一种基于gps/北斗双模四路射频前端接收装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及无线通信和卫星导航技术领域，具体涉及一种基于GPS/北斗双模四路射频前端接收装置，包括依次相连的天线、低噪声放大器和四功分器，所述四功分器的输出分别连接有四路信号处理通道；所述四路信号处理通道分别连接有本振模块和电压控制模块。该装置实现了GPS卫星1575.42MHz频点和1227.60MHz频点与北斗卫星1561.098MHz频点和1268.52MHz频点信号的接收、处理，并输出46.035MHz的四路中频信号；还具有GPS、北斗两用，灵敏度高、输出增益可调、功耗低、集成度高等特点。
【专利说明】
一种基于GPS/北斗双模四路射频前端接收装置
技术领域
[0001]本实用新型属于无线通信和卫星导航技术领域，具体涉及一种基于GPS/北斗双模四路射频前端接收装置。
【背景技术】
[0002]全球卫星定位系统(GPS,Global Posit1ning System)已经建成并投入使用，不仅促进了导航定位理论与应用的变革，也使得相关产业取得长足发展。为提高卫星导航定位的自主性、安全性，我国启动了北斗导航系统的建设，核心技术不断取得新突破，产品开发应用推广成效显著。北斗系统在城市高遮挡区的信号可用度更好，安全度高，首次定位时间更快，运用三频信号(B1，B2，B3频点)可以更好消除高阶电离层的影响，提高定位精度，增强数据预处理能力，大大提高模糊度的固定效率。但北斗相对于GPS卫星存在着质量不高，使用寿命较短，芯片价格比较昂贵等问题。随着北斗系统的逐步完善和终端价格的逐步下降，GPS/北斗双模的导航产品将成为主流。因此，积极地展开GPS/北斗双模接收机的相关研究是很有必要的。
[0003]目前，大部分接收机都是基于GPS卫星的1575.42MHz和1227.6MHz频点，而加入北斗BI频点1561.098MHz和B3频点1268.52MHz的接收机还比较少见，本实用新型可以兼容处理GPS/北斗信号并且输出中频信号功率自适应调整的抗干扰接收机射频前端装置。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种接收机射频前端采用新型四频点结构，实现GPS/北斗卫星信号四频点的输入并处理，输出四路中频信号，有着灵敏度高、体积小、功耗低、集成度高、成本低廉、输出增益可调等特点。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种基于GPS/北斗双模四路射频前端接收装置，包括依次相连的天线、低噪声放大器和四功分器、及所述四功分器的输出分别连接的四路信号处理通道、以及所述四路信号处理通道分别连接的本振模块和电压控制丰吴块。
[0006]上述装置中，所述四路信号处理通道均包括依次相连的第一射频滤波器、射频放大器、第二射频滤波器、混频器、中频滤波器、第一中频放大器、第二中频放大器、可变增益放大器;分别用来处理GPS的1575.42MHz频点、1227.6Hz频点与北斗的1561.098MHz频点、1268.52MHz频点卫星信号。
[0007]上述装置中，所述第一射频滤波器采用FG031射频滤波器;所述第二射频滤波器分别采用SFl 186B-2，TA0490A，TA0967A，SF2186E;所述射频放大器均采用HMC478ST89 ；所述混频器采用MAX2682;所述中频滤波器采用CF46-13;所述第一中频放大器和第二中频放大器均采用MSA0611;所述可变增益放大器采用AD8367放大器。
[0008]上述装置中，所述本振模块采用相连的晶振和频率合成器，用来产生频点分别为1529.385MHz ,1181.565MHz，1515.063MHz 和 1314.555MHz 的本振信号，并对应输入所述混频器;所述频率合成器采用SI4133。
[0009]上述装置中，所述电压控制模块包括拨码开关和单片机，所述拨码开关与所述可变增益放大器均与所述单片机连接。
[0010]上述装置中，所述低噪声放大器采用WHM0913R或WHM14_3020AE。
[0011]上述装置中，所述的四功分器采用SCA-4-20+。
[0012]上述装置中，所述电压控制模块采用单片机C8051F206作为控制器。
[0013]上述装置中，四路天线信号分别进入四路信号处理单元，四路信号处理单元结构相同，处理过程包括利用低噪放(LNA，Low Noise AmpIif ier)提高信号灵敏度、功分器将信号分成四路、射频放大器提高信号增益、射频滤波器来预选频段及滤除镜像干扰、混频器下变频得到中频信号、中频滤波选择频率、中频放大提高信号增益及可变增益放大(VGA，Variable Gain Amplifier)器，通过上述过程得到所需中频信号。
