专利名称：定位与测距接收机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及通信技术领域，特别是一种用于需要室内精确定位与测距的接收机。
背景技术：
室内精确定位与测距在エ业企业的制造生产中有着广泛的应用，除用于测量大型设备、厂房、移动生产线外，目前在娱乐、游戏等领域此类应用亦开始出现增长趋势。但当前市场上的室内短距离发射机与接收机多采用红外线方式进行通信，其缺点在干I.系统体积大； 2.测距范围小；3.精度差；4.反应速度慢；5.抗干扰性差。目前还未见有使用射频通信方式的用于室内短距离发射机与接收机。
发明内容本实用新型g在解决现有定位与测距接收机产品中存在的系统体积大、测距范围小、精度差、反应速度慢等技术问题，以提供ー种集成度高、抗干扰性好、配合相应发射机可提供精确定位与测距、体积小、重量轻、测距范围大、高稳定性、精度高的定位与测距接收机。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。本实用新型的定位与测距接收机，由电源、接收通道模块62、数字处理模块63、本振模块64构成；接收通道模块62的天线60连接天线选择开关I的输入端，后者的输出端串接低噪声放大器2、带通滤波器3、变压器61后分成两路输出，分别输出射频信号进入数字处理模块62的差分放大器5之两个输入端,差分放大器5的ー个输出端并联混频器6的一个输入端、混频器8的一个输入端，其另ー个输出端并联混频器6的另ー个输入端、混频器8的另ー个输入端；90度移相器7分别连接混频器6、混频器8和放大器10 ;天线60的数量为6个，天线选择开关I的输入端连接6天线切换控制器56的输出端；混频器6的输出端连接放大器9的输入端，后者的输出端串接低通滤波器14后与可变增益放大器16的一个输入端相连接，后者的输出端串接低通滤波器18后与AD采样器22的一个输入端相连接；混频器8的输出端连接放大器11的输入端，后者的输出端串接低通滤波器15后与可变增益放大器17的一个输入端相连接，后者的输出端串接低通滤波器19后与AD采样器22的另ー个输入端相连接；AD米样器22的ー个输出端并联滤波器23的一个输入端、混频器42的一个输入端、混频器44的一个输入端和混频器46的一个输入端；[0015]AD米样器22的另ー个输出端并联滤波器23的另ー个输入端、混频器43的ー个输入端、混频器45的一个输入端和混频器47的一个输入端；滤波器23的输出端连接AGC控制器24的输入端，后者的输出端并联可变增益放大器16的另ー个输入端和可变增益放大器17的另ー个输入端；混频器42和混频器43的输出端分别连接滤波器25的一个输入端，滤波器25的输出端连接降米样器26的输入端,后者的输出端并联鉴相器31的一个输入端和码捕获器32的一个输入端；混频器44和混频器45的输出端分别连接滤波器27的一个输入端，滤波器27的输出端连接降采样器28的输入端，后者的输出端并联鉴相器31的另ー个输入端和码捕获器32的另ー个输入端；混频器46的输出端连接降采样器29的输入端，后者的输出端并联载波频率及相位跟踪器38的一个输入端、载波相位测量器39的一个输入端、数据解调器40的一个输入端;混频器47的输出端连接降采样器30的输入端，后者的输出端并联载波频率及相位跟踪器38的另ー个输入端、载波相位測量器39的另ー个输入端、数据解调器40的另ー个输入端；载波频率及相位跟踪器38的输出端与本振模块64的信号源50之输入端相连接；载波相位測量器39的第三个输入端、数据解调器40的第三个输入端均与读写总线41相连接；鉴相器31的输出端串接码跟踪环路滤波器33后与数控振荡器NC034的一个输入端相连接；码捕获器32的输出端与数控振荡器NC034的另ー个输入端相连接；数控振荡器NC034的超前码输出端35并联混频器43的另ー个输入端、混频器42的另ー个输入端；其滞后码输出端36并联混频器45的另ー个输入端、混频器44的另ー个输入端；其对准码输出端37并联混频器47的另ー个输入端、混频器46的另ー个输入端；信号源50的输出端与锁相环51的输入端相连接,锁相环51的ー个输出端串接低通滤波器52后与压控振荡器VC053的一个输入端相连接,其另ー个输出端与压控振荡器VC053的另ー个输入端相连接，压控振荡器VC053的输出端与数字处理模块63的放大器10之输入端相连接，压控振荡器VC053的频率为60MHz。本实用新型定位与测距接收机的有益效果I.集成度高；2.抗干扰性好；3.配合相应接收机可提供精确定位与测距；4.体积小、重量轻；5.测距范围大、高稳定性、高精度。
