面向全球卫星导航系统的多模并行射频接收机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种射频接收机，具体的说是一种面向全球卫星导航系统的多模并行 射频接收机。
【背景技术】
[0002] 全球卫星导航系统（GNSS)泛指全球性的卫星导航系统，目前主要包括四大系统： 美国的全球定位系统（GPS)、俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS)、欧盟的伽利略卫 星导航系统（Galileo)以及中国的北斗二代卫星导航系统（Compass)。GNSS可在全球范围 内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航和授时（PNT)服务，已经被 广泛的应用于民用与军用的各个领域，日益成为时空信息获取的技术支撑系统。
[0003] 高覆盖性、高精度性以及高可靠性是每个导航系统追求的现实目标，但是仅仅依 托单一的导航系统却具有很大的局限性，尤其是在极端的地理和环境条件下。因此现实的 需求将使导航应用从单一的导航系统时代转变为多系统（GPS/GLONASS/Galileo/Compass) 兼容并存的GNSS时代，尤其是随着Galileo和北斗卫星导航系统的稳步发展和建成，以及 各导航系统间兼容性和互操作性的逐步完善。多模并行接收GNSS射频接收机已经成为未 来的一个必然发展趋势。多模并行接收分为两种，一种是多系统兼容，其增加了可观察的卫 星数量，极大地提高了发现和孤立故障卫星的能力，同时具有处理来自两个或者多个独立 工作的卫星群的信号的能力，高了系统的完整性级别，相对于单一系统的导航应用，多系统 兼容接收机就意味着成倍的可用卫星数量，提高了捕捉到卫星的几率，减少了捕捉时间。另 一种是单系统多频点兼容，其可以避免导航信号在穿过电离层时因折射、反射、散射等因素 导致的信号中断，并且保证伪距测量值和载波相位测量的可靠性，适用于高精度PNT需求。
[0004] 目前为止，大部分能够同时兼容多系统以及单系统多频点的多模并行GNSS射频 接收机均采用如图1所示的结构，该结构公开于2012年"IEEETransactionsonMicrowave TheoryandTechniques"期刊vol. 60,no. 11，pp. 3491-3501。该接收机包括两个射频前端 模块，两个模拟中频通道，两个频率综合器以及一个采样时钟产生模块。其中，射频前端模 块包括一个低噪声放大器（LNA)和一个正交下变频混频器（Qmixer)，低噪声放大器经过匹 配设计（匹配电路未画出）接收来自于天线（未画出）的GNSS信号，放大后送入正交下 变频混频器；正交下变频混频器包括两个下变频混频器，分别接收经过低噪声放大器放大 后的GNSS信号和频率综合器输出的正交本振信号，将位于射频频率处的GNSS信号下变频 至中频频率处，并将对信号的处理由实数域转换至复数域；频率综合器接收来自外部晶振 (未画出）输出的参考时钟信号，并提供两路正交的本振信号至正交下变频混频器；模拟中 频通道包括复数带通滤波器（CBPF)，可编程增益放大器（PGA)，模数转换器（ADC)以及自动 增益控制电路（AGC)，复数带通滤波器接收正交下变频混频器输出的中频复数GNSS信号， 滤除镜像干扰和带外噪声，并将处理后的中频复数GNSS信号择其一路（I路或者Q路）输 出至可编程增益放大器，并将对信号的处理由复数域还原至实数域，可编程增益放大器接 收来自复数带通滤波器的中频GNSS信号，进行一定程度的放大处理后输出至模数转换器， 模数转换器接收来自可编程增益放大器的中频GNSS信号，并将模拟信号转换至数字信号 输出至基带解调模块（未画出）进行后续处理。自动增益控制电路接收来自模数转换器的 幅度位输出信号，根据模数转换器的最高幅度位占空比输出相应增益控制码至可编程增益 放大器，可编程增益放大器根据输入的增益控制码产生相应的增益来维持模数转换器输入 信号功率的恒定性；采样时钟产生模块同样接收来自外部晶振（未画出）输出的参考时钟 信号，并输出采样时钟信号至模数转换器和基带解调模块。
[0005] 该结构主要是通过形成两个独立的GNSS信号接收通道来实现GNSS信号的多模并 行接收。第一射频前端模块，第一模拟中频通道以及第一频率综合器组成第一GNSS射频接 收机，通过配置第一射频前端的输入匹配性能，第一频率综合器的输出本振频率，以及第一 模拟中频通道的中频和带宽，可以实现对任意GNSS信号的接收；同理，第二射频前端模块， 第二模拟中频通道以及第二频率综合器组成第二GNSS射频接收机，通过配置第二射频前 端的输入匹配性能，第二频率综合器的输出本振频率，以及第二模拟中频通道的中频和带 宽，同样可以实现对任意GNSS信号的接收。第一GNSS射频接收机和第二GNSS射频接收机 同时工作，通过不同的配置，便可以实现任意两个GNSS信号的并行接收，提供多模并行接 收功能。
[0006] 该结构存在的主要缺陷如下：
[0007] 1)具有较大的设计冗余度，由于GNSS信号采用直接序列扩频调制的方式，因此不 同的GNSS信号可以同时同通道传输，也就是说射频前端模块和模拟中频通道在并行接收 不同的GNSS信号时可以复用以减小功耗，但是该结构采用两个独立的GNSS射频接收通道， 不具备复用的可能性；
[0008] 2)该多模并行射频接收机结构中的每一个信号接收通道都需要具备处理任意 GNSS信号的能力，由于其采用两个独立的频率综合器分别为每个通道提供本振信号，因此 该结构中的频率综合器输出范围非常宽（输出范围约1.4GHz)，增大了频率综合器的设计 难度；
[0009] 3)模拟中频通道必须具有可配置的中频频率和带宽以适应不同的GNSS信号，因 此复数带通滤波器的设计必须具备很高的可配置性，设计复杂。
【发明内容】
[0010] 针对现有多模并行GNSS射频接收机存在的不足，本发明的目的是提供一种面向 全球卫星导航系统的多模并行射频接收机，该接收机可以通过配置提供任意两个GNSS信 号并行接收的功能，具备多系统兼容以及单系统多频点兼容的能力，可配置性非常高，并且 不存在设计冗余，而且模拟中频通道相交于上述接收机结构无需覆盖所有的GNSS信号带 宽，减小了复数带通滤波器的设计复杂度，另外，所需频率综合器的输出频率范围也不需要 太宽。
[0011] 本发明的技术方案是：
[0012] 一种多模并行GNSS射频接收机，包括两个低噪声放大器，两个正交下变频混频 器，两个开关互连模块，两个模拟中频通道，一个本振频率产生模块以及一个采样时钟产生 丰吴块；
[0013] 所述两个低噪声放大器分别为第一低噪声放大器和第二低噪声放大器，两个低噪 声放大器的输出端分别连接第一开关互连模块的两个输入端；
[0014] 所述两个开关互连模块分别为第一开关互连模块和第二开关互连模块，所述第一 开关互连模块包括第一开关、第二开关和第三开关，其中第一开关的一端和第二开关的一 端作为第一开关互连模块的输入分别连接第一低噪声放大器和第二低噪声放大器的输出 端，第一开关和第二开关的另一端分别连接第三开关的两端并作为第一开关互连模块的输 出立而；
[0015] 所述两个正交下变频混频器分别为第一正交下变频混频器和第二正交下变频混 频器，其中第一正交下变频混频器的一个输入端连接第一开关互连模块中第一开关的输出 端，另一输入端为正交本振信号输入端，第二正交下变频混频器的一个输入端连接第一开 关互连模块中第二开关的