衛(wèi)星導航接收機信號處理體系結構的制作方法

文檔序號：6123160閱讀：227來源：國知局

專利名稱：衛(wèi)星導航接收機信號處理體系結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及一個全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)，尤其是一個衛(wèi)星導航接收機信號處理體系結構。
背景技術：
諸如全球定位系統(tǒng)(GPS)的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)中的接收機利用基于衛(wèi)星發(fā)播的瞄準線信號的測距。接收機測量一個或多個發(fā)播信號的到達時間。
該到達時間測量包括一基于粗碼部分的信號的時間測量，稱為偽距；及一相位測量。
除全球定位系統(tǒng)(GPS)中有多個發(fā)播信號之外，也有許多其它發(fā)播信號對應其它全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)，諸如全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GLONASS)、伽利略定位系統(tǒng)(GALILEO)、歐洲靜地星導航重疊服務(EGNOS)、廣域增強系統(tǒng) (WAAS)、多功能衛(wèi)星增強系統(tǒng)(MSAS)、淮天頂衛(wèi)星系統(tǒng)(QZSS)?？偟膩?說，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)發(fā)播信號具有多種形式并在許多載波信號頻率上發(fā)射。
常規(guī)GNSS接收機具有多個射頻電路以接收一個或多個在一個或多個載波信號頻率上發(fā)射的發(fā)播信號。所述射頻電路典型地包含有多個子信道。一個相應的子信道可以被用于接收相應載頻或頻帶上發(fā)射的載波信號。此外，相應的子信道可以被用來接收對應GNSS中的相應衛(wèi)星的載波信號。
盡管在此類常規(guī)接收機中使用多個射頻電路能夠使接收機接收對應一個或多個GNSS的多重信號，此類方法典型地增加了額外的日常開支和元件，從而導致增加復雜性和成本。因此，有必要為GNSS載波信號提供一個靈活的射頻接收機。

發(fā)明內(nèi)容
描述了一個包括有靈活的射頻接收機的衛(wèi)星導航裝置。該接收機接收信號，所述信號包括至少一個來自第一衛(wèi)星的擴頻信號。該接收機具有至少一第一信道，該第一信道包括至少兩個子信道電路。各子信道電路至少具有一第一信號發(fā)生器和一第一混頻器，以接收相應的在至少一個來自第一衛(wèi)星的擴頻信號中頻帶。所述的第一信號發(fā)生器提供相應的具有相應第一載頻的第一信號，以利用所述第一混頻器降頻變換至少一部分信號至兩個子信道共同的中頻。
第一子信道電路中的中頻和第二子信道電路中的中頻可以相差小于100kHz。相應的第一信號中的相應的第一載頻和各子信道電路的中頻也可以調(diào)整?？梢允?用一可調(diào)整的第一信號發(fā)生器來實施該調(diào)整。所述第一信道也可以包括一第二信號發(fā)生器。所述至少兩個子信道電路中的各子信道電路也可以包括一第二混頻器。所述第二信號發(fā)生器提供一具有第二載頻的第二信號至所述至少兩個子信道電路中的各子信道電路，以利用所述第二混頻器降頻變換至少一部分信號，從所述中頻變換至大體上基帶。
所述衛(wèi)星導航裝置中的接收機也可以包括附加信道，該附加信道具有至少兩個具有中頻的附加子信道電路。相應的附加子信道電路接收來自一附加衛(wèi)星的附加擴頻信號中的一附加的相應頻帶。
在一些實施例中，所述衛(wèi)星導航裝置包括接收機，該接收機接收包括至少一個來自第一衛(wèi)星的擴頻信號的信號。該接收機具有第一信道。該第一信道包括至少一個子信道電路，該子信道電路具有第一信號發(fā)生器和第一混頻器以接收至少一個來自第一衛(wèi)星的擴頻中的相應頻帶。該第一信號發(fā)生器提供相應的第一信號，該第一信號具有一可調(diào)整的相應的第一載頻，以利用所述第一混頻器降頻變換至少一部分信號至一可調(diào)整的中頻。