图I为本实用新型电路结构示意图图中标号说明I天线选择开关、2低噪声放大器、3带通滤波器、5差分放大器、6混频器、7 90、度移相器、8混频器、9放大器、10放大器、11放大器、12 I路、13 Q路、14低通滤波器、15低通滤波器、16可变增益放大器、17可变增益放大器、18低通滤波器、19低通滤波器、20基带信号I路、21基带信号Q路、22 AD采样器、23滤波器、24 AGC控制器、25滤波器、26降采样器、27滤波器、28降采样器、29降采样器、30降采样器、31鉴相器、32码捕获器、33码跟踪环路滤波器、34数控振荡器NCO、35超前码输出端、36滞后码输出端、37对准码输出端、38载波频率及相位跟踪器、39载波相位測量器、40数据解调器、41读写总线、42 47混频器、50信号源、51锁相环、52低通滤波器、53压控振荡器VCO、54本 振、55外部压控晶振电压控制、56 6天线切换控制器、60天线、61变压器、62接收通道模块、63数字处理模块、64本振模块、65现场可编程门阵列FPGA
具体实施方式
本实用新型详细结构、应用原理、作用与功效，參照附图I通过如下实施方式予以说明。本实用新型的定位与测距接收机，由电源、接收通道模块62、数字处理模块63、本振模块64构成；接收通道模块62的天线60连接天线选择开关I的输入端，后者的输出端串接低噪声放大器2、带通滤波器3、变压器61后分成两路输出，分别输出射频信号进入数字处理模块62的差分放大器5之两个输入端,差分放大器5的ー个输出端并联混频器6的一个输入端、混频器8的一个输入端，其另ー个输出端并联混频器6的另ー个输入端、混频器8的另ー个输入端；90度移相器7分别连接混频器6、混频器8和放大器10 ；混频器6的输出端连接放大器9的输入端，后者的输出端串接低通滤波器14后与可变增益放大器16的一个输入端相连接，后者的输出端串接低通滤波器18后与AD采样器22的一个输入端相连接；混频器8的输出端连接放大器11的输入端，后者的输出端串接低通滤波器15后与可变增益放大器17的一个输入端相连接，后者的输出端串接低通滤波器19后与AD采样器22的另ー个输入端相连接；AD米样器22的ー个输出端并联滤波器23的一个输入端、混频器42的一个输入端、混频器44的一个输入端和混频器46的一个输入端；AD米样器22的另ー个输出端并联滤波器23的另ー个输入端、混频器43的ー个输入端、混频器45的一个输入端和混频器47的一个输入端；滤波器23的输出端连接自动增益控制AGC控制器24的输入端，后者的输出端并联可变増益放大器16的另ー个输入端和可变增益放大器17的另ー个输入端；混频器42和混频器43的输出端分别连接滤波器25的一个输入端，滤波器25的输出端连接降米样器26的输入端,后者的输出端并联鉴相器31的一个输入端和码捕获器32的一个输入端；混频器44和混频器45的输出端分别连接滤波器27的一个输入端，滤波器27的输出端连接降采样器28的输入端，后者的输出端并联鉴相器31的另ー个输入端和码捕获器32的另ー个输入端；混频器46的输出端连接降采样器29的输入端，后者的输出端并联载波频率及相位跟踪器38的一个输入端、载波相位测量器39的一个输入端、数据解调器40的一个输入端;[0044]混频器47的输出端连接降采样器30的输入端，后者的输出端并联载波频率及相位跟踪器38的另ー个输入端、载波相位測量器39的另ー个输入端、数据解调器40的另ー个输入端；载波频率及相位跟踪器38的输出端与本振模块64的20MHz信号源50之输入端相连接；载波相位測量器39的第三个输入端、数据解调器40的第三个输入端均与读写总线41相连接；鉴相器31的输出端串接码跟踪环路滤波器33后与数控振荡器NC034的一个输入端相连接；码捕获器32的输出端与数控振荡器NC034的另ー个输入端相连接；数控振荡器NC034的超前码输出端35并联混频器43的另ー个输入端、混频器42的另ー个输入端；其滞后码输出端36并联混频器45的另ー个输入端、混频器44的另ー个输入端；其对准码输出端37并联混频器47的另ー个输入端、混频器46的另ー个输入端；信号源50的输出端与锁相环51的输入端相连接,锁相环51的ー个输出端串接低通滤波器52后与压控振荡器VC053的一个输入端相连接,其另ー个输出端与压控振荡器VC053的另ー个输入端相连接，压控振荡器VC053的输出端与数字处理模块63的放大器10之输入端相连接。