一种有单片机控制的多模单射频通道gnss接收器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及卫星定位导航技术与通信工程领域，主要是涉及一种全球卫星导航系统信号接收机。本实用新型的技术方案是：一种有单片机控制的多模单射频通道GNSS接收器，包括射频前端、数字基带处理器、用户信息处理与应用部分。射频前端包括有源天线、射频开关、射频通道、频率综合器,还包括单片机AT89C51控制部分。本实用新型的有益效果为：1）能接收来自导航卫星不同系统多个频段射频信号；2）有利于实现卫星导航联合定位，解决单一导航系统定位精度低、信号质量差等问题；3）实现了各电路的功能复用，结构小型化、低能耗、低成本。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及卫星定位导航技术与通信工程领域，主要是涉及一种全球卫星导 航系统信号接收机。 一种有单片机控制的多模单射频通道GNSS接收器
【背景技术】
[0002] 国内外投入运行的全球导航卫星系统包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的 北斗导航系统、欧盟的GALILEO等，它们广泛应用于地质勘探、位移监测、工程调度与测量、 航船飞机导航等各个领域，带来巨大经济效益。一般的单模单频接收机和多通道多模低中 频接收机由于能耗较高、线性度低、精度低、噪声系数高，在性能上已逐渐无法满足多模卫 星导航射频接收机的要求。目前开发兼容全球导航卫星系统的多模、低能耗和高灵敏度的 卫星信号接收机是一个重要研究方向。我国正大力发展以北斗系统为核心，同时兼容GPS/ GLONASS/GALILE0系统的军民两用多模接收机。
【发明内容】
[0003] 本实用新型旨在解决现有技术存在的问题，提供了一种有单片机控制的多模单射 频通道GNSS接收器。
[0004] 本实用新型的技术方案是：一种有单片机控制的多模单射频通道GNSS接收器，包 括射频前端、数字基带处理器、用户信息处理与应用部分。所述射频前端包括有源天线、射 频开关、射频通道、频率综合器，还包括单片机AT89C51控制部分，所述单片机AT89C51控 制部分与所述射频前端中射频开关和频率综合器，以及所述射频通道中低噪声放大器、射 频开关和模数转换器相连接，以对其进行控制。
[0005] 优选的是，所述有源天线包括有源天线信号接收部分、射频滤波器、预放大器，各 部分依次连接，并且所述有源天线分为两种，一种用来接收GPSL1频段和北斗B1频段信号， 一种用来接收北斗B2/B3频段、GALILEO E5b频段和GLONASS L2频段信号。
[0006] 优选的是，所述射频通道包括功率放大器、带通滤波器、低噪声放大器、混频器、 增益补偿电路、射频开关、低通滤波器、自动增益控制电路、模数转换器，各部分依次连接， 所述低通滤波器、自动增益控制电路有两组。
[0007] 优选的是，所述频率综合器包括晶振、锁相环、低通滤波器、压控振荡器、二分频 器，各部分依次连接。
[0008] 优选的是，所述用户信息处理与应用部分包括电源、微处理器、通信串口和存储芯 片，所述电源、通信串口和存储芯片都与微处理器连接。
[0009] 本实用新型的有益效果为：
[0010] 1)能接收来自导航卫星不同系统多个频段射频信号，能同时接收来自GPS的L1频 段、北斗B1/B2/B3频段、GLONASS的L2频段、GALILEO的E5b频段射频信号。
[0011] 2)使用这种多模多频段的导航卫星信号接收机有利于实现基于信息融合技术的 卫星导航联合定位，能够解决在复杂多变的工况环境下单一导航系统定位精度低、捕获的 信号质量差以及跟踪不连续等问题。
[0012] 3)采用单片机AT89C51控制射频模块实现了各电路的功能复用，区别于其他单通 道单频和多通道多模接收机，具有结构小型化、低能耗、低成本低价格的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1 :本实用新型一种有单片机控制的多模单射频通道GNSS接收器的整体结构示 意图；
