一種基于gps/北斗雙模四路射頻前端接收裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及無線通信和衛星導航技術領域，具體涉及一種基于GPS/北斗雙模四路射頻前端接收裝置，包括依次相連的天線、低噪聲放大器和四功分器，所述四功分器的輸出分別連接有四路信號處理通道；所述四路信號處理通道分別連接有本振模塊和電壓控制模塊。該裝置實現了GPS衛星1575.42MHz頻點和1227.60MHz頻點與北斗衛星1561.098MHz頻點和1268.52MHz頻點信號的接收、處理，并輸出46.035MHz的四路中頻信號；還具有GPS、北斗兩用，靈敏度高、輸出增益可調、功耗低、集成度高等特點。
【專利說明】
一種基于GPS/北斗雙模四路射頻前端接收裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于無線通信和衛星導航技術領域，具體涉及一種基于GPS/北斗雙模四路射頻前端接收裝置。
【背景技術】
[0002]全球衛星定位系統(GPS,Global Posit1ning System)已經建成并投入使用，不僅促進了導航定位理論與應用的變革，也使得相關產業取得長足發展。為提高衛星導航定位的自主性、安全性，我國啟動了北斗導航系統的建設，核心技術不斷取得新突破，產品開發應用推廣成效顯著。北斗系統在城市高遮擋區的信號可用度更好，安全度高，首次定位時間更快，運用三頻信號(B1，B2，B3頻點)可以更好消除高階電離層的影響，提高定位精度，增強數據預處理能力，大大提高模糊度的固定效率。但北斗相對于GPS衛星存在著質量不高，使用壽命較短，芯片價格比較昂貴等問題。隨著北斗系統的逐步完善和終端價格的逐步下降，GPS/北斗雙模的導航產品將成為主流。因此，積極地展開GPS/北斗雙模接收機的相關研究是很有必要的。
[0003]目前，大部分接收機都是基于GPS衛星的1575.42MHz和1227.6MHz頻點，而加入北斗BI頻點1561.098MHz和B3頻點1268.52MHz的接收機還比較少見，本實用新型可以兼容處理GPS/北斗信號并且輸出中頻信號功率自適應調整的抗干擾接收機射頻前端裝置。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種接收機射頻前端采用新型四頻點結構，實現GPS/北斗衛星信號四頻點的輸入并處理，輸出四路中頻信號，有著靈敏度高、體積小、功耗低、集成度高、成本低廉、輸出增益可調等特點。
[0005]為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是:一種基于GPS/北斗雙模四路射頻前端接收裝置，包括依次相連的天線、低噪聲放大器和四功分器、及所述四功分器的輸出分別連接的四路信號處理通道、以及所述四路信號處理通道分別連接的本振模塊和電壓控制豐吳塊。
[0006]上述裝置中，所述四路信號處理通道均包括依次相連的第一射頻濾波器、射頻放大器、第二射頻濾波器、混頻器、中頻濾波器、第一中頻放大器、第二中頻放大器、可變增益放大器;分別用來處理GPS的1575.42MHz頻點、1227.6Hz頻點與北斗的1561.098MHz頻點、1268.52MHz頻點衛星信號。
[0007]上述裝置中，所述第一射頻濾波器采用FG031射頻濾波器;所述第二射頻濾波器分別采用SFl 186B-2，TA0490A，TA0967A，SF2186E;所述射頻放大器均采用HMC478ST89 ；所述混頻器采用MAX2682;所述中頻濾波器采用CF46-13;所述第一中頻放大器和第二中頻放大器均采用MSA0611;所述可變增益放大器采用AD8367放大器。
[0008]上述裝置中，所述本振模塊采用相連的晶振和頻率合成器，用來產生頻點分別為1529.385MHz ,1181.565MHz，1515.063MHz 和 1314.555MHz 的本振信號，并對應輸入所述混頻器;所述頻率合成器采用SI4133。
[0009]上述裝置中，所述電壓控制模塊包括撥碼開關和單片機，所述撥碼開關與所述可變增益放大器均與所述單片機連接。
[0010]上述裝置中，所述低噪聲放大器采用WHM0913R或WHM14_3020AE。
[0011]上述裝置中，所述的四功分器采用SCA-4-20+。
[0012]上述裝置中，所述電壓控制模塊采用單片機C8051F206作為控制器。
[0013]上述裝置中，四路天線信號分別進入四路信號處理單元，四路信號處理單元結構相同，處理過程包括利用低噪放(LNA，Low Noise AmpIif ier)提高信號靈敏度、功分器將信號分成四路、射頻放大器提高信號增益、射頻濾波器來預選頻段及濾除鏡像干擾、混頻器下變頻得到中頻信號、中頻濾波選擇頻率、中頻放大提高信號增益及可變增益放大(VGA，Variable Gain Amplifier)器，通過上述過程得到所需中頻信號。