所述第一信道也可以包括第二信號發(fā)生器。至少一個子信道電路也可以包括第二混頻器。所述第二信號發(fā)生器提供相應的具有可調(diào)整的第二載頻的第二信號至至少一個子信道電路，以利用所述第二混頻器降頻變換至少一部分信號，從所
述可調(diào)整的中頻變換至大體上基帶。
在一些實施例中，所述衛(wèi)星導航裝置包括接收機，該接收機接收包括至少一
個來自第一衛(wèi)星的擴頻信號的信號。該接收機具有第一信道。該第一信道包括至
少一個子信道電路，該子信道電路通過降頻變換至少一部分信號至一中頻，以接收至少一個來自第一衛(wèi)星的擴頻中的相應頻帶。該第一子信道電路具有一帶通濾
波器，該帶通濾波器具有大體上等于所述中頻的中心頻率及大致大于所述第一衛(wèi) 星近似帶寬的帶寬。
在一些實施例中，所述衛(wèi)星導航裝置包括接收機，該接收機接收包括至少一個來自第一衛(wèi)星的擴頻信號的信號。該接收機具有一前端電路，該前端電路檢測來自第一衛(wèi)星的至少一個擴頻信號中的相應頻帶的信息。所述前端電路可配置用以輸出與該信息相關聯(lián)的數(shù)字信號。所述數(shù)字信號具有可調(diào)整的位數(shù)。

通過以下說明并參照附圖和所附的權利要求，本發(fā)明的這些和其它目的、特征和優(yōu)點將很容易被本領域技術人員所理解。
圖1是表示具有多4^直接通路信號和一多徑信號的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS) 的示意圖2是表示GNSS接收機中的元件的方塊圖3是表示GNSS接收機中一信道中的元件的方塊圖；圖4A是表示GNSS接收機中一信道中的元件的方塊圖；圖4B是表示GNSS接收機中一信道中的元件的方塊圖；圖5A表示1位(2級)量化；圖5B表示2位(3級)量化；圖5C表示3位(4級)量化；
圖6是表示符號數(shù)值轉(zhuǎn)換電路方塊圖；圖7是表示零點平衡電路方塊圖8是表示自動增益控制(AGC)電路方塊圖；圖9是表示GNSS接收機中接收的信號的信號處理方塊圖；圖10是表示GNSS接收機中的元件的方塊圖；圖11是表示GNSS接收機操作方法的流程圖；圖12是表示GNSS.接收機操作方法的流程圖；圖13是表示GNSS接收機操作方法的流程圖；圖14是表示GNSS接收機操作方法的流程圖。在上述附圖的幾個圖中相同的數(shù)字指相應的部件。
具體實施方案
現(xiàn)在結合附圖的例子詳細說明本發(fā)明的具體實施方法。在下文的詳細描述中，設定了多個具體的數(shù)字以供更好地理解本發(fā)明。然而，對本領域技術人員顯而易見的是本發(fā)明還可以除了這些具體例子以外的其它方式實施，在不脫離本發(fā)明所附權利要保護范圍的情況下。在其它例子中，公知的方法、流程、元件和電路沒有進行詳細描述以便不必要地使實施例難于理解。
描述了一種包括有靈活的射頻接收機的衛(wèi)星導航裝置，該接收機接收一個或多種來自第一衛(wèi)星的擴頻信號。該接收機的例子可以減少衛(wèi)星導航裝置的復雜性和/或花費，該接收機包括至少兩個具有共同中頻的子信道、一具有可調(diào)整的中頻的子信道、一具有中心頻率大體上等于所述中頻及帶寬大致大于所述第一衛(wèi)星的近似帶寬的帶通濾波器、和/或可配置為輸出具有可調(diào)整的位數(shù)的數(shù)字信號的電路。
在衛(wèi)星導航裝置的實施例中，導航被理解為包括確定一方位或位置，也稱為定位。導航被解釋為確定衛(wèi)星導航裝置相對至少部分由GNSS中的衛(wèi)星提供的參考標架的位置。導航也可以至少部分根據(jù)來自GNSS中一個或多個衛(wèi)星的信號確定時間。
在衛(wèi)星導航裝置中，射頻接收機由來自全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSSs)的任何現(xiàn)存或已計劃的導航信號測量提供高質(zhì)導航測量值，所述全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)包括 GPS、 GALILEO、 GLONASS、 QZSS、 WAAS、 EGNOS、 MSAS及其它衛(wèi)星導航系統(tǒng)。它也支持來自納夫科姆技術公司(NavCom Technology,Inc.)的星火(StarFire)網(wǎng)絡的信號的接收。