[0014] 符号说明
[0015] 1.有源天线信号接收部分，2.射频滤波器，3.预放大器，4.射频开关，5.功率 放大器，6.带通滤波器，7低噪声放大器，8混频器，9增益补偿电路，10.射频开关，11.低 通滤波器，12.自动增益控制电路，13.模数转换器，14.晶振，15.锁相环，16.低通滤波 器，17.压控振荡器，18.二分频器，19.单片机AT89C51控制部分，20.数字基带处理器， 21.电源，22.微处理器，23.通信串口，24.存储芯片。
【具体实施方式】
[0016] 下面对本实用新型作进一步详细地说明。参见图1，本实用新型一种有单片机控制 的多模单射频通道GNSS接收器，包括射频前端、数字基带处理器20、用户信息处理与应用 部分，射频前端包括有源天线、射频开关4、射频通道、频率综合器，还包括单片机AT89C51 控制部分19。
[0017] 有源天线包括有源天线信号接收部分1、射频滤波器2、预放大器3,各部分依次连 接，并且有源天线分为两种，一种用来接收GPSL1频段和北斗B1频段信号，一种用来接收北 斗B2/B3频段、GALILEO E5b频段和GLONASS L2频段信号。
[0018] 射频通道包括功率放大器5、带通滤波器6、低噪声放大器7、混频器8、增益补偿 电路9、射频开关10、低通滤波器11、自动增益控制电路12、模数转换器13,各部分依次连 接，所述低通滤波器11、自动增益控制电路12有两组。
[0019] 频率综合器包括晶振14、锁相环15、低通滤波器16、压控振荡器17、二分频器18， 各部分依次连接。
[0020] 单片机AT89C51控制部分19与射频前端中射频开关4和频率综合器，以及射频通 道中低噪声放大器7、射频开关10和模数转换器13相连接，以对其进行控制。
[0021] 用户信息处理与应用部分包括电源21、微处理器22、通信串口 23和存储芯片24， 电源21、通信串口 23和存储芯片24都与微处理器22连接。
[0022] 工作时，由单片机AT89C51控制部分19控制射频开关4切换，从而实现根据接收 信号选择不同有源天线进行接收，收到的卫星信号经过射频滤波器2初步选频，预放大器3 初级放大去除部分噪声后，通过射频开关4进入射频通道。射频信号进入通道后，进入射频 通道的模拟信号首先由通道内的功率放大器5和带通滤波器6处理，进行放大和滤波，信号 进入低噪声放大器7后，低噪声放大器7由单片机AT89C51控制部分19控制可在不同的频 段切换，对小信号进行放大，并输出射频信号。接收机系统不能直接处理高频段的射频信 号，需要利用混频器8将射频信号和本振信号混合下变频到中频信号。混频器8能减小接 收机噪声系数，且提供增益，同时对频率综合器输出的本振功率要求不高，具有低能耗的特 点。频率合成器产生本振信号输出给混频器8。经混频器8转换后得到的中频信号通过增 益补偿电路9和射频开关10进入到射频通道中的中频通道模块，加入增益补偿电路9能为 系统贡献部分增益，且能预防后级噪声的恶化。射频开关10由单片机AT89C51控制部分19 控制，根据信号频率和带宽的不同，选择由低通滤波器11和自动增益控制电路12组成的中 频通道，并将信号送入其中进行滤波、调整增益。中频射频信号经模数转换器13时，单片机 AT89C51控制部分19通过调整模数转换器13的工作状态，改变模数转换器13的输出模式 和基带信号的数据格式，完成采样过程得到易于数字基带处理器20处理的中频数字信号。 经数字基带处理器20的调制解调、解扩以及译码处理，得到伪距码状态和载波相位等原始 数据观测量。用户通过电源21、微处理器22、通信串口 23、存储芯片24以及其他一些配套 的输入输出设备，完成数据处理，计算获取用户所需可用、完善的信息。