天线60的数量为6个，天线选择开关I的输入端连接6天线切换控制器56的输出端。电源、接收通道模块62、数字处理模块63、本振模块64设于不同的印制电路板PCB上，前述PCB分装在腔体的各个小腔体里，使整个高频部分与低频部分完全分开，这样可以避免各功能电路相互干扰，达到较好的屏蔽效果。參阅附图1，以下通过具体实施步骤对本实用新型作进ー步说明由天线60接收下来的射频信号经天线选择开关I (射频开关)切换输出至低噪放后，送到混频器6 (MAX2701)、混频器8 (MAX2701)，进行直接下变频，得到零中频基带I/Q信号，再由AD采样器22送至现场可编程门阵列FPGA65进行处理。与混频器6、混频器8进行混频的是经过调制的源自本振模块64的2. 45GHz本振信号，调制码由FPGA65产生，被调制的2. 45GHz本振信号的稳定性及下变频输出零中频基带I/Q信号质量，对接收机灵敏度和測量精度是至关重要的。接收机零中频IQ信号经AD采样器22，采样速率80MHz，综合信号信噪比要求及FPGA资源消耗量考虑取10位位宽。采样信号送入FPGA，由数字信号处理电路完成码捕获跟踪、载波跟踪、数据解调、相位计算、自动增益控制AGC等功能。数控振荡器NC034产生与发射机相同的本地码，码的同步和捕获由码捕获器32和码跟踪环路滤波器码33完成，码捕获采用串行移位相关的方式，有利于降低FPGA资源消耗，捕获门限采用自适应门限方式，满足接收信号动态范围要求。码捕获成功后进入码跟踪状态，码跟踪采用延迟锁定环方式，通过计算超前及滞后码的相位差，控制数控振荡器NC034的频率，达到对码相位的精确跟踪，其中码跟踪环路滤波器33參数设计为关键指标，决定了码相位的跟踪精度。在码跟踪状态，信号利用本地恢复的同频同相的码经解扩处理，去除了扩频码。码相位锁定检测模块输出码锁定标志信号。[0056]解扩后的信号经滤波器25、滤波器27积分清零后，再经降采样器26和降采样器28，得到与调制数据速率相同的19. 6KHz信号，为达到抗频偏的要求，同时采用了载波锁频环和载波锁相环。载波锁频环使用鉴相器31 (四相叉积鉴频器)，可将±5KHz的频偏降低到几十Hz左右，然后通过锁相环51进行载波相位锁定。由于接收机采用零中频模式，载波压控振荡器VC053采用DA控制，DA选用16位宽高精度DA器件，保证VCO控制精度。载波相位锁定后，通过模拟混频去掉载波，恢复解调数据。载波锁频环和载波锁相环中的码跟踪环路滤波器33參数决定了抗频偏性能及载波相位跟踪精度。本定位与测距接收机有6个天线，其中I个为主天线，六路信号通过六选一的天线选择开关I选择一路进行处理，处理包括计算载波的相位，计算相关峰的时间(相对于统一的同步脉冲)，以及解调出数据。当接收机完成码和载波同步后，6个天线按一定时序轮流切换，分时工作。其中主天线工作期间码和载波同步电路工作，继续跟踪码和载波相位，在另外5个天线工作时隙内对载波相位的值进行测量，载波相位值的计算在FPGA65内用CORDIC算法模块完成，CORDIC算法进行IQ幅度到角度的计算，在载波相位值的计算中要消除载波相位0- 模糊度的影响。载波相位测量值经由读写总线41输出到处理器进行读取和处理，从而计算出发射机的方位。 从上所述，本实用新型的定位与测距接收机具有集成度高；抗干扰性好；配合相应发射机可提供精确定位与测距；体积小、重量轻；测距范围大、1 稳定性、1 精度等诸多优点。