[0014]上述裝置中，混頻結構包括四路本振發生器，混頻MAX2682，其中，本振模塊包括晶振及頻率合成器；本振模塊產生四路本振信號，分別是1529.385MHz ,1181.565MHz，1515.063MHz和1314.555MHz。這四路信號分別發送給混頻單元MAX2682，將射頻信號進行下變頻。作為混頻結果，中頻信號不僅原封不動地保留著原來衛星信號調制的全部數據與信息，而且易于處理。
[0015]本實用新型的有益效果是:
[0016]1、可以同時處理GPS/北斗衛星信號，同時進行四路信號接收、處理，輸出四路46.035MHz的中頻信號。
[0017]2、可以實現32dB增益衰減增益控制，具有輸出增益可調的特點。
[0018]3、具有GPS、北斗兩用，靈敏度高、輸出增益可調、功耗低、集成度高等特點。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的一種實施方式的GPS/北斗雙模接收機整體框圖；
[0020]圖2是本實用新型的一種實施方式的簡化框圖；
[0021]圖3是本實用新型的一種實施方式的MCU電壓控制模塊框圖；
[0022]圖4是本實用新型的一種實施方式的本振發生模塊框圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本發明的實施方式進行詳細描述，圖1為本實施方式GPS/北斗雙模接收機整體框圖，其技術方案如下:一種基于GPS/北斗雙模四路射頻前端接收裝置，包括依次相連的天線、低噪聲放大器和四功分器、及所述四功分器的輸出分別連接的四路信號處理通道、以及所述四路信號處理通道分別連接的本振模塊和電壓控制模塊。
[0024]上述裝置中，所述四路信號處理通道均包括依次相連的第一射頻濾波器、射頻放大器、第二射頻濾波器、混頻器、中頻濾波器、第一中頻放大器、第二中頻放大器、可變增益放大器;分別用來處理GPS的1575.42MHz頻點、1227.6Hz頻點與北斗的1561.098MHz頻點、1268.52MHz頻點衛星信號。所述第一射頻濾波器采用FG031射頻濾波器;所述第二射頻濾波器分別采用SFl 186B-2，TA0490A，TA0967A，SF2186E ；所述射頻放大器均采用HMC478ST89 ；所述混頻器采用MAX2682;所述中頻濾波器采用CF46-13;所述第一中頻放大器和第二中頻放大器均采用MSA0611;所述可變增益放大器采用AD8367放大器。所述本振模塊采用相連的晶振和頻率合成器，用來產生頻點分別為1529.385MHz，1181.565MHz，1515.063MHz和1314.555MHz的本振信號，并對應輸入所述混頻器;所述頻率合成器采用SI4133。所述電壓控制模塊包括撥碼開關和單片機，所述撥碼開關與所述可變增益放大器均與所述單片機連接。所述低噪聲放大器采用WHM0913R或WHM14_3020AE。所述的四功分器采用SCA-4-20+。所述電壓控制模塊采用單片機C8051F206作為控制器。
[0025]本實施方式的射頻前端接收裝置包括低噪聲放大器WHM14_3020AE，功分器SCA-4-20+，射頻濾波器FG031，中頻濾波器CF46-13，射頻放大器HMC478ST89，混頻器MAX2682，中頻放大器MSA0611，可變增益放大器AD8367，單片機C8051F206。
[0026]如圖1所示，本實用新型接收機射頻前端是有四路構成，分別是基于1575.42MHz的LI路和基于1227.6Hz的L2路與基于1561.098MHz的BI路和基于1268.52MHz的B3路。每路信號都經過射頻濾波、射頻放大、下變頻、中頻濾波、中頻放大以及增益控制過程。GPS/北斗衛星信號經過天線被接收，再經過低噪聲放大器LNA(Low Noise Amplifier)進行信號放大。四功分器實現了將放大后的衛星信號分成四路分別進行處理。四路分別通過射頻濾波器，濾除噪聲信號并進行信號的選頻。射頻放大器實現對選頻后的射頻信號進行信號放大，提高信號的增益。射頻濾波器濾除信號的鏡像信號與噪聲信號，進一步抑制帶外噪聲和干擾并提高鏡頻抑制能力，避免下變頻過程中產生鏡像干擾。下變頻功能由混頻芯片MAX2682實現。它將衛星射頻信號與本振信號進行混頻，將射頻信號下變頻到中頻信號。中頻濾波器CF46-13，濾除了下變頻過程中產生的干擾信號，進行中頻的選頻。級連的中頻放大器MSA0611實現對中頻信號放大。由單片機控制的AD8367增益控制衰減器，能夠實現對放大后的中頻信號進行人為的32dB輸出增益可調。
[0027]本實施方式共四路信號處理單元，四路信號處理單元的原理和結構相同，下面結合附圖2本實施方式的系統簡化框圖簡要說明設計思路:
[0028]天線的信號最先進入低噪聲放大器，對信號進行放大的同時保證系統的整體噪聲系數不至于過大。低噪聲放大器的輸出信號先通過第一級RF帶通濾波器，抑制帶外噪聲和干擾，然后經過一級RF放大器將信號適當放大，放大之后的信號再通過第二級RF帶通濾波以進一步抑制噪聲和干擾并提高對鏡像頻率的抑制。此處兩級RF帶通濾波器的中心頻點及帶寬保證該路可以通過GPS信號和北斗信號。RF帶通濾波的輸出送入到混頻器進行下變頻產生頻率較低的中頻信號，混頻器的本振信號由本振模塊提供，根據所需求的工作模式通過單片機控制本振發生器產生對應本振信號。輸出的中頻信號進入IF濾波器，濾除帶外無用的干擾信號。然后到IF放大器進行放大，經過兩級中頻放大器的放大，最后信號送入VGC，VGC根據上一級輸入信號功率大小自適應調整該級增益，保證最終輸出的中頻信號功率保持在46.035MHz。