[0023] 频率综合器提供本振参考信号，混频器8将射频信号变频至中频的操作过程中， 需要输入一个本振参考信号使输出中频信号与之相对应，该本振信号由频率综合器输出。 晶体振荡器14提供时钟信号进而产生晶振信号，利用锁相环15保证输出中频信号与本振 信号之间的频率对应关系，经过锁相环15比较后产生的信号经低通滤波器16滤波，输入到 压控振荡器17中产生所需的中频信号，最后由二分频器18进行分频，得到正交的本振信 号，将分频后的本振信号提供给混频器8。考虑GPS、北斗、GALILEO和GLONASS各系统的信 号频率，输出频率为1220MHz或者1575MHz的本振信号与射频信号混频，该频率综合器的设 计使其调谐范围较大，较短的本振信号通路使本振信号更易传递。
[0024] 接收机射频前端中各功能模块的复用由单片机AT89C51控制部分19控制实现。射 频开关4的切换、低噪声放大器7工作模式的切换、射频开关10的切换、频率综合器输出本 振信号频率的选择、模数转换器13工作状态的选择都是由单片机AT89C51控制部分19来 实现。
[0025] 基带处理器20针对用户的需要，提取有用的信号进行解调解扩等基带处理，再经 由用户微处理器22对数据处理并计算，得到定位结果。经由射频前端接收、滤波、放大和采 样等处理后得到中频数字信号，将其输入数字基带处理部分20完成数据处理。数字基带处 理器20从码分多址或者频分多址的信号中识别出中频信号，根据不同的调制方式对信号 进行解调，并对输入的扩频信号进行解扩，最后对来自不同卫星的调制码进行译码处理。由 基带处理器20得到的数据包含卫星导航电文，将其输送给用户信息处理与应用部分，提取 出计算所需一段历元的载波相位值以及伪距码状态观测值进行定位解算。用于信息处理的 微处理器22可实现可编程控制，与处理器接口的主要设备包括电源21、通信串口 23和存储 芯片24等，通过这些器件完成用户所需的各种应用，调试方便，且各个芯片集成度高减少 了接收器的体积，降低了成本。
【权利要求】
1. 一种有单片机控制的多模单射频通道GNSS接收器，包括射频前端、数字基带处理器 (20)、用户信息处理与应用部分，所述射频前端包括有源天线、射频开关（4)、射频通道、频 率综合器，其特征在于：还包括单片机AT89C51控制部分（19)，单片机AT89C51控制部分 (19)与射频前端中射频开关（4)和频率综合器，以及射频通道中低噪声放大器（7)、射频开 关（10)和模数转换器（13)相连接，以对其进行控制。
2. 根据权利要求1所述的一种有单片机控制的多模单射频通道GNSS接收器，其特征在 于：有源天线包括有源天线信号接收部分（1)、射频滤波器（2)、预放大器（3)，各部分依次 连接，并且所述有源天线分为两种，一种用来接收GPSL1频段和北斗B1频段信号，一种用来 接收北斗B2/B3频段、GALILEO E5b频段和GLONASS L2频段信号。
3. 根据权利要求1所述的一种有单片机控制的多模单射频通道GNSS接收器，其特征在 于：射频通道包括功率放大器（5)、带通滤波器（6)、低噪声放大器（7)、混频器（8)、增益补 偿电路（9)、射频开关（10)、低通滤波器（11)、自动增益控制电路（12)、模数转换器（13)，各 部分依次连接，所述低通滤波器（11 )、自动增益控制电路（12)有两组。
4. 根据权利要求1所述的一种有单片机控制的多模单射频通道GNSS接收器，其特征在 于：频率综合器包括晶振（14)、锁相环（15)、低通滤波器（16)、压控振荡器（17)、二分频器 (18)，各部分依次连接。
5. 根据权利要求1所述的一种有单片机控制的多模单射频通道GNSS接收器，其特征 在于：用户信息处理与应用部分包括电源（21)、微处理器（22)、通信串口（23)和存储芯片 (24)，电源（21)、通信串口（23)和存储芯片（24)都与微处理器（22)连接。
【文档编号】G01S19/36GK203894414SQ201420236511
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2014年5月9日
【发明者】李林欢, 马文忠, 江丽丽 申请人:中国石油大学(华东)