权利要求1.定位与测距接收机，其特征在干由电源、接收通道模块(62)、数字处理模块(63)、本振模块(64 )构成；接收通道模块(62 )的天线(60 )连接天线选择开关(I)的输入端，后者的输出端串接低噪声放大器(2)、带通滤波器(3)、变压器(61)后分成两路输出，分别输出射频信号进入数字处理模块(62)的差分放大器(5)之两个输入端,差分放大器(5)的ー个输出端并联混频器(6)的一个输入端、混频器(8)的一个输入端，其另ー个输出端并联混频器(6)的另ー个输入端、混频器(8)的另ー个输入端；90度移相器(7)分别连接混频器(6)、混频器(8)和放大器(10);天线(60)的数量为6个，天线选择开关(I)的输入端连接6天线切换控制器(56)的输出端； 混频器(6)的输出端连接放大器(9)的输入端，后者的输出端串接低通滤波器(14)后与可变增益放大器(16)的一个输入端相连接，后者的输出端串接低通滤波器(18)后与AD 米样器(22)的一个输入端相连接； 混频器(8)的输出端连接放大器(11)的输入端，后者的输出端串接低通滤波器(15)后与可变增益放大器(17)的一个输入端相连接，后者的输出端串接低通滤波器(19)后与AD采样器(22)的另ー个输入端相连接； AD米样器(22)的ー个输出端并联滤波器(23)的一个输入端、混频器(42)的一个输入端、混频器(44)的一个输入端和混频器(46)的一个输入端； AD米样器(22)的另ー个输出端并联滤波器(23)的另ー个输入端、混频器(43)的ー个输入端、混频器(45)的一个输入端和混频器(47)的一个输入端； 滤波器(23)的输出端连接AGC控制器(24)的输入端，后者的输出端并联可变增益放大器(16)的另ー个输入端和可变增益放大器(17)的另ー个输入端； 混频器(42)和混频器(43)的输出端分别连接滤波器(25)的一个输入端，滤波器(25)的输出端连接降采样器(26)的输入端，后者的输出端并联鉴相器(31)的一个输入端和码捕获器(32)的一个输入端； 混频器(44)和混频器(45)的输出端分别连接滤波器(27)的一个输入端，滤波器(27)的输出端连接降采样器(28)的输入端，后者的输出端并联鉴相器(31)的另ー个输入端和码捕获器(32)的另ー个输入端； 混频器(46)的输出端连接降采样器(29)的输入端，后者的输出端并联载波频率及相位跟踪器(38)的一个输入端、载波相位測量器(39)的一个输入端、数据解调器(40)的ー个输入端； 混频器(47)的输出端连接降采样器(30)的输入端，后者的输出端并联载波频率及相位跟踪器(38)的另ー个输入端、载波相位測量器(39)的另ー个输入端、数据解调器(40)的另ー个输入端； 载波频率及相位跟踪器(38)的输出端与本振模块(64)的信号源(50)之输入端相连接；载波相位測量器(39)的第三个输入端、数据解调器(40)的第三个输入端均与读写总线(41)相连接； 鉴相器(31)的输出端串接码跟踪环路滤波器(33)后与数控振荡器NCO (34)的ー个输入端相连接；码捕获器(32)的输出端与数控振荡器NCO (34)的另ー个输入端相连接； 数控振荡器NCO (34)的超前码输出端(35)并联混频器(43)的另ー个输入端、混频器(42)的另ー个输入端；其滞后码输出端(36)并联混频器(45)的另ー个输入端、混频器(44)的另ー个输入端；其对准码输出端(37)并联混频器(47)的另ー个输入端、混频器(46)的另一个输入端； 信号源(50)的输出端与锁相环(51)的输入端相连接,锁相环(51)的ー个输出端串接低通滤波器(52)后与压控振荡器VCO (53)的一个输入端相连接,其另ー个输出端与压控 振荡器VCO (53)的另ー个输入端相连接，压控振荡器VCO (53)的输出端与数字处理模块(63)的放大器(10)之输入端相连接，压控振荡器VCO (53)的频率为60MHz。
专利摘要本实用新型的定位与测距接收机，涉及电子通信技术领域，旨在解决现有产品中存在的体积大、测距范围小、精度差等技术问题。本实用新型的定位与测距接收机，由电源、接收通道模块(62)、数字处理模块(63)、本振模块(64)构成。本实用新型适用于需要进行室内精确定位与测距的电子通信工业技术领域。
文档编号H04B1/06GK202395760SQ20112049024
公开日2012年8月22日 申请日期2011年12月1日 优先权日2011年12月1日
发明者徐克兴, 郑艳英, 陈波 申请人:成都九洲迪飞科技有限责任公司