北斗二代高动态卫星导航接收机的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种北斗二代高动态卫星导航接收机，包括基带芯片、供电电源、高动态控制模块、存储器和与计算机数据传输的通信接口，基带芯片的输入端接有时钟电路、模数转换器和北斗二代射频模块，北斗二代射频模块包括依次连接的射频天线、信号放大器、功分器、滤波器和射频接收模块，射频接收模块的输出端与基带芯片的输入端相接，滤波器包括第一滤波器和第二滤波器，时钟电路的输入端和模数转换器的输入端均与射频接收模块的输出端相接，模数转换器的输入端还与时钟电路的输出端相接，高动态控制模块包括单片机、数模转换器和晶振控制电路。本实用新型设计新颖，体积小、定位精度高，误差小，抗干扰能力、稳定且低功耗，实用性强。
【专利说明】
北斗二代高动态卫星导航接收机
技术领域
[0001]本实用新型属于卫星导航技术领域，具体涉及一种北斗二代高动态卫星导航接收机。
【背景技术】
[0002]卫星导航作为军民双重属性的国家重大基础设施，对基础设施、经济安全、国防军事以及国际地位等国家重大战略利益都具有重大和广泛的影响力。现阶段，我国关系到国家安全的重大场合和产品仍然采用美国的GPS作为主要导航手段，GPS系统归美国政府所有，受控于美国国防部，一旦出现紧急情况或重大利益冲突，GPS停止导航定位服务，无论国防军事还是社会经济安全都将受到胁迫，国家将损失惨重。而北斗系统的知识产权完全为我国所有，因此大量持续投入北斗导航事业必不可少。现有的高动态卫星导航接收机大多数为GPS系统与北斗导航的多模式结合接收机，结构偏大，体积庞大，控制复杂，且多采用的是FPGA+DSP架构，使用双层架构，其结构不够稳固，抗冲击性能差，且因芯片尺寸大等局限使得接收机系统体积偏大，不适合较小空间的嵌入式使用。因此，现如今缺少一种控制简单，体积小、稳定、低功耗且误差小的独立采用我国北斗导航的高动态卫星导航接收机，可适应高过载高动态情况下的导航需求，通过外设晶振控制电路实时调整高过载高动态引起的晶振偏移问题，抗冲击性能高，电磁兼容性能好，精度高。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种北斗二代高动态卫星导航接收机，其设计新颖合理，结构简单，体积小、高动态定位精度高，误差小，抗干扰能力、稳定且低功耗，实用性强，便于推广使用。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:北斗二代高动态卫星导航接收机，其特征在于:包括基带芯片和供电电源，以及与所述基带芯片相接的高动态控制模块、存储器和用于与计算机进行数据传输的通信接口，所述基带芯片的输入端接有时钟电路、模数转换器和北斗二代射频模块，所述北斗二代射频模块包括依次连接的射频天线、信号放大器、功分器、滤波器和射频接收模块，所述射频接收模块的输出端与基带芯片的输入端相接，所述滤波器包括用于对北斗二代B3频点信号进行滤波去噪的第一滤波器和用于对北斗二代BI频点信号进行滤波去噪的第二滤波器，所述时钟电路的输入端和模数转换器的输入端均与射频接收模块的输出端相接，所述模数转换器的输入端还与时钟电路的输出端相接，所述高动态控制模块包括与基带芯片相接的单片机和与所述单片机输出端相接的数模转换器，所述数模转换器的输出端接有晶振控制电路，所述晶振控制电路的输出端和单片机的输出端均与射频接收模块的输入端相接。
[0005]上述的北斗二代高动态卫星导航接收机，其特征在于:所述信号放大器包括芯片SPF-5344和BNC接口 P1，所述芯片SPF-5344的IN管脚经电容C16与BNC接口 Pl的信号端相接，芯片SPF-5344的Gl管脚和G2管脚均接地，芯片SPF-5344的OUT管脚经电感L2和电感LI与3.3V电源相接。
[0006]上述的北斗二代高动态卫星导航接收机，其特征在于:所述射频天线安装在BNC接口 Pl 上。
[0007]上述的北斗二代高动态卫星导航接收机，其特征在于:所述功分器包括芯片roi500U03，所述芯片PD1500U03的IN管脚与芯片SPF-5344的OUT管脚相接，芯片PD1500U03的P0RT2管脚与第一滤波器相接，芯片roi500U03的PORTl管脚与第二滤波器相接。
