一种卫星定位接收机及其射频前端的制作方法

本发明涉及卫星定位领域，特别是涉及一种卫星定位接收机的射频前端，本发明还涉及一种卫星定位接收机。

背景技术：

全球导航卫星系统包括欧洲galileo、中国北斗2以及美国gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)等，在接收各个定位系统的射频信号时，主要是通过卫星定位接收机的射频前端将射频信号转换为数字信号并进行后续处理，现有技术中的卫星定位接收机的射频前端仅仅能够将多个定位系统中的少数频段的射频信号转换成数字信号，如此一来，在接收大量不同频段的射频信号时，很有可能需要同时使用多款不同的卫星定位接收机的射频前端，增加了使用的复杂度，提高了成本。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种卫星定位接收机的射频前端，提高了卫星定位接收机的射频前端的接收频段数，降低了使用的复杂度，降低了成本；本发明的另一目的是提供一种包括上述射频前端的卫星定位接收机，提高了卫星定位接收机的射频前端的接收频段种类，降低了使用的复杂度，降低了成本。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种卫星定位接收机的射频前端，包括：

天线，用于接收射频信号；

功分器，用于将所述射频信号划分为三路，分别输送到第一信号处理链路、第二信号处理链路以及第三信号处理链路；

所述第一信号处理链路，用于将第一频段的所述射频信号转换为数字信号；

所述第二信号处理链路，用于将第二频段的所述射频信号转换为数字信号；

所述第三信号处理链路，用于将第三频段的所述射频信号转换为数字信号；

其中，所述第一频段、所述第二频段以及所述第三频段的集合包含了全球定位系统gps、伽利略卫星导航系统、格洛纳斯卫星导航系统以及北斗卫星导航系统中的预设频段。

优选地，所述第一频段包括l1、e1、b1以及g1频段，所述第二频段包括l2以及g2频段，所述第三频段包括e5a、l5、e5b以及b2频段。

优选地，所述第一信号处理链路包括：

第一射频带通滤波器，用于对所述射频信号进行频段选择，以便获取到l1、e1、b1以及g1频段的所述射频信号；

第一射频放大器rfa，用于对经过频段选择的所述射频信号进行功率放大；

第一混频器，用于将所述第一rfa输出的所述射频信号进行降频；

第一子链路，用于将所述第一混频器输出的l1以及e1频段的所述射频信号转换为数字信号；

第二子链路，用于将所述第一混频器输出的b1频段的所述射频信号转换为数字信号；

第三子链路，用于将所述第一混频器输出的g1频段的所述射频信号转换为数字信号。

优选地，所述第一子链路包括第一复数滤波器bpf、第一中频放大器ifa、第一可变增益放大器vga以及第一模数转换器adc；

所述第一bpf的输入端与所述第一混频器的输出端连接，所述第一bpf的输出端与所述第一ifa的输入端连接，所述第一ifa的输出端与所述第一vga的输入端连接，所述第一vga的输入端与所述adc的输入端连接；

所述第二子链路包括移相器、第二ifa、第二bpf、第二vga以及第二adc；

所述移相器的输入端与所述第一混频器的输出端连接，所述移相器的输出端与所述第二ifa的输入端连接，所述第二ifa的输出端与所述第二bpf的输入端连接，所述第二bpf的输出端与所述第二vga的输入端连接，所述第二vga的输出端与所述第二adc的输入端连接；

所述第三子链路包括多相滤波器、第三ifa、第二混频器、第三bpf、第三vga以及第三adc；

所述多相滤波器的输入端与所述第一混频器的输出端连接，所述多相滤波器的输出端与所述第三ifa的输入端连接，所述第三ifa的输出端与所述第二混频器的输入端连接，所述第二混频器的输出端与所述第三bpf的输入端连接，所述第三bpf的输出端与所述第三vga的输入端连接，所述第三vga的输出端与所述第三adc的输入端连接。

