一种双频接收设备的制作方法

本实用新型涉及一种双频接收设备，其属于卫星通信领域。

背景技术：

全球卫星导航定位系统GNSS是一种以导航定位卫星为基础的无线电导航系统，可广播高精度、全天时、全天候的导航、定位和授时信息，是一种可供海陆空领域的军民用户共享的信息资源。卫星导航系统的出现，解决了大范围、全球性以及高精度快速定位的问题，应用于军用领域，主要提供定位和导航信号，为车、船、飞机等机动工具提供导航定位信息及精确制导；为野战或机动作战部队提供定位服务；为救援人员指引方向。全球卫星导航定位系统具有巨大的使用潜力，其应用范围扩展到民用，渗透至国民经济各部门，包括海上和沙漠中的石油开发、交通管理、电力传输、资源普查、灾害监测、公共安全、救助、个人移动电话定位、商业物流管理、渔业生产、土建工程、考古等。卫星导航系统已成为数字地球、数字城市的空间信息基础设施。

目前，在建和运行的GNSS系统有：美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统、欧洲的Galileo系统以及中国的北斗二代 (BEIDOU) 系统。在未来5年内，几大系统还将得到迅速发展，并将都能提供全球卫星导航服务。到那时，GNSS卫星数将超过 100 颗，各个卫星导航系统功能范围都能基本实现导航信号覆盖全球。随着全球卫星导航定位系统应用领域的拓展和功能的延伸，对GNSS接收机定位精度的要求也越来越高。以GPS接收机以例，采用单频GPS接收机定位精度有限，当点间距离超过20～30Km 时，定位精度受到电离层时延误差的制约。双频接收机最大的优点是可以同时接收不同频段的卫星导航信号，可以基本消除电离层时延误差对点位坐标的影响，点间距离可以超过1000Km，因此双频接收机在不采用外部辅助定位方法时，定位精度可以达到1m左右。而当采用实时动态差分测量 (RTK)技术，双频接收机可以具有mm级的定位精度，这在大地测量、工程测量、航空摄影测量、地壳运动监测、工程变形监测等高精度测量应用中具有重要的作用。

传统双频接收机具有以下的缺陷：首先，整个接收机需要功分器和两个独立的单频接收机，因此系统硬件成本高、功耗大、芯片体积大。其次，由于每个接收机有独立的参考时钟和存在杂散信号分布，而这些杂散信号可能会相互交调从而影响接收机的性能。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种低成本、低功耗且小体积的双频接收设备。

本实用新型采用如下技术方案：

一种双频接收设备，其包括第一锁相单元、第二锁相单元、第一开关单元、第二开关单元、第一变频单元至第三变频单元、控制单元、时钟单元和滤波放大单元；所述时钟单元的输出端分别接第一锁相单元和第二锁相单元的时钟源端；所述控制单元包括第一微处理器，所述第一微处理器的输入端作为所述双频接收设备的频率控制相应输入端，所述第一微处理器的输出端分别接第一锁相单元、第二锁相单元、第一开关单元和第二开关单元的受控端；所述第一锁相单元的输出端接第一开关单元的输入端，所述第一开关单元的输出端分别接第一变频单元和第二变频单元的输入端，所述第一变频单元和第二变频单元的输出端均接入第二开关单元的相应输入端，所述第二开关单元的输出端和第二锁相单元的输出端分别接入第三变频单元的输入端，所述第三变频单元的输出端接滤波放大单元的输入端；所述滤波放大单元的输出端作为所述双频接收设备的输出端，所述第一变频单元和第二变频单元的输入端作为所述双频接收设备的输入端。

进一步的，所述时钟单元包括参考时钟、第一放大器和第一功分器；所述参考时钟的输出端经第一放大器后接入第一功分器的输入端，所述第一功分器的输出端作为所述双频接收设备的输出端分别与第一锁相单元和第二锁相单元的输入端相连接。

进一步的，所述第一锁相单元包括第一锁相环、第一滤波器、第一分频器、第一压控振荡器和第二放大器；所述控制单元和时钟单元的输出端分别接入第一锁相环的输入端，所述第一锁相环的输出端经第一滤波器接入第一压控振荡器的输入端，所述第一压控振荡器的反馈输出端经第一分频器接入第一锁相环的反馈输入端，所述第一压控振荡器的信号输出端接第二放大器的输入端，所述第二放大器的输出端作为第一锁相单元的输出端与第一开关单元的输入端相连接。