除了 GLONASS、 GNSS衛(wèi)星使用碼分多址(CDMA)方法來減少衛(wèi)星之間的相互干擾。非GLONASS衛(wèi)星在L頻帶中的載波信號頻率上發(fā)播信號并使用擴頻偽隨機碼。例如使用GPS，干擾防護級別從C/A碼的20dB到更新的代碼和軍用P代碼的超過70dB。 GPS衛(wèi)星有帶寬(雙邊)20-30MHz的在線濾波器。
GLONASS系統(tǒng)使用頻分多址(FDMA)來提供衛(wèi)星之間的干擾防護。各 GLONASS衛(wèi)星使用相同的擴頻代碼。除了位于地球的相對側(cè)的相同軌道內(nèi)的對跖衛(wèi)星之外，各衛(wèi)星具有其自己的頻帶。對跖衛(wèi)星可以共享相同的頻帶。
GPS系統(tǒng)在1575.4.2MHz L1載波信號頻率和1227.6MHz L2載波信號頻率發(fā) 播導航信號。一第三GPS信號計劃給1176.45MHz L5載波信號頻率。GALILEO 系統(tǒng)計劃提供在L1和L5 (也稱E5A)的信號及在1207.14MHz (E5B)和 1278.75MHz (E6)的附加信號。GALILEO將也提供在L1載波信號頻率具有不同擴頻代碼的附加信號。QZSS系統(tǒng)計劃提供在L1、 L2及L5載波信號頻率上的 GPS兼容信號。QZSS也計劃提供在一至今未定義的L6載波信號頻率上的信號。在WAAS、 EGNOS及MSAS中的衛(wèi)星提供類似GPS在L1載波信號頻率上的信號，并計劃提供一在L5載波信號頻率上的第二信號。
所述StarFire網(wǎng)絡，其功能至少部分作為通信線路，使用1525-1560MHz之間頻帶中840Hz寬的信道。StarFire網(wǎng)絡以1200編碼位/秒傳輸數(shù)據(jù)。
GLONASS在1598.0635-1605.375MHz (L1)及1242.9375-1248.625MHz (L2)頻帶發(fā)播信號。在GLONASS中信號的頻帶與GPS和GALILEO中信號的高端部分相應的頻帶重疊。
圖1表示一實施例的GNSS100中裝置110接收的混合信號。所述混合信號包括由一個或多個衛(wèi)星發(fā)播的一個或多個信號114以及一由物體112反射的多徑信號116。如上所述，所述信號114各包含與至少一個衛(wèi)星相對應的至少一個擴頻信號。
圖2表示圖1的裝置110中的接收機200的實施例中元件。所述混合信號由至少一根天線210接收并與一路由器210連接。路由器212連接至少部分混合信號至一個或多個信道214。所述信道214各包括一個或多個子信道電路以輸出接收的信息220。相應的子信道電路接收在對應至少第一衛(wèi)星、在至少一部分混合信號中的至少一個擴頻信號中相應的頻帶。通過控制器216控制所述的信道。如下所述，在至少一個信道214中的相應的子信道的適配可以根據(jù)控制器216的指令。所述信道214接收一個或多個來自至少一個共同基準振蕩器218的時鐘信號。在其它實施例中，也可以不是諸如基準振蕩器218的共同基準振蕩器。信道214可以包括一個或多個基準振蕩器。一個或多個信道214可以產(chǎn)生相應的時鐘信號，用于利用一個或多個時鐘信號，包括使用一個或多個鎖相環(huán)路、延遲鎖定環(huán)路和/ 或內(nèi)插電路接收至少一個擴頻信號。
在其它實施例中，接收機200可以具有更少或更多的元件。兩個或多個元件
的功能可以在一單個元件中來實現(xiàn)。可選擇地，一些元件可被多次利用以實現(xiàn)其
它功能。盡管實施例200描述了一個天線210、一個路由器212和三個信道214，這些元件可以更少或更多。此外，接收機200體系構架提供了使用多種類天線的選擇。天線輸入可以是放大或非放大(無源)，并且每個路由器212中的天線連接器可結合一個或若干頻率。在具有非放大的天線或天線210與路由器212之間的長連接器或電纜的實施例中，接收機200可以包括一起始增益階段。