优选地，所述第二信号处理链路包括：

第二射频带通滤波器，用于对所述射频信号进行频段选择，以便获取到l2以及g2频段的所述射频信号；

第二rfa，用于对经过频段选择的所述射频信号进行功率放大；

第三混频器，用于将所述第二rfa输出的所述射频信号进行降频；

第四子链路，用于将所述第三混频器输出的l2频段的所述射频信号转换为数字信号；

第五子链路，用于将所述第三混频器输出的g2频段的所述射频信号转换为数字信号。

优选地，所述第三信号处理链路包括：

第三射频带通滤波器，用于对所述射频信号进行频段选择，以便获取到e5a、l5、e5b以及b2频段的所述射频信号；

第三rfa，用于对经过频段选择的所述射频信号进行功率放大；

第四混频器，用于将所述第三rfa输出的所述射频信号进行降频；

第六子链路，用于将所述第四混频器输出的e5a以及l5频段的所述射频信号转换为数字信号；

第七子链路，用于将所述第四混频器输出的e5b以及b2频段的所述射频信号转换为数字信号。

优选地，所述第四子链路、所述第五子链路、所述第六子链路以及所述第七子链路均包括中频声表面滤波器、第四ifa、第五混频器、第四bpf、第四vga以及第四adc；

所述中频声表面滤波器的输入端与对应的所述第三混频器或所述第四混频器的输出端连接，所述中频声表面滤波器的输出端与所述第四ifa连接，所述第四ifa的输出端与所述第五混频器的输入端连接，所述第五混频器的输出端与所述第四bpf的输入端连接，所述第四bpf的输出端与所述第四vga的输入端连接，所述第四vga的输出端与所述第四adc的输入端连接。

优选地，该射频前端还包括：

低噪放大器lna，用于将所述天线接收到的射频信号进行低噪放大后传输至所述功分器。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种卫星定位接收机，包括如上任一项所述的卫星定位接收机的射频前端。

本发明提供了一种卫星定位接收机的射频前端，包括天线，用于接收射频信号；功分器，用于将射频信号划分为三路，分别输送到第一信号处理链路、第二信号处理链路以及第三信号处理链路；第一信号处理链路，用于将第一频段的射频信号转换为数字信号；第二信号处理链路，用于将第二频段的射频信号转换为数字信号；第三信号处理链路，用于将第三频段的射频信号转换为数字信号；其中，第一频段、第二频段以及第三频段的集合包含了全球定位系统gps、伽利略卫星导航系统、格洛纳斯卫星导航系统以及北斗卫星导航系统中的预设频段。

可见，由于第一频段、第二频段以及第三频段的集合包含了全球定位系统gps、伽利略卫星导航系统、格洛纳斯卫星导航系统以及北斗卫星导航系统中的预设频段，在接收大量不同频段的射频信号时，通过本发明的一个射频前端便可以实现将主流的四大卫星导航系统的射频信号转换为数字信号，无需使用多款不同的卫星定位接收机的射频前端，降低了使用的复杂度，降低了成本。

本发明还提供了一种卫星定位接收机，具有如上射频前端相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种卫星定位接收机的射频前端的结构示意图；

图2为本发明提供的一种第一信号处理链路的结构示意图；

图3为本发明提供的一种第二信号处理链路的结构示意图；

图4为本发明提供的一种第三信号处理链路的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种卫星定位接收机的射频前端，提高了卫星定位接收机的射频前端的接收频段数，降低了使用的复杂度，降低了成本；本发明的另一核心是提供一种包括上述射频前端的卫星定位接收机，提高了卫星定位接收机的射频前端的接收频段种类，降低了使用的复杂度，降低了成本。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明提供的一种卫星定位接收机的射频前端的结构示意图，包括：

天线1，用于接收射频信号；

功分器2，用于将射频信号划分为三路，分别输送到第一信号处理链路3、第二信号处理链路4以及第三信号处理链路5；

第一信号处理链路3，用于将第一频段的射频信号转换为数字信号；

第二信号处理链路4，用于将第二频段的射频信号转换为数字信号；

第三信号处理链路5，用于将第三频段的射频信号转换为数字信号；

其中，第一频段、第二频段以及第三频段的集合包含了gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)、伽利略卫星导航系统、格洛纳斯卫星导航系统以及北斗卫星导航系统中的预设频段，预设频段可以为四大卫星定位系统中的所有民用，部分商用等主要频段，本发明实施例在此不做限定。

具体的，天线1可以为多种类型，其可以接收各种卫星系统的射频信号，以便后续的器件对射频信号进行处理，本发明实施例在此不做限定。

具体的，功分器2可以将射频信号划分为三路，这三路的特点在于能量大小之和约等于射频信号原来的总能量，而三路信号的信号内容与原有射频信号的内容没有差别，以便每个链路从经过功分器2的一路信号中获取对应频段的射频信号并将其转换为数字信号。