进一步的，所述第一开关单元包括第一开关器、第一倍频器、第二滤波器、第三放大器和第四放大器；所述第一开关器的受控端作为第一开关单元的受控端与控制单元的输出端相连接；所述第一锁相单元的输出端依次经第一倍频器和第二滤波器接入第一开关器的输入端，所述第一开关器的输出端分别经接第三放大器和第四放大器的输入端，所述第三放大器和第四放大器的输出端分别作为第一开关单元的输出端与第一变频单元和第二变频单元的输入端相连接。

进一步的，所述第一变频单元包括第一隔离器、第三滤波器、第五放大器和第一混频器；所述第一隔离器的输出端经第三滤波器接第五放大器的输入端，所述第五放大器的输出端和第一开关单元的输出端分别接第一混频器的相应输入端，所述第一混频器的输出端作为第一变频单元的输出端与第二开关单元的输入端相连接；

所述第二变频器包括第二隔离器、第四滤波器、第六放大器和第二混频器；所述第二隔离器的输出端经第四滤波器接第六放大器的输入端，所述第六放大器的输出端和第一开关单元的另一输出端分别接第二混频器的输入端，所述第二混频器的输出端作为第二变频单元的输出端与第二开关单元的另一输入端相连接。

进一步的，所述第二开关单元包括第二开关器、第五滤波器和第七放大器；所述控制单元、第一变频单元和第二变频单元的输出端分别接第二开关器的输入端，所述第二开关器的输出端经第五滤波器接第七放大器的输入端，所述第七放大器的输出端作为第二开关单元的输出端与第三变频单元的输入端相连接。

进一步的，所述第三变频单元包括第三混频器、第六滤波器和第八放大器；所述第二锁相单元和第二开关单元的输出端分别接第三混频器的输入端，所述第三混频器的输出端经第六滤波器接第八放大器的输入端，所述第八放大器的输出端作为第三变频器的输出端与滤波放大单元的输入端相连接。

进一步的，所述第二锁相单元包括第二锁相环、第七滤波器、第二压控振荡器和第九放大器；所述控制单元和时钟单元的输出端分别接第二锁相环的受控端和时钟源端，所述第二锁相环的输出端经第七滤波器接第二压控振荡器的输入端，所述第二压控振荡器的反馈输出端接第二锁相环的反馈输入端，所述第二压控振荡器的输出端接第九放大器的输入端，所述第九放大器的输出端作为第二锁相单元的输出端与第二变频单元的输入端相连接。

进一步的，所述滤波放大单元包括第八滤波器、第十放大器和第十一放大器；所述第三变频单元的输出端接第八滤波器的输入端，所述第八滤波器的输出端经第十放大器接第十一放大器的输入端，所述第十一放大器的输出端作为滤波放大单元的输出端。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型能够在卫星通信上，使用同一本振对不同的卫星接收信号实现变频，从而减小设备体积，节省设备成本。

本实用新型的输入端频率分别为12.5～12.75GHz和19.7～20.2GHz。时钟单元通过功分输出两路100MHz。第一锁相单元实现8.14±0.25GHz频率输出，经过第一开关单元输出两路16.28±0.5GHz，频率步进为10MHz。通过切换第一开关单元至相应的变频单元，使得第一变频单元和第二变频单元输出频率为3660±10MHz。经过第二开关单元后进入第三变频单元。第二锁相单元输出频率为3590±10MHz，频率步进为100kHz。经过第三变频实现70MHz的频率输出。

本实用新型通过锁相技术和变频技术，实现ku波段和k波段的卫星信号接收，既减小了设备体积又节省了设计设计成本，本实用新型能够应用于卫星通信领域。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理框图；

