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收天線的傳播時間,，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導航電文,，實時地計算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間,。GPS信號接收機不僅需要功能較強有力的機內(nèi)軟件,，而且需要一個多功能的GPS數(shù)據(jù)測后處理軟件包。接收機加處理軟件包,，才是完整的GPS信號用戶設(shè)備,。