[0008]上述的北斗二代高动态卫星导航接收机，其特征在于:所述时钟电路包括时钟缓冲器CY2304NZXX1-1，所述时钟缓冲器CY2304NZXX1-1的BUF_IN管脚和0UTPUT1管脚均与射频接收模块相接，时钟缓冲器CY2304NZXX1-1的0UTPUT2管脚和0UTPUT3管脚的连接端经电阻R2与基带芯片相接。
[0009]上述的北斗二代高动态卫星导航接收机，其特征在于:所述模数转换器包括模数转换芯片AD9215，所述模数转换芯片AD9215的CLK管脚经电阻Rl与时钟缓冲器CY2304NZXX1-1的0UTPUT4管脚相接，模数转换芯片AD9215的VN-管脚经电阻R5与射频接收模块相接，模数转换芯片AD9215的VN+管脚经电阻R6与射频接收模块相接，模数转换芯片AD9215的DO管脚、Dl管脚、D2管脚、D7管脚、D8管脚和D9管脚分别经电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R15、电阻R14和电阻R12与基带芯片相接，模数转换芯片AD9215的D3管脚、D4管脚、D5管脚和D6管脚均与基带芯片相接。
[0010]上述的北斗二代高动态卫星导航接收机，其特征在于:所述数模转换器包括数模转换芯片AD5601BKSZ，所述数模转换芯片AD5601BKSZ的SYNC管脚、SCLK管脚和SDIN管脚均与单片机相接。
[0011]上述的北斗二代高动态卫星导航接收机，其特征在于:所述晶振控制电路为1M压控晶振，所述1M压控晶振的信号输入端经电阻R3与数模转换芯片AD5601BKSZ的VOUT管脚相接。
[0012]上述的北斗二代高动态卫星导航接收机，其特征在于:所述射频接收模块为射频芯片XN225。
[0013]上述的北斗二代高动态卫星导航接收机，其特征在于:所述基带芯片为BP2015基带芯片。
[0014]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0015]1、本实用新型通过设置信号放大器和功分器，将接收的北斗二代BI频点和北斗二代B3频点信号功率进行二等分，经过滤波器后，射频接收模块可直接将北斗二代BI频点信号转换为数字信号送入到基带芯片中，而北斗二代B3频点信号需经模数转换器将模拟信号转换为1Bit数字信号送入到基带芯片中，具有抗干扰性能，电路简单，便于推广使用。
[0016]2、本实用新型采用基带芯片接收处理卫星导航信号，避免使用传统的FPGA与DSP结合的方式实现接收处理卫星导航信号，体积减小、集成度高、功耗小、抗干扰性强且灵敏度高。
[0017]3、本实用新型通过单片机实时控制晶振控制电路，可为北斗卫星定位过程中高动态或高过载情况下出现的晶振偏移问题做出及时的调整，有效稳定，速度快。
[0018]4、本实用新型设计新颖合理，结构简单，数据存储及时，数据传输方便，使用灵活，响应速度快，实用性强，便于推广使用。
[0019]综上所述，本实用新型设计新颖合理，结构简单，体积小、高动态定位精度高，误差小，抗干扰能力、稳定且低功耗，实用性强，便于推广使用。
[0020]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型的电路原理框图。
[0022]图2为本实用新型数模转换器的电路原理图。
[0023]图3为本实用新型信号放大器和功分器的电路连接关系示意图。
[0024]图4为本实用新型时钟电路的电路原理图。
[0025]图5为本实用新型模数转换器的电路原理图。
[0026]附图标记说明:
[0027]I 一射频天线； 2—彳目号放大器； 3—功分器；
[0028]4—第一滤波器；5—第二滤波器； 6—射频接收模块；
[0029]7—时钟电路； 8—模数转换器；9 一基带芯片；
[0030]10 一供电电源；11 一晶振控制电路；12—数模转换器；
[0031]13一单片机； 14一计算机；15—通信接口；
[0032]16 一存储器。
【具体实施方式】
[0033]如图1所示，本实用新型包括基带芯片9、供电电源10、以及与所述基带芯片9相接的高动态控制模块、存储器16和用于与计算机14进行数据传输的通信接口 15，所述基带芯片9的输入端接有时钟电路7、模数转换器8和北斗二代射频模块，所述北斗二代射频模块包括依次连接的射频天线1、信号放大器2、功分器3、滤波器和射频接收模块6，所述射频接收模块6的输出端与基带芯片9的输入端相接，所述滤波器包括用于对北斗二代B3频点信号进行滤波去噪的第一滤波器4和用于对北斗二代BI频点信号进行滤波去噪的第二滤波器5，所述时钟电路7的输入端和模数转换器8的输入端均与射频接收模块6的输出端相接，所述模数转换器8的输入端还与时钟电路7的输出端相接，所述高动态控制模块包括与基带芯片9相接的单片机13和与所述单片机13输出端相接的数模转换器12，所述数模转换器12的输出端接有晶振控制电路11，所述晶振控制电路11的输出端和单片机13的输出端均与射频接收模块6的输入端相接。
