GPS接收機(jī)主要由 1、GPS接收機(jī)天線單元,；2,、GPS接收機(jī)主機(jī)單元；3,、電源三部分組成,。
接收機(jī)主機(jī)由變頻器、信號(hào)通道,、微處理器,、存貯器及顯示器組成（見圖4-8）。
1.GPS接收機(jī)天線
GPS接收機(jī)電路圖
天線由接收機(jī)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(hào)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(hào)電流予以放大。為便于接收機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行跟蹤,、處理和量測(cè),，對(duì)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(hào)損失；
——能夠接收來自任何方向的衛(wèi)星信號(hào),，不產(chǎn)生死角,；
——有防護(hù)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(jī)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(fēng),，全圓極化性能好，可捕捉低高度角衛(wèi)星,。缺點(diǎn)是不能進(jìn)行雙頻接收,，抗震性差，常用作導(dǎo)航型接收機(jī)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(diǎn)是高度低,，重輕,，結(jié)構(gòu)簡單并且堅(jiān)固，易于制造,；既可用于單頻機(jī),，又可用于雙頻機(jī)。缺點(diǎn)是增益較低,。目前大部分測(cè)地型天線都是微帶天線,。這種天線更適用于飛機(jī)、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(dǎo)電圓錐螺旋表面，也稱盤旋螺線型天線,。這種天線可以同進(jìn)出在兩個(gè)頻率上工作,。錐形天線的特點(diǎn)是增益好。但是由于其天線較高,，并且在水平方向上不對(duì)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(shí)要仔細(xì)定向并且要給于補(bǔ)償,。
GPS天線接收來自20000km高空的衛(wèi)星信號(hào)很弱，信號(hào)電平只有-50~-180dB;輸入功率信噪比為S/N=-30dB,。即信號(hào)源淹沒在噪聲中,。為了提高信號(hào)強(qiáng)度，一般在天線后端設(shè)有前置放大器。對(duì)于雙頻接收機(jī)設(shè)有兩路前置放大器以養(yǎng)活帶寬,，控制外來信號(hào)干擾,，也防止f1,f2信號(hào)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(dǎo)航型接收機(jī)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(jī)主機(jī)
(1)變頻器及中頻接收放大器
經(jīng)過GPS前置放大器的信號(hào)仍然很微弱，為了使接收機(jī)通道得到穩(wěn)定的高增益,，并且使L頻段的射頻信號(hào)變成低頻信號(hào),，必須采用變頻器。
(2)信號(hào)通道
信號(hào)通道是接收機(jī)的核心部分,，GPS信號(hào)通道是硬軟件結(jié)合的電路,。不同類型的接收機(jī)其通道是不同的。
GPS信號(hào)通道的作用有三：搜索衛(wèi)星,，索引并跟蹤衛(wèi)星,；對(duì)廣播電文數(shù)據(jù)信號(hào)衽解擴(kuò)，解調(diào)出廣播電文,；進(jìn)行偽距測(cè)量,、載波相位測(cè)量及多普勒頻移測(cè)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(hào)是擴(kuò)頻的調(diào)制信號(hào),，所以要經(jīng)過解擴(kuò)、解調(diào)才能得到導(dǎo)航電文,。為了達(dá)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(jī)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(jī)采集到的碼相位偽距觀測(cè)值、載波相位觀測(cè)值及多普勒頻移,。目前,，GPS接收機(jī)都裝有半導(dǎo)體存貯器（簡稱內(nèi)存），接收機(jī)內(nèi)存數(shù)據(jù)可以通過數(shù)據(jù)口傳到微機(jī)上,，以便進(jìn)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(cè)試軟件,；衛(wèi)星預(yù)報(bào)軟件；導(dǎo)航電文解碼軟件；GPS單點(diǎn)定位軟件等,。
(4)微處理器
微處理器是GPS接收機(jī)工作的靈魂,，GPS接收機(jī)工作都是在微機(jī)指令統(tǒng)一協(xié)同下進(jìn)行的。其離要工作步驟為：
①接收機(jī)開機(jī)后首先對(duì)整個(gè)接收機(jī)工作善進(jìn)行自檢,，并測(cè)定,、校正、存貯各通道的時(shí)延值,。
②接收機(jī)對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行搜索捕捉衛(wèi)星,。當(dāng)捕捉到衛(wèi)星后即對(duì)信號(hào)進(jìn)行牽引和跟蹤，并將基準(zhǔn)信號(hào)譯碼得到GPS衛(wèi)星星歷,。當(dāng)同時(shí)鎖定4顆衛(wèi)星時(shí),，將C/A碼偽距觀測(cè)值連同星歷一起計(jì)算測(cè)站的三維坐標(biāo)，并按預(yù)置位置更新率計(jì)算新的位置,。
③根據(jù)機(jī)內(nèi)存貯的衛(wèi)星歷書和測(cè)站近似位置,，計(jì)算所有在軌衛(wèi)星衛(wèi)星升降時(shí)間、方位和高度角,。
④根據(jù)預(yù)先設(shè)置的航路點(diǎn)坐標(biāo)和單點(diǎn)定位測(cè)站位置計(jì)算導(dǎo)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(hào),，如：測(cè)站名，測(cè)站號(hào),，作業(yè)員姓名,，天線高，氣象參數(shù)等,。
(5)顯示器
GPS接收機(jī)都有液晶顯示屏以提供GPS接收機(jī)工作信息,。并配有一個(gè)控制鍵盤。用戶可通過鍵盤控制接收機(jī)工作,，對(duì)于導(dǎo)航接收機(jī),，有的還配有大顯示屏，在屏幕上直接顯示導(dǎo)航的信息甚至顯示數(shù)字地圖,。
3.電源
GPS接收機(jī)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(dāng)用交流電時(shí)，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(jī)的主要任務(wù)是：當(dāng)GPS衛(wèi)星在用戶視界升起時(shí)，接收機(jī)能夠捕獲到按一不定期衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星,，并能夠跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行,；對(duì)所接收到的GPS信號(hào)，具有變換,、放大和處理的功能,，以便測(cè)量出GPS信號(hào)從衛(wèi)星到接收天線的傳播時(shí)間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文,，實(shí)時(shí)地計(jì)算出測(cè)站的三維位置,，甚至三維速度和時(shí)間。GPS信號(hào)接收機(jī)不僅需要功能較強(qiáng)有力的機(jī)內(nèi)軟件,，而且需要一個(gè)多功能的GPS數(shù)據(jù)測(cè)后處理軟件包,。接收機(jī)加處理軟件包，才是完整的GPS信號(hào)用戶設(shè)備,。