其中，功分器2的类型可以为多种，本发明实施例在此不做限定。

具体的，三路的信号处理链路可以识别本发明实施例中射频前端的核心处理部分，每路信号处理链路均可以处理一定频段的射频信号，其中，第一频段、第二频段以及第三频段中各自包含的频段数量可以为多个，也可以为1个，本发明实施例在此不做限定。

其中，无论第一频段、第二频段以及第三频段各自包含几个频段，这三者所包含的频段之和至少包含了全球定位系统gps、伽利略卫星导航系统、格洛纳斯卫星导航系统以及北斗卫星导航系统中的预设频段，由于这四个卫星导航系统是目前世界上主流的四大卫星导航系统，因此本发明实施例中的射频前端几乎可以适用于所有的射频信号处理的场景，最大程度地消除了其射频前端的局限性。

本发明提供了一种卫星定位接收机的射频前端，包括天线，用于接收射频信号；功分器，用于将射频信号划分为三路，分别输送到第一信号处理链路、第二信号处理链路以及第三信号处理链路；第一信号处理链路，用于将第一频段的射频信号转换为数字信号；第二信号处理链路，用于将第二频段的射频信号转换为数字信号；第三信号处理链路，用于将第三频段的射频信号转换为数字信号；其中，第一频段、第二频段以及第三频段的集合包含了全球定位系统gps、伽利略卫星导航系统、格洛纳斯卫星导航系统以及北斗卫星导航系统中的预设频段。

可见，由于第一频段、第二频段以及第三频段的集合包含了全球定位系统gps、伽利略卫星导航系统、格洛纳斯卫星导航系统以及北斗卫星导航系统中的预设频段，在接收大量不同频段的射频信号时，通过本发明的一个射频前端便可以实现将主流的四大卫星导航系统的射频信号转换为数字信号，无需使用多款不同的卫星定位接收机的射频前端，降低了使用的复杂度，降低了成本。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，第一频段包括l1、e1、b1以及g1频段，第二频段包括l2以及g2频段，第三频段包括e5a、l5、e5b以及b2频段。

具体的，考虑到l1、e1、b1以及g1频段较接近，l2以及g2频段较接近，而e5a、l5、e5b以及b2频段较接近，因此本发明实施例中将四大主流卫星导航系统的频段划分为了上述三类，方便三路信号处理链路对三类频段的射频信号进行处理并将其转换为数字信号，稳定性较好。

其中，gps的频段包括l1、l2以及l5，伽利略卫星导航系统的频段包括e1、e5a以及e5b，格洛纳斯卫星导航系统的频段包括g1以及g2，北斗卫星导航系统的频段包括b1以及b2。

当然，除了本发明实施例中的第一频段、第二频段以及第三频段各自所包括的具体频段外，第一频段、第二频段以及第三频段包含频段的具体形式还可以为其他多种类型，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，第一信号处理链路3包括：

第一射频带通滤波器，用于对射频信号进行频段选择，以便获取到l1、e1、b1以及g1频段的射频信号；

第一射频放大器rfa，用于对经过频段选择的射频信号进行功率放大；

第一混频器，用于将第一rfa输出的射频信号进行降频；

第一子链路，用于将第一混频器输出的l1以及e1频段的射频信号转换为数字信号；

第二子链路，用于将第一混频器输出的b1频段的射频信号转换为数字信号；

第三子链路，用于将第一混频器输出的g1频段的射频信号转换为数字信号。

具体的，第一射频带通滤波器可以进行选频，其可以选用中心频率1584.5mhz以及带宽为51mhz的带通滤波器，以便将进行选频，有利于第一信号处理链路3对于1559-1610mhz的射频信号进行处理。

当然，除了上述的具体参数外，第一射频带通滤波器的具体参数还可以为其他多种类型，本发明实施例在此不做限定。

具体的，第一射频放大器rfa可以对经过第一射频带通滤波器粗选频的信号进行放大处理，当然，除了rfa外，对经过第一射频带通滤波器粗选频的信号进行放大还可以采用其他的放大器件，本发明实施例在此不做限定。

