L1和l2双频段卫星导航接收机射频前端电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线通讯芯片设计领域，具体而言，涉及卫星导航接收机射频前端电 路。
【背景技术】
[0002] 全球卫星导航系统（GNSS)可以提供给用户准确的位置、速度、时间信息，具有全 天候、全球性、实时性、高精度等特点，因此近年来发展十分迅速。目前，全球卫星导航系 统主要包括美国的全球定位系统（GPS)、俄罗斯的格洛纳斯系统（Glonass)、欧盟的伽利 略系统（Galileo)以及中国的北斗系统（BDS)。各个系统的卫星均可同时向地面发射多 个载波频率的卫星信号，例如：对于民用卫星信号，GPS卫星同时发送L1 (1575. 42MHz)、 L2 (1227. 6MHz)两频段信号，新一代的GPS卫星还增加了 L5 (1176. 45MHz)频段的卫星信 号；Glonass卫星同时发送LI (1602MHz)、L2 (1246MHz)两频段信号；Galileo卫星同时 发生E1 (1575. 42MHz)、E5 (1176. 45MHz和1207. 14MHz)两频段信号；北斗卫星同时发送 B1 (1561. 098MHz)、B2 (1207. 14MHz)两频段的信号。地面卫星接收机如果可以同时接收两 个甚至多个频段的卫星信号，就可以估算出电离层延时误差，提高定位精度，对于高精度定 位应用有很大的帮助。目前，绝大部分民用卫星导航接收机出于成本和功耗的考虑只能接 收单一频段的卫星信号，定位精度普遍还不是很高。而现有的双频段接收机的成本仍较为 高昂，普通用户无法承受。随着信息技术的不断发展，高精度应用的需求会越来越多，迫切 需要降低双频段卫星导航接收机的成本和功耗，以便于集成在个人终端设备中。而射频前 端电路是卫星导航接收机中的关键模块，它对整个接收机的性能、功耗以及成本有着很大 的影响。
[0003] 传统双频段接收机中的射频前端电路一般由两条独立的射频接收通路组成，如 图1所示，每条通路都包含了完整的接收机部件，一般包括射频低噪声放大器LNA 10/11、 混频器20/21、滤波器50/51、中频放大器60/61、模数转换器ADC 70/71以及频率综合器 80/81等。显而易见，这种双频段接收机的电路开销是单频接收机的两倍，而且需要双天线 输入，成本和功耗较高。另外，两个频率综合器工作在不同的射频频率处，容易产生相互干 扰。为了降低射频前端电路的成本和功耗，提高稳定性，目前已有文献提出一些改进方法。 例如，中国发明专利CN200710107693. 4提出了 "采用单通路射频前端实现GNSS多模并行 接收的方法及装置"，采用周期性切换接收模式的方法，实现单通道射频前端接收多模式信 号的功能。但是，这种方法在实际工程应用中会有一些问题，缺乏可行性，例如：在接收不同 频率的卫星信号时，需要切换不同频率的本振信号，如果采用多个频率综合器实现，则会增 加成本和功耗，如果采用单个频率综合器实现，切换频率时锁相环需要较长的稳定时间，一 般可达几微秒到几十微秒。此外，射频模拟电路在模式切换的过程中也需要较长的稳定时 间才能正常工作。因此在实际应用中很难实现该发明的设计思想，未见到应用的实例。中 国发明专利申请CN201010620937. 0提出了 "一种单芯片双频全球卫星导航接收机"，将卫 星导航信号分成两个互为镜像信号的频率区间，两个接收通道分别接收不同频率区间的信 号，两个接收通道共用两个频率合成器，实现了双频卫星导航信号的同时接收。在接收双频 段信号时，该发明的电路结构与图1所示的结构相比，仅仅是将两个射频段频率综合器改 为共用一个射频段频率综合器（1. 10GHz~1. 61GHz)和一个中频段频率综合器（150MHz~ 220MHz)，每个接收机通路改为超外差式的接收机，需要使用片外无源中频滤波器，不具有 成本优势。此外，在实际应用时，两个接收机射频输入端都必须增加射频滤波器进行镜像频 率的抑制，否则无法达到较好的接收灵敏度性能。中国发明专利CN201010206235. 8提出了 "一种双系统双频导航接收机射频前端装置"，该发明实现双频段接收的电路与中国发明专 利申请CN201010620937. 0提出的电路结构类似，也采用了超外差式两次变频技术，区别是 双频段信号共用了射频低噪声放大器和第一级混频器，第二级本振信号由第一级本振信号 分频产生，节省了产生中频本振信号的频率综合器。同样的，该电路在应用中也需要在射频 输入端增加射频滤波器进行镜像频率的抑制，否则无法抑制镜像频率处噪声的干扰，造成 接收灵敏度的下降。但是由于该电路在接收双频段信号时共用了一路射频输入端，这样又 给选取合适的射频滤波器造成了一定的困难，因此也不具有很强的实用性。