[0029]圖3所示，本實施方式中采用了8051系列單片機控制模塊。它用來控制中頻輸出增益可調。該單片機型號為C8051F206。它由可編程的51單片機內核構成，同時具有內部DAC(Digital to Analog Convertor)數模轉換器。拔碼開關和AD8367可控增益放大器分別與單片機的10(lnput Output) 口相連。通過調節拔碼開關實現了數字信號輸入，再經過10口發送給單片機內部DAC轉換成模擬信號輸出。輸出的模擬信號再經10口發送給AD8367增益控制器。此電路實現了輸出增益控制可調。
[0030]圖4所示，本實施方式中的本振發生模塊，主要由晶振和頻率綜合器產生。頻率綜合器的本源的產生采用了鎖相環(PLL,Phase Locked Loop)技術，PLL是一個相位負反饋系統，它是由壓控振蕩器(VCO，Voltage Controlled Oscillator)，環路濾波器，檢相器組成，利用檢相器得出分頻后的基準信號和輸出信號的相位差進行比較，達到頻率合成的作用。本振輸出頻率分別為 1529.385MHz ,1181.565MHz ,1515.063MHz和1314.555MHz。
[0031 ] fL1 = 1075.42MHz-46.035MHz = 1529.385MHz
[0032]fL2 = 1227.60MHz-46.035MHz = 1181.565MHz
[0033]f Bi = 1561.098MHz-46.035MHz = 1515.063MHz
[0034]fB3 = 1268.52MHz+46.035MHz = 1314.555MHz
[0035]這四路信號分別發送給混頻單元MAX2682，將射頻信號進行下變頻。作為混頻結果，中頻信號不僅原封不動地保留著原來衛星信號調制的全部數據與信息，而且易于處理。
[0036]雖然以上描述了本發明的【具體實施方式】，但是本領域技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，可以對這些實施方式做出多種修改或變形，，而不背離本發明的原理和實質。本發明的范圍僅由所附權利要求書限定。
【主權項】
1.一種基于GPS/北斗雙模四路射頻前端接收裝置，其特征在于:包括依次相連的天線、低噪聲放大器和四功分器、及所述四功分器的輸出分別連接的四路信號處理通道、以及所述四路信號處理通道分別連接的本振模塊和電壓控制模塊。2.根據權利要求1所述的基于GPS/北斗雙模四路射頻前端接收裝置，其特征在于:所述四路信號處理通道均包括依次相連的第一射頻濾波器、射頻放大器、第二射頻濾波器、混頻器、中頻濾波器、第一中頻放大器、第二中頻放大器、可變增益放大器;分別用來處理GPS的.1575.42MHz頻點、1227.6Hz頻點與北斗的1561.098MHz頻點、1268.52MHz頻點衛星信號。3.根據權利要求2所述的基于GPS/北斗雙模四路射頻前端接收裝置，其特征在于:所述第一射頻濾波器采用FG031射頻濾波器；所述第二射頻濾波器分別采用SF1186B-2，TA0490A，TA0967A，SF2186E;所述射頻放大器均采用HMC478ST89;所述混頻器采用MAX2682;所述中頻濾波器采用CF46-13;所述第一中頻放大器和第二中頻放大器均采用MSA0611;所述可變增益放大器采用AD8367放大器。4.根據權利要求2所述的基于GPS/北斗雙模四路射頻前端接收裝置，其特征在于:所述本振模塊采用相連的晶振和頻率合成器，用來產生頻點分別為1529.385MHz ,1181.565MHz，.1515.063MHz和1314.555MHz的本振信號，并對應輸入所述混頻器;所述頻率合成器采用SI4133o5.根據權利要求2所述的基于GPS/北斗雙模四路射頻前端接收裝置，其特征在于:所述電壓控制模塊包括撥碼開關和單片機，所述撥碼開關與所述可變增益放大器均與所述單片機連接。6.根據權利要求1所述的基于GPS/北斗雙模四路射頻前端接收裝置，其特征在于:所述低噪聲放大器采用WHM0913R或WHM14_3020AE。7.根據權利要求1所述的基于GPS/北斗雙模四路射頻前端接收裝置，其特征在于:所述的四功分器采用SCA-4-20+。8.根據權利要求1所述的基于GPS/北斗雙模四路射頻前端接收裝置，其特征在于:所述電壓控制模塊采用單片機C8051F206作為控制器。
【文檔編號】G01S19/33GK205484821SQ201620197243
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月15日
【發明人】鄭建生, 左小普, 潘偉, 武強
【申請人】武漢大學