图2是本实用新型的时钟单元的结构原理框图；

图3是本实用新型的控制单元的结构原理框图；

图4是本实用新型的第一锁相单元的结构原理框图；

图5是本实用新型的第一开关单元的结构原理框图；

图6是本实用新型的第一变频单元的结构原理框图；

图7是本实用新型的第二变频单元的结构原理框图；

图8是本实用新型的第二开关单元的结构原理框图；

图9是本实用新型的第三变频单元的结构原理框图；

图10是本实用新型的第二锁相单元的结构原理框图；

图11是本实用新型的滤波放大单元的结构原理框图。

具体实施方式

下面结合附图1~图11和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1和图3所示，本实施例涉及一种双频接收设备，其包括第一锁相单元、第二锁相单元、第一开关单元、第二开关单元、第一变频单元至第三变频单元、控制单元、时钟单元和滤波放大单元；所述时钟单元的输出端分别接第一锁相单元和第二锁相单元的时钟源端；所述控制单元包括第一微处理器，所述第一微处理器的输入端作为所述双频接收设备的频率控制相应输入端，所述第一微处理器的输出端分别接第一锁相单元、第二锁相单元、第一开关单元和第二开关单元的受控端；所述第一锁相单元的输出端接第一开关单元的输入端，所述第一开关单元的输出端分别接第一变频单元和第二变频单元的输入端，所述第一变频单元和第二变频单元的输出端均接入第二开关单元的相应输入端，所述第二开关单元的输出端和第二锁相单元的输出端分别接入第三变频单元的输入端，所述第三变频单元的输出端接滤波放大单元的输入端；所述滤波放大单元的输出端作为所述双频接收设备的输出端，所述第一变频单元和第二变频单元的输入端作为所述双频接收设备的输入端。

如图2所示，所述时钟单元包括参考时钟、第一放大器和第一功分器；所述参考时钟的输出端经第一放大器后接入第一功分器的输入端，所述第一功分器的输出端作为所述双频接收设备的输出端分别与第一锁相单元和第二锁相单元的输入端相连接。

如图4所示，所述第一锁相单元包括第一锁相环、第一滤波器、第一分频器、第一压控振荡器和第二放大器；所述控制单元和时钟单元的输出端分别接入第一锁相环的输入端，所述第一锁相环的输出端经第一滤波器接入第一压控振荡器的输入端，所述第一压控振荡器的反馈输出端经第一分频器接入第一锁相环的反馈输入端，所述第一压控振荡器的信号输出端接第二放大器的输入端，所述第二放大器的输出端作为第一锁相单元的输出端与第一开关单元的输入端相连接。

如图5所示，所述第一开关单元包括第一开关器、第一倍频器、第二滤波器、第三放大器和第四放大器；所述第一开关器的受控端作为第一开关单元的受控端与控制单元的输出端相连接；所述第一锁相单元的输出端依次经第一倍频器和第二滤波器接入第一开关器的输入端，所述第一开关器的输出端分别经接第三放大器和第四放大器的输入端，所述第三放大器和第四放大器的输出端分别作为第一开关单元的输出端与第一变频单元和第二变频单元的输入端相连接。

如图6所示，所述第一变频单元包括第一隔离器、第三滤波器、第五放大器和第一混频器；所述第一隔离器的输出端经第三滤波器接第五放大器的输入端，所述第五放大器的输出端和第一开关单元的输出端分别接第一混频器的相应输入端，所述第一混频器的输出端作为第一变频单元的输出端与第二开关单元的输入端相连接；

如图7所示，所述第二变频器包括第二隔离器、第四滤波器、第六放大器和第二混频器；所述第二隔离器的输出端经第四滤波器接第六放大器的输入端，所述第六放大器的输出端和第一开关单元的另一输出端分别接第二混频器的输入端，所述第二混频器的输出端作为第二变频单元的输出端与第二开关单元的另一输入端相连接。

如图8所示，所述第二开关单元包括第二开关器、第五滤波器和第七放大器；所述控制单元、第一变频单元和第二变频单元的输出端分别接第二开关器的输入端，所述第二开关器的输出端经第五滤波器接第七放大器的输入端，所述第七放大器的输出端作为第二开关单元的输出端与第三变频单元的输入端相连接。

如图9所示，所述第三变频单元包括第三混频器、第六滤波器和第八放大器；所述第二锁相单元和第二开关单元的输出端分别接第三混频器的输入端，所述第三混频器的输出端经第六滤波器接第八放大器的输入端，所述第八放大器的输出端作为第三变频器的输出端与滤波放大单元的输入端相连接。

如图10所示，所述第二锁相单元包括第二锁相环、第七滤波器、第二压控振荡器和第九放大器；所述控制单元和时钟单元的输出端分别接第二锁相环的受控端和时钟源端，所述第二锁相环的输出端经第七滤波器接第二压控振荡器的输入端，所述第二压控振荡器的反馈输出端接第二锁相环的反馈输入端，所述第二压控振荡器的输出端接第九放大器的输入端，所述第九放大器的输出端作为第二锁相单元的输出端与第二变频单元的输入端相连接。

如图11所示，所述滤波放大单元包括第八滤波器、第十放大器和第十一放大器；所述第三变频单元的输出端接第八滤波器的输入端，所述第八滤波器的输出端经第十放大器接第十一放大器的输入端，所述第十一放大器的输出端作为滤波放大单元的输出端。

需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本实用新型的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本实用新型的权利要求书的范围。相应地，本实用新型的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。