基于北斗导航的全频精密信号控制器的制作方法

本实用新型涉及卫星定位技术领域，特别涉及一种基于北斗导航的全频精密信号控制器。

背景技术：

中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统(BDS)和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/ 秒，授时精度10纳秒。2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版 1.0正式公布，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。2013 年12月27日，北斗卫星导航系统正式提供区域服务一周年新闻发布会在国务院新闻办公室新闻发布厅召开，正式发布了《北斗系统公开服务性能规范(1.0版)》和《北斗系统空间信号接口控制文件(2.0版)》两个系统文件。2014年11月23日，国际海事组织海上安全委员会审议通过了对北斗卫星导航系统认可的航行安全通函，这标志着北斗卫星导航系统正式成为全球无线电导航系统的组成部分，取得面向海事应用的国际合法地位。中国的卫星导航系统已获得国际海事组织的认可。2017年1月10日，中国北斗系统预计于2018年率先覆盖“一带一路”国家，2020年覆盖全球。

在一些特殊场合或室内单元导航信号比较微弱或不稳定，需要对导航信号进行转发放大和功率控制；申请号为201110318639.0的专利，公开了一种北斗二代/GPS双导航卫星信号转发装置及其实现方法，它包括通过同轴电缆依次连接的室外信号有源接收天线、双导航信号放大装置、双导航信号可变衰减装置、双导航信号室内发射天线，室外信号有源接收天线包括依次连接的天线、滤波装置、前置放大装置和避雷装置，供电装置分别与前置放大装置、双导航信号放大装置相连。本发明提供一种北斗二代/GPS双导航卫星信号转发装置及其实现方法，采用室外信号有源接收天线实时接收来自北斗二代和GPS卫星发射的信号，并对接收到信号进行处理，具有能同时转发北斗二代和GPS导航卫星定位信号，确保信号不良区域亦能接收到信号，降低材料成本，节省资源等优点。

申请号为201510121115.0的发明专利，提供一种信号转发系统，包括室外 RNSS/RDSS接收天线、分别与室外RNSS/RDSS接收天线以及室内的用户设备进行连接的信号转发器；信号转发器为一体化结构，其包括显示部件、与用户设备连接的室内连接接口、与室外RNSS/RDSS接收天线连接的室外天线接口、GPS/北斗接收机、控制器、信号处理单元、功率调整装置以及功率分配器。本发明的信号转发系统具有结构精简、可覆盖GPS L1/L2、GLONASS L1/L2、BD2 B1/B2/B3以及BD1信号的信号转发。

现阶段其它专利或产品普遍存在的技术缺陷是:信号的功率增益低，信号的放大倍数小，不能满足对导航信号的放大转发；信号的功率控制范围小，不能满足对导航信号的控制范围；信号的功率控制步进大，不能满足对导航信号的控制步进；信号的功率控制精度差，不能满足对导航信号的控制精度；输出信号的路数少，不能满足对导航信号的多路输出。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在至少解决所述的技术缺陷之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种基于北斗导航的全频精密信号控制器，通过设置多个副路天线可以接收到全球各个国家的导航定位的所有频点将接受到的多个放大器和多个数控衰减器，将接收信号进行多次放大，提高了功率增益；并通过多个功分器和输出端子进行信号输出，满足了导航信号多路输出的需求。

为了实现上述目的，本实用新型一方面的实施例提供一种基于北斗导航的全频精密信号控制器，其特征在于，包括电源转换模块和信号控制模块；所述信号控制模块包括壳体和设置在壳体内部的集成电路板；所述集成电路板包括电源电路单元、信号接收电路单元、信号放大电路单元、数控衰减电路单元、功分电路单元、信号输入天线、信号输出单元；所述电源电路单元的输入端与电源转换模块相连接；所述电源电路单元与信号输入天线相连接；所述信号输入天线、信号接收电路单元、信号放大电路单元、数控衰减电路单元、功分电路单元依次连接；所述功分电路单元和电源电路单元还分别连接信号输出单元。