[0004] 综上所述，现有的可同时接收双频段卫星导航信号的接收机射频前端电路或无法 实现较低的成本和功耗，或在实际应用时不具备可行性，无法满足低成本、低功耗、双频段 卫星信号同时接收的应用需求。
【发明内容】
[0005] 本发明的主要目的是在同时接收L1和L2双频段卫星导航信号的基础上，实现无 需使用片外射频、中频滤波器和支持单天线输入的功能，解决现有电路结构复杂、成本高、 功耗大的问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明提出了一种双频段卫星导航接收机射频前端电路，其电 路结构如图2所示，由以下几个模块组成：
[0007] (1)射频低噪声放大器（LNA) 10,其输入为接收射频信号，经放大后输出射频信号 A，接第一级混频器20 ;
[0008] (2)第一级混频器20,其输入射频信号A，分别与I路第一本振信号L01_I和Q路 第一本振信号L01_Q进行混频，将信号A由射频频率下变频到第一中频频率，即：A与L01_ I混频输出I路第一中频信号B1，A与L01_Q混频输出Q路第一中频信号B2，B1和B2接第 二级混频器30 ;其中，所述I路、Q路为信号通路，一般地，I路为相位为0度的信号通路，Q 路为相位为90度的信号通路；
[0009] (3)第二级混频器30,其输入为I、Q两路第一中频信号B1、B2,分别与I路第二本 振信号L02_I和Q路第二本振信号L02_Q进行混频，将第一中频信号频率下变频到第二中 频频率，g卩：B1与L02_I混频输出第一路II路第二中频信号Cl，B1与L02_Q混频输出IQ 路第二中频信号C2，B2与L02_I混频输出QI路第二中频信号C3，B2与L02_Q混频输出QQ 路第二中频信号C4,第二中频信号Cl、C2、C3、C4接低通滤波器40 ;
[0010] (4)低通滤波器40,其输入为II、IQ、QI、QQ四路第二中频信号(：1工2、03工4，对其 进行信号合成及低通滤波，即：C1-C4并经低通滤波后作为通道一的I路第三中频信号D1， C2+C3并经低通滤波后作为通道一的Q路第三中频信号D2, C3-C2并经低通滤波后作为通道 二的Q路第三中频信号D3, C1+C4并经低通滤波后作为通道二的I路第三中频信号D4,经过 上述处理，通道一筛选出L1频段的信号、抑制L2频段信号，通道二筛选出L2频段的信号、 抑制L1频段的信号，实现了不同频段信号的分离，同时低通滤波器对高频噪声和干扰信号 起到了抑制作用，输出信号Dl、D2接通道一的可配置复带通滤波器50, D3、D4接通道二的 可配置复带通滤波器51 ;
[0011] (5)通道一的可配置复带通滤波器50,其输入为通道一的I路第三中频信号D1和 通道一的Q路第三中频信号D2,对其进行复数带通滤波，滤除镜像频率，输出通道一的第四 中频信号E1，接可变增益中频放大器60 ;
[0012] (6)通道二的可配置复带通滤波器51，其输入为通道二的Q路第三中频信号D3和 通道二的I路第三中频信号D4,对其进行复数带通滤波，滤除镜像频率，输出通道二的第四 中频信号E2,接可变增益中频放大器61 ;
[0013] (7)通道一的可变增益中频放大器60,其输入为通道一的第四中频信号E1，对其 进行放大，输出通道一的第五中频信号F1接通道一的模数转换器（ADC) 70 ;
[0014] (8)通道二的可变增益中频放大器61，其输入为通道二的第四中频信号E2,对其 进行放大，输出通道二的第五中频信号F2接通道二的ADC 71 ;
[0015] (9) ADC 70,其输入为通道一的第五中频信号F1，将其转换为通道一数字信号并输 出；
[0016] (10)ADC 71，其输入为通道二的第五中频信号F2,将其转换为通道二数字信号并 输出；
[0017] (11)频率综合器80,产生I、Q两路第一本振信号L01_I和L01_Q，输出到第一混 频器20