[0034]实际使用中，供电电源10为高动态卫星导航接收机中各个用电模块匹配稳定的电源，满足各个用电模块不同的电压需求，通过存储器16将数据实时存储起来供后续参考分析使用，使用通信接口 15将数据传输至计算机14观察。
[0035]如图3所示，本实施例中，所述信号放大器2包括芯片SPF-5344和BNC接口Pl，所述芯片SPF-5344的IN管脚经电容C16与BNC接口 Pl的信号端相接，芯片SPF-5344的Gl管脚和G2管脚均接地，芯片SPF-5344的OUT管脚经电感L2和电感LI与3.3V电源相接。
[0036]本实施例中，所述射频天线I安装在BNC接口Pl上。
[0037]实际使用中，射频天线I采用单模多频点天线接收北斗二代BI频点和北斗二代B3频点的导航定位信息，数据通过信号放大器2将微弱的信号进行放大，便于后续数据处理。
[0038]如图3所示，本实施例中，所述功分器3包括芯片roi500U03，所述芯片roi500U03的IN管脚与芯片SPF-5344的OUT管脚相接，芯片roi500U03的P0RT2管脚与第一滤波器4相接，芯片roi500U03的PORTl管脚与第二滤波器5相接。
[0039]芯片roi500U03为二等分功分器，射频天线I同时接收北斗二代BI频点和北斗二代B3频点信号，经过芯片PD1500U03后，第一滤波器4过滤掉其他频点的信号只留下北斗二代B3频点信号，同时，第二滤波器5过滤掉其他频点的信号只留下北斗二代BI频点信号，第一滤波器4和第二滤波器5输出的信号均送入到射频接收模块6中。
[0040]如图4所示，本实施例中，所述时钟电路7包括时钟缓冲器CY2304NZXX1-1，所述时钟缓冲器CY2304NZXX1-1的BUF_IN管脚和0UTPUT1管脚均与射频接收模块6相接，时钟缓冲器CY2304NZXX1-1的0UTPUT2管脚和0UTPUT3管脚的连接端经电阻R2与基带芯片9相接。
[0041 ]如图5所示，本实施例中，所述模数转换器8包括模数转换芯片AD9215，所述模数转换芯片AD9215的CLK管脚经电阻Rl与时钟缓冲器CY2304NZXX1-1的0UTPUT4管脚相接，模数转换芯片AD9215的VN-管脚经电阻R5与射频接收模块6相接，模数转换芯片AD9215的VN+管脚经电阻R6与射频接收模块6相接，模数转换芯片AD9215的DO管脚、Dl管脚、D2管脚、D7管脚、D8管脚和D9管脚分别经电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R15、电阻R14和电阻R12与基带芯片9相接，模数转换芯片AD9215的D3管脚、D4管脚、D5管脚和D6管脚均与基带芯片9相接。
[0042]实际使用中，射频接收模块6将同时接收的北斗二代BI频点和北斗二代B3频点信号进行信号处理，将北斗二代BI频点信号直接转换为数字中频信号，同时，将北斗二代B3频点信号转换为模拟中频信号，射频接收模块6转换的模拟中频信号通过模数转换芯片AD9215转换为数字中频信号，时钟缓冲器CY2304NZXX1-1实时调整时钟信号，基带芯片9对两个频点信号选择使用，并且可以随时切换。
[0043]如图2所示，本实施例中，所述数模转换器12包括数模转换芯片AD5601BKSZ，所述数模转换芯片AD5601BKSZ的SYNC管脚、SCLK管脚和SDIN管脚均与单片机13相接。
[0044]本实施例中，所述晶振控制电路11为1M压控晶振，所述1M压控晶振的信号输入端经电阻R3与数模转换芯片AD5601BKSZ的VOUT管脚相接。
[0045]本实施例中，所述射频接收模块6为射频芯片XN225。
[0046]本实施例中，所述基带芯片9为BP2015基带芯片。
[0047]实际使用中，北斗二代定位高动态高过载信号时，基带芯片9通过单片机13输出数字信号，经过数模转换芯片AD5601BKSZ将实施接收的信号转换为模拟信号，控制1M压控晶振有效调整高动态和高过载情况下引起的晶振偏移问题，确保射频芯片XN225处理的信号能在高动态和高过载情况下正常工作，且定位精度高，误差小，实现导航定位。