圖4A表示一信道400的實施例，諸如信道214-1 (圖2)，包括幾個子信道電路436。至少一部分來自天線210的信號被利用路由器212分離進入低頻和高頻元件，在此實施例中是雙工器。例如，所述低頻元件可以包含L2和L5頻帶并可跨越1150-1250MHz頻率。所述高頻元件可以包含L1和StarFire頻帶并可跨越 1500-1600MHz頻率。如果分離的天線被用于一些或所有的頻率，路由器212可以具有附加天線連接器或可以有附加路由器。在一些實施例中，諸如那些具有非放大(無源)天線，在路由器212之前可以有初始低噪放大器。
各雙工信號分支連接至一低損失濾波器410以濾除信號圖像和頻帶外的干擾。所述信號接著在放大器412中被放大，并可選擇地在濾波器414中濾波。在具有在路由器212之前的初始低噪放大器的實施例中，可以除去放大器412。在子信道電路436中，使用一個或多個諸如混頻器420的調(diào)制器，至少一部分信號被降頻變換至共同的中頻(IF)。在一些實施例中，第一子信道電路436—1中的中頻與第二子信道電路436_2中的中頻相差小于100kHz。結合使用共同中頻，可以使用一個或多個電源信號和/或地面信號線的濾波。在一個或多個子信道電路436中和 /或周圍的射頻屏蔽也可被利用。
相應的混頻器，諸如混頻器420JI中的降頻轉(zhuǎn)換混頻具有相應的第一載波或本機振蕩(LO)頻率的第一基準信號，該基準信號由一個諸如信號發(fā)生器418-1 的信號發(fā)生器418產(chǎn)生。所述基準信號可以基于一個或多個時鐘信號416產(chǎn)生，該時鐘信號可以由基準振蕩器218 (圖2)產(chǎn)生。由其中一個信號發(fā)生器418產(chǎn)生的每一個第一基準信號具有唯一的第一本機振蕩(LO)頻率。然而，所有子信道電路436的中頻(IF)可以大致相同。在其它實施例中，至少兩個子信道電路436，諸如第一子信道電路436一1和第二子信道電路436_2的中頻可以大致相同。在每一子信道電路436使用唯一的第一 LO頻率，其可以包括與L1、 L2、 L5、 StarFire、 E5B和/或L6頻帶相關聯(lián)的相應的第一 LO頻率，允許相應的子信道電路接收相應在至少一個來自第一衛(wèi)星的擴頻信號中的頻帶。在降頻轉(zhuǎn)換之后，IF中的信號穿過其中一個高質(zhì)濾波器422，諸如表面聲波濾波器，其除去假信號和干擾信號并濾除頻帶外干擾。所述高質(zhì)濾波器422可以允許更低精度的濾波器在信道400中，諸如前端預選濾波器，可以允許自動增益控制的更易實現(xiàn)，也可允許在模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器426中更少的位量化。由于 StarFire網(wǎng)絡中的信號具有窄的信息帶寬，可使用與StarFire網(wǎng)絡相應的在子信道電路436—4中的不同的濾波器430。濾波器422和430為接收機200 (圖2)中的信號限定信號處理帶寬。因此，濾波器422和430幫助限定接收機200 (圖2) 總的信號處理特征。與用于導航和/或StarFire網(wǎng)絡的GNSS中的頻帶相對應，在子信道電路436中大致共同IF和相同的濾波器422的使用，允許這些電路的信號處理特征大致相同。這可改善性能，也可減少接收機200 (圖2)的復雜性和花費。
在一些實施例中，一個或多個濾波器422可以具有大致等于所述IF的中心頻率和大于大約第一衛(wèi)星帶寬的帶寬。在一些實施例中，一個或多個濾波器422的帶寬(3dB通帶)可以大于大約30MHz (雙邊)。在一些實施例中，一個或多個濾波器422的帶寬(3dB通帶)可以在大約30-32MHz (雙邊)的范圍內(nèi)。在一示例性實施例中，濾波器422可以等于6或更多復合極。通過確保濾波器的帶寬至少稍微大于應用于由一個或多個GNSS衛(wèi)星發(fā)播信號的濾波，信號內(nèi)容將不損失且盡可能多的頻帶外干擾被濾除。如果將來增加一個或多個衛(wèi)星中的