具体的，第一混频器可以对经过射频放大器的射频信号进行降频处理，以便后续子链路能够稳定准确地将射频信号转换为数字信号。

其中，考虑到l1以及e1的频段较为接近，因此本发明实施例中通过第一子链路、第二子链路以及第三子链路分别对l1、e1、b1以及g1频段的射频信号进行分通道处理，能够提高稳定性与准确性。

当然，除了本发明实施例中的分通道处理方式外，第一信号处理链路3还可以采用其他的处理方式对于l1、e1、b1以及g1频段的射频信号进行处理，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，第一子链路包括第一复数滤波器bpf、第一中频放大器ifa、第一可变增益放大器vga以及第一模数转换器adc；

第一bpf的输入端与第一混频器的输出端连接，第一bpf的输出端与第一ifa的输入端连接，第一ifa的输出端与第一vga的输入端连接，第一vga的输入端与adc的输入端连接；

第二子链路包括移相器、第二ifa、第二bpf、第二vga以及第二adc；

移相器的输入端与第一混频器的输出端连接，移相器的输出端与第二ifa的输入端连接，第二ifa的输出端与第二bpf的输入端连接，第二bpf的输出端与第二vga的输入端连接，第二vga的输出端与第二adc的输入端连接；

第三子链路包括多相滤波器、第三ifa、第二混频器、第三bpf、第三vga以及第三adc；

多相滤波器的输入端与第一混频器的输出端连接，多相滤波器的输出端与第三ifa的输入端连接，第三ifa的输出端与第二混频器的输入端连接，第二混频器的输出端与第三bpf的输入端连接，第三bpf的输出端与第三vga的输入端连接，第三vga的输出端与第三adc的输入端连接。

具体的，为了更好地对本发明实施例进行说明，请参考图2，图2为本发明提供的一种第一信号处理链路3的结构示意图，其中，对于l1/e1信号处理的第一子链路，处理通道设计为低中频的单下变频架构，第一混频器以正交形式混频，运用第一bpf(berkeleypacketfilter，复数滤波器)放大有用信号并抑制镜像信号，之后级联第一ifa与第一vga(variablegainamplifier，可变增益放大器)保证系统增益，最终通过第一adc(analog-to-digitalconverter，模数转换器)正交采样，采得iq(in-phasequadrature，同相正交)两路正交信号，对消镜像干扰信号。

其中，除了第一ifa外，还可以采用其他类型的放大器对其进行替换，本发明实施例在此不做限定。

具体的，第一vga可以在系统中其他的增益器件的放大幅度不稳定时，用于用户通过外部设备来辅助地对系统的整体增益进行调整，例如可以通过agc(automaticgaincontrol，自动增益控制)技术对第一vga进行增益控制等，本发明实施例在此不做限定。

其中，由于第一混频器以正交形式混频，本发明实施例中的第一adc可以为并联的两个adc，以便采得两路正交信号并对消镜像干扰信号。

当然，除了正交形式混频外，第一混频器还可以采用其他的混频方式，本发明实施例在此不做限定。

具体的，对于b1信号，移相器可以将经过第一混频器降频之后的一路射频信号移相90度，取镜像信号，以便区分开b1与g1两路信号(当然，对于第二子链路以及第三子链路来说，可以在其中的任意一路的初始位置设置一个移相器，并不仅限于第二子链路)，在移相器后端，同样级联第二ifa与第二vga保证系统增益，使用iq正交采样方式采样并转换为数字信号，以便对消镜像干扰信号。

其中，对于g1信号，通道设计为低中频双下变频架构，并与l1/e1信号通道共用一级混频，在一级混频与二级混频之间用多相滤波器进行镜像和邻近频道干扰抑制，并在多相滤波器后采用第三ifa进行放大之后输入到第二混频，之后再使用第三bpf进行滤波，最终进行双adc正交采样处理中频信号。

每个信号通道分配100db左右的系统固定增益，分配方案如图2所示，每个bpf后都接有自动增益控制功能的vga，用于保证系统动态增益。

其中，图2中的时钟发生器可以为第一adc以及tcxo(temperaturecompensatex'tal(crystal)oscillator，振荡器)也即采样时钟提供时钟脉冲，tcxo也即采样时钟，可以从时钟发生器中采样时钟信号并提供给pll(phaselockedloop，锁相环)也即本振频率合成器，pll便可以协助各个混频器完成混频工作。