[0048]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【主权项】
1.北斗二代高动态卫星导航接收机，其特征在于:包括基带芯片(9)和供电电源(10)，以及与所述基带芯片(9)相接的高动态控制模块、存储器(16)和用于与计算机(14)进行数据传输的通信接口(I5)，所述基带芯片(9)的输入端接有时钟电路(7)、模数转换器(8)和北斗二代射频模块，所述北斗二代射频模块包括依次连接的射频天线(I)、信号放大器(2)、功分器(3)、滤波器和射频接收模块(6)，所述射频接收模块(6)的输出端与基带芯片(9)的输入端相接，所述滤波器包括用于对北斗二代B3频点信号进行滤波去噪的第一滤波器(4)和用于对北斗二代BI频点信号进行滤波去噪的第二滤波器(5)，所述时钟电路(7)的输入端和模数转换器(8)的输入端均与射频接收模块(6)的输出端相接，所述模数转换器(8)的输入端还与时钟电路(7)的输出端相接，所述高动态控制模块包括与基带芯片(9)相接的单片机(13)和与所述单片机(13)输出端相接的数模转换器(12)，所述数模转换器(12)的输出端接有晶振控制电路(11)，所述晶振控制电路(11)的输出端和单片机(13)的输出端均与射频接收模块(6)的输入端相接。2.按照权利要求1所述的北斗二代高动态卫星导航接收机，其特征在于:所述信号放大器(2)包括芯片SPF-5344和BNC接口 P1，所述芯片SPF-5344的IN管脚经电容C16与BNC接口 Pl的信号端相接，芯片SPF-5344的Gl管脚和G2管脚均接地，芯片SPF-5344的OUT管脚经电感L2和电感LI与3.3V电源相接。3.按照权利要求2所述的北斗二代高动态卫星导航接收机，其特征在于:所述射频天线(I)安装在BNC接口Pl上。4.按照权利要求2所述的北斗二代高动态卫星导航接收机，其特征在于:所述功分器(3)包括芯片roi500U03，所述芯片roi500U03的IN管脚与芯片SPF-5344的OUT管脚相接，芯片roi500U03的P0RT2管脚与第一滤波器(4)相接，芯片PD1500U03的PORTl管脚与第二滤波器(5)相接。5.按照权利要求1所述的北斗二代高动态卫星导航接收机，其特征在于:所述时钟电路(7)包括时钟缓冲器CY2304NZXX1-1，所述时钟缓冲器CY2304NZXX1-1的BUF_IN管脚和0UITUT1管脚均与射频接收模块(6)相接，时钟缓冲器CY2304NZXX1-1的0UTPUT2管脚和0UTPUT3管脚的连接端经电阻R2与基带芯片(9)相接。6.按照权利要求5所述的北斗二代高动态卫星导航接收机，其特征在于:所述模数转换器(8)包括模数转换芯片AD9215，所述模数转换芯片AD9215的CLK管脚经电阻Rl与时钟缓冲器CY2304NZXX1-1的0UTPUT4管脚相接，模数转换芯片AD9215的VN-管脚经电阻R5与射频接收模块(6)相接，模数转换芯片AD9215的VN+管脚经电阻R6与射频接收模块(6)相接，模数转换芯片AD9215的DO管脚、Dl管脚、D2管脚、D7管脚、D8管脚和D9管脚分别经电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R15、电阻R14和电阻R12与基带芯片(9)相接，模数转换芯片AD9215的D3管脚、D4管脚、D5管脚和D6管脚均与基带芯片(9)相接。7.按照权利要求1所述的北斗二代高动态卫星导航接收机，其特征在于:所述数模转换器(12)包括数模转换芯片AD560IBKSZ，所述数模转换芯片AD560IBKSZ的SYNC管脚、SCLK管脚和SDIN管脚均与单片机(13)相接。8.按照权利要求7所述的北斗二代高动态卫星导航接收机，其特征在于:所述晶振控制电路(I I)为1M压控晶振，所述1M压控晶振的信号输入端经电阻R3与数模转换芯片AD5601BKSZ的VOUT管脚相接。9.按照权利要求1所述的北斗二代高动态卫星导航接收机，其特征在于:所述射频接收模块(6)为射频芯片XN225。10.按照权利要求1所述的北斗二代高动态卫星导航接收机，其特征在于:所述基带芯片(9)为BP2015基带芯片。
【文档编号】G01S19/13GK205484814SQ201620222112
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】张晓琳, 李飞
【申请人】西安兖矿科技研发设计有限公司