所述信号放大电路单元包括一级放大器、二放大器、三级放大器；所述一级放大器的输入端连接信号输入天线；所述信号输入天线包括主路天线和多个副路天线；所述副路天线连接信号接收电路单元的GPS接收机；所述副路天线包括第一副路天线、第二副路天线；

所述主路天线通过信号接收电路的第二十五电容连接一级放大器的输入端；所述一级放大器的输出端的连接第一副路天线的一端；所述第一副路天线的另一端通过第一电阻串联第二电阻连接电源电路单元的直流电源；所述一级放大器的输出端串联第二十六电容连接二级放大器的输入端；所述二级放大器的输出端连接第二副路天线的一端，并通过第二十七电容、第七电阻、第二十八电容依次串联连接数控衰减电路单元的第一数控衰减器的输入端，所述第一数控衰减器的输出端通过串联第二十九电容连接三级放大器的输入端；所述三级放大器的输出端依次连接第二数控衰减器、功分电路单元、信号输出单元。

优选的，所述一级放大器的型号为TQP3M9008；所述二放大器的型号为MBB-500；所述三级放大器的型号为BG18C。

优选的，功分电路单元包括第一功分器、第二功分器和第三功分器；所述第一功分器的输入端通过第二十四电容连接第二数控衰减器的输出端，所述第一功分器的输出端分别连接第二功分器的输入端和第三功分器的输入端；所述第二功分器的输出端和第三功分器输出端分别通过串联滤波电容依次连接信号输出单元的第一输出端子、第二输出端子、第三输出端子、第四输出端子；所述第一功分器、第二功分器和第三功分器的型号均为 SBTC-2-25L。

优选的，所述第一数控衰减器和所述第二数控衰减器的型号均为HMC472LP4。

优选的，所述电源转换模块的型号为IRM-10-5的AC/DC电源模块。

优选的，所述第一数控衰减器和第二数控衰减器连接单片机进行60dB范围的功率控制。

再进一步，所述第一和第二数控衰减器通过单片机进行控制，所述单片机的型号为 C8051F340；所述单片机连接屏幕，所述屏幕用于显示第一和第二数控衰减器的衰减数字值；屏幕型号为LMT035KDH03-NFN。

优选的，所述单片机可以通过RS232串口电路连接上位机，通过上位机进行功率控制，也可以连接外部按键到单片机，通过上下两个按键进行功率控制。

根据本实用新型实施例的提供的基于北斗导航的全频精密信号控制器，相比于传统的导航信号控制器，通过设置多个副路天线可以接收到全球各个国家的导航定位的所有频点将接受到的多个放大器和多个数控衰减器，将接收信号进行多次放大，提高了功率增益；并通过多个功分器和输出端子进行信号输出，满足了导航信号多路输出的需求，通过在功分器处设置上位机和单片机；控制实现对功分器功率分配的直接控制，保证了功率精度。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型基于北斗导航的全频精密信号控制器的模块示意图

图2(a)为本实用新型基于北斗导航的全频精密信号控制器的电路原理图；

图2(b)为本实用新型基于北斗导航的全频精密信号控制器的单片机电路原理图。

图3为本实用新型基于北斗导航的全频精密信号控制器的电源转换模块电路原理图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型实施例一种基于北斗导航的全频精密信号控制器，包括电源转换模块和信号控制模块；信号控制模块包括壳体1和设置在壳体内部的集成电路板；集成电路板包括电源电路单元、信号接收电路单元、信号放大电路单元、数控衰减电路单元、功分电路单元、信号输入天线、信号输出单元；电源电路单元的输入端与电源转换模块相连接；电源电路单元与信号输入天线相连接；信号输入天线、信号接收电路单元、信号放大电路单元、数控衰减电路单元、功分电路单元依次连接；功分电路单元和电源电路单元还分别连接信号输出单元。