[0014]上述装置中，混频结构包括四路本振发生器，混频MAX2682，其中，本振模块包括晶振及频率合成器；本振模块产生四路本振信号，分别是1529.385MHz ,1181.565MHz，1515.063MHz和1314.555MHz。这四路信号分别发送给混频单元MAX2682，将射频信号进行下变频。作为混频结果，中频信号不仅原封不动地保留着原来卫星信号调制的全部数据与信息，而且易于处理。
[0015]本实用新型的有益效果是:
[0016]1、可以同时处理GPS/北斗卫星信号，同时进行四路信号接收、处理，输出四路46.035MHz的中频信号。
[0017]2、可以实现32dB增益衰减增益控制，具有输出增益可调的特点。
[0018]3、具有GPS、北斗两用，灵敏度高、输出增益可调、功耗低、集成度高等特点。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型的一种实施方式的GPS/北斗双模接收机整体框图；
[0020]图2是本实用新型的一种实施方式的简化框图；
[0021]图3是本实用新型的一种实施方式的MCU电压控制模块框图；
[0022]图4是本实用新型的一种实施方式的本振发生模块框图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述，图1为本实施方式GPS/北斗双模接收机整体框图，其技术方案如下:一种基于GPS/北斗双模四路射频前端接收装置，包括依次相连的天线、低噪声放大器和四功分器、及所述四功分器的输出分别连接的四路信号处理通道、以及所述四路信号处理通道分别连接的本振模块和电压控制模块。
[0024]上述装置中，所述四路信号处理通道均包括依次相连的第一射频滤波器、射频放大器、第二射频滤波器、混频器、中频滤波器、第一中频放大器、第二中频放大器、可变增益放大器;分别用来处理GPS的1575.42MHz频点、1227.6Hz频点与北斗的1561.098MHz频点、1268.52MHz频点卫星信号。所述第一射频滤波器采用FG031射频滤波器;所述第二射频滤波器分别采用SFl 186B-2，TA0490A，TA0967A，SF2186E ；所述射频放大器均采用HMC478ST89 ；所述混频器采用MAX2682;所述中频滤波器采用CF46-13;所述第一中频放大器和第二中频放大器均采用MSA0611;所述可变增益放大器采用AD8367放大器。所述本振模块采用相连的晶振和频率合成器，用来产生频点分别为1529.385MHz，1181.565MHz，1515.063MHz和1314.555MHz的本振信号，并对应输入所述混频器;所述频率合成器采用SI4133。所述电压控制模块包括拨码开关和单片机，所述拨码开关与所述可变增益放大器均与所述单片机连接。所述低噪声放大器采用WHM0913R或WHM14_3020AE。所述的四功分器采用SCA-4-20+。所述电压控制模块采用单片机C8051F206作为控制器。
[0025]本实施方式的射频前端接收装置包括低噪声放大器WHM14_3020AE，功分器SCA-4-20+，射频滤波器FG031，中频滤波器CF46-13，射频放大器HMC478ST89，混频器MAX2682，中频放大器MSA0611，可变增益放大器AD8367，单片机C8051F206。
[0026]如图1所示，本实用新型接收机射频前端是有四路构成，分别是基于1575.42MHz的LI路和基于1227.6Hz的L2路与基于1561.098MHz的BI路和基于1268.52MHz的B3路。每路信号都经过射频滤波、射频放大、下变频、中频滤波、中频放大以及增益控制过程。GPS/北斗卫星信号经过天线被接收，再经过低噪声放大器LNA(Low Noise Amplifier)进行信号放大。四功分器实现了将放大后的卫星信号分成四路分别进行处理。四路分别通过射频滤波器，滤除噪声信号并进行信号的选频。射频放大器实现对选频后的射频信号进行信号放大，提高信号的增益。射频滤波器滤除信号的镜像信号与噪声信号，进一步抑制带外噪声和干扰并提高镜频抑制能力，避免下变频过程中产生镜像干扰。下变频功能由混频芯片MAX2682实现。它将卫星射频信号与本振信号进行混频，将射频信号下变频到中频信号。中频滤波器CF46-13，滤除了下变频过程中产生的干扰信号，进行中频的选频。级连的中频放大器MSA0611实现对中频信号放大。由单片机控制的AD8367增益控制衰减器，能够实现对放大后的中频信号进行人为的32dB输出增益可调。
[0027]本实施方式共四路信号处理单元，四路信号处理单元的原理和结构相同，下面结合附图2本实施方式的系统简化框图简要说明设计思路:
[0028]天线的信号最先进入低噪声放大器，对信号进行放大的同时保证系统的整体噪声系数不至于过大。低噪声放大器的输出信号先通过第一级RF带通滤波器，抑制带外噪声和干扰，然后经过一级RF放大器将信号适当放大，放大之后的信号再通过第二级RF带通滤波以进一步抑制噪声和干扰并提高对镜像频率的抑制。此处两级RF带通滤波器的中心频点及带宽保证该路可以通过GPS信号和北斗信号。RF带通滤波的输出送入到混频器进行下变频产生频率较低的中频信号，混频器的本振信号由本振模块提供，根据所需求的工作模式通过单片机控制本振发生器产生对应本振信号。输出的中频信号进入IF滤波器，滤除带外无用的干扰信号。然后到IF放大器进行放大，经过两级中频放大器的放大，最后信号送入VGC，VGC根据上一级输入信号功率大小自适应调整该级增益，保证最终输出的中频信号功率保持在46.035MHz。
[0029]图3所示，本实施方式中采用了8051系列单片机控制模块。它用来控制中频输出增益可调。该单片机型号为C8051F206。它由可编程的51单片机内核构成，同时具有内部DAC(Digital to Analog Convertor)数模转换器。拔码开关和AD8367可控增益放大器分别与单片机的10(lnput Output) 口相连。通过调节拔码开关实现了数字信号输入，再经过10口发送给单片机内部DAC转换成模拟信号输出。输出的模拟信号再经10口发送给AD8367增益控制器。此电路实现了输出增益控制可调。
[0030]图4所示，本实施方式中的本振发生模块，主要由晶振和频率综合器产生。频率综合器的本源的产生采用了锁相环(PLL,Phase Locked Loop)技术，PLL是一个相位负反馈系统，它是由压控振荡器(VCO，Voltage Controlled Oscillator)，环路滤波器，检相器组成，利用检相器得出分频后的基准信号和输出信号的相位差进行比较，达到频率合成的作用。本振输出频率分别为 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]这四路信号分别发送给混频单元MAX2682，将射频信号进行下变频。作为混频结果，中频信号不仅原封不动地保留着原来卫星信号调制的全部数据与信息，而且易于处理。
[0036]虽然以上描述了本发明的【具体实施方式】，但是本领域技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种修改或变形，，而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。
【主权项】
1.一种基于GPS/北斗双模四路射频前端接收装置，其特征在于:包括依次相连的天线、低噪声放大器和四功分器、及所述四功分器的输出分别连接的四路信号处理通道、以及所述四路信号处理通道分别连接的本振模块和电压控制模块。2.根据权利要求1所述的基于GPS/北斗双模四路射频前端接收装置，其特征在于:所述四路信号处理通道均包括依次相连的第一射频滤波器、射频放大器、第二射频滤波器、混频器、中频滤波器、第一中频放大器、第二中频放大器、可变增益放大器;分别用来处理GPS的.1575.42MHz频点、1227.6Hz频点与北斗的1561.098MHz频点、1268.52MHz频点卫星信号。3.根据权利要求2所述的基于GPS/北斗双模四路射频前端接收装置，其特征在于:所述第一射频滤波器采用FG031射频滤波器；所述第二射频滤波器分别采用SF1186B-2，TA0490A，TA0967A，SF2186E;所述射频放大器均采用HMC478ST89;所述混频器采用MAX2682;所述中频滤波器采用CF46-13;所述第一中频放大器和第二中频放大器均采用MSA0611;所述可变增益放大器采用AD8367放大器。4.根据权利要求2所述的基于GPS/北斗双模四路射频前端接收装置，其特征在于:所述本振模块采用相连的晶振和频率合成器，用来产生频点分别为1529.385MHz ,1181.565MHz，.1515.063MHz和1314.555MHz的本振信号，并对应输入所述混频器;所述频率合成器采用SI4133o5.根据权利要求2所述的基于GPS/北斗双模四路射频前端接收装置，其特征在于:所述电压控制模块包括拨码开关和单片机，所述拨码开关与所述可变增益放大器均与所述单片机连接。6.根据权利要求1所述的基于GPS/北斗双模四路射频前端接收装置，其特征在于:所述低噪声放大器采用WHM0913R或WHM14_3020AE。7.根据权利要求1所述的基于GPS/北斗双模四路射频前端接收装置，其特征在于:所述的四功分器采用SCA-4-20+。8.根据权利要求1所述的基于GPS/北斗双模四路射频前端接收装置，其特征在于:所述电压控制模块采用单片机C8051F206作为控制器。
【文档编号】G01S19/33GK205484821SQ201620197243
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月15日
【发明人】郑建生, 左小普, 潘伟, 武强
【申请人】武汉大学