当然，除了本发明实施例中的具体形式外，第一子链路、第二子链路以及第三子链路均还可以为其他形式，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，第二信号处理链路4包括：

第二射频带通滤波器，用于对射频信号进行频段选择，以便获取到l2以及g2频段的射频信号；

第二rfa，用于对经过频段选择的射频信号进行功率放大；

第三混频器，用于将第二rfa输出的射频信号进行降频；

第四子链路，用于将第三混频器输出的l2频段的射频信号转换为数字信号；

第五子链路，用于将第三混频器输出的g2频段的射频信号转换为数字信号。

具体的，第二信号处理链路4处理频段约为1220～1256mhz，覆盖l2、g2频段信号，可以通过中心频率1238mhz，带宽为36mhz的第二射频带通滤波器选频实现，l2、g2信号通道共用第一级混频器进行第一次下变频处理。

其中，第二rfa可以对经过第二射频带通滤波器粗选频的信号进行放大处理，当然，除了rfa外，对经过第二射频带通滤波器粗选频的信号进行放大还可以采用其他的放大器件，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，第三信号处理链路5包括：

第三射频带通滤波器，用于对射频信号进行频段选择，以便获取到e5a、l5、e5b以及b2频段的射频信号；

第三rfa，用于对经过频段选择的射频信号进行功率放大；

第四混频器，用于将第三rfa输出的射频信号进行降频；

第六子链路，用于将第四混频器输出的e5a以及l5频段的射频信号转换为数字信号；

第七子链路，用于将第四混频器输出的e5b以及b2频段的射频信号转换为数字信号。

具体的，第三信号处理链路5处理频段约为1164～1215mhz，可以覆盖e5a、l5、e5b、b2频段信号，第三射频带通滤波器可以通过中心频率1189.5mhz，带宽51mhz的射频带通滤波器实现。

其中，本发明实施例中的第三信号处理链路5的主结构与上述实施例中第二信号处理链路4的主结构类型，本发明实施例在此不再赘述。

作为一种优选的实施例，第四子链路、第五子链路、第六子链路以及第七子链路均包括中频声表面滤波器、第四ifa、第五混频器、第四bpf、第四vga以及第四adc；

中频声表面滤波器的输入端与对应的第三混频器或第四混频器的输出端连接，中频声表面滤波器的输出端与第四ifa连接，第四ifa的输出端与第五混频器的输入端连接，第五混频器的输出端与第四bpf的输入端连接，第四bpf的输出端与第四vga的输入端连接，第四vga的输出端与第四adc的输入端连接。

具体的，为了更好地对本发明实施例进行说明，请参考图3以及图4，图3为本发明提供的一种第二信号处理链路4的结构示意图，图4为本发明提供的一种第三信号处理链路5的结构示意图，其中，中频声表面滤波器可以预先进行参数设置，在第二信号处理链路4中，其可以将l2、g2信号分离成两路信号，在第三信号处理链路5中，其可以将e5a/l5以及e5b/b2信号分离成两路信号，每个子链路的中频声表面滤波器之后，射频信号均可以经第四ifa放大并通过第五混频器进行第二次下变频处理，之后再通过第四bpf进行滤波以便进行信道选择，在第四子链路、第五子链路、第六子链路以及第七子链路中，射频信号最终被送到第四vga以及第四adc中进行增益以及模数转换。

其中，由于e5a与l5频段信号载波频率完全重叠，e5b与b2信号载波频率几乎重叠，分别将其归于同一通道处理。

当然，除了本发明实施例中的具体形式外，第四子链路、第五子链路、第六子链路以及第七子链路可以各自为其他的具体形式，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，该射频前端还包括：

低噪放大器lna，用于将天线1接收到的射频信号进行低噪放大后传输至功分器2。

具体的，lna(lownoiseamplifier，低噪放大器)可以在功分器2之前对射频信号进行低噪放大处理，以便后续路径中能够更准确地对射频信号进行各种处理以便最终将射频信号转换为数字信号，且具有噪声较小的优点。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种卫星定位接收机，包括如上任一项的卫星定位接收机的射频前端。

对于本发明实施例提供的卫星定位接收机的介绍请参照前述的射频前端实施例，本发明实施例在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。