如图2(a)所示，信号放大电路单元包括一级放大器A1、二放大器A2、三级放大器 A3；一级放大器A1的型号为TQP3M9008；二放大器A2的型号为MBB-500；三级放大器A3的型号为BG18C。

一级放大器A1的输入端连接信号输入天线；信号输入天线包括主路天线和多个副路天线；副路天线连接信号接收电路单元的GPS接收机；副路天线包括第一副路天线L4、第二副路天线L3；频率覆盖1000～2500MHz，可以覆盖所有的导航频点。

主路天线通过信号接收电路的第二十五电容C25连接一级放大器A1的输入端；一级放大器A1的输出端的连接第一副路天线L4的一端；第一副路天线L4的另一端通过第一电阻 R1串联第二电阻R2连接电源电路单元的直流电源+5V；一级放大器A1的输出端串联第二十六电容C26连接二级放大器A2的输入端；二级放大器A2的输出端连接第二副路天线L3 的一端，并通过第二十七电容C27、第七电阻R7、第二十八电容C28依次串联连接数控衰减电路单元的第一数控衰减器N1的输入端，第一数控衰减器N1的输出端通过串联第二十九电容C29连接三级放大器A3的输入端；三级放大器A3的输出端依次连接第二数控衰减器N2、功分电路单元、信号输出单元。第一数控衰减器和第二数控衰减器的型号均为 HMC472LP4。

功分电路单元包括第一功分器Z1、第二功分器Z2和第三功分器Z3；第一功分器Z1 的输入端通过第二十四电容C24连接第二数控衰减器N2的输出端，第一功分器Z1的输出端分别连接第二功分器Z2的输入端和第三功分器Z3的输入端；第二功分器Z2的输出端和第三功分器Z3输出端分别通过串联滤波电容依次连接信号输出单元的第一输出端子P1、第二输出端子P2、第三输出端子P3、第四输出端子P4。功分器的型号为SBTC-2-25L。电源转换模块的型号为IRM-10-5的AC/DC电源模块。

如图2(b)第一数控衰减器和第二数控衰减器连接单片机进行60dB范围的功率控制。第一和第二数控衰减器通过单片机进行控制，所述单片机的型号为C8051F340；所述单片机连接屏幕，所述屏幕用于显示第一和第二数控衰减器的衰减数字值；屏幕型号为 LMT035KDH03-NFN。所述单片机可以通过RS232串口电路连接上位机，通过上位机进行功率控制，也可以连接外部按键到单片机，通过上下两个按键进行功率控制。

本实用新型使用时，微弱的导航信号经过天线，传输到精密信号控制器的输入端，导航信号的输入端电源电路单元的直流电源+5V电源，可以给天线馈电(加电)。输入的导航信号经过两级宽带的低噪声放大器即一级放大器A1进行对微弱的导航信号进行放大，此两级宽带的低噪声一级放大器A1的功率增益为40dB(1万倍)，噪声系数小于1.5dB。之后经过一级耦合器，副路信号到GPS接收机进行接收，对外显示实时的经纬度、GPS授时等信息。主路导航信号传输到高精度宽频带的第一数控衰减器N1(可以进行30dB的功率控制)，之后经过固定第二衰减器N2和三级放大器A3进行信号的功率放大，之后第三级放大器A3的输出端依次连接第二数控衰减器N2(可以再进行30dB的功率控制)，最后次导航信号在经过可分成4路的分路器进行分路，其中一路分路器的输出可带+5V电源，对外部天线加电。

如图3所示J8为电源插头，通过插头信号控制器使用+220V交流电源，内部集成AC/DC 变压电路，型号为IRM-10-5的电源转换模块进行电压装换；使+220V交流电源变成+5V直流电源。+5V直流电源给信号控制器主要器件供电，并且对输入信号的天线和输出信号的天线提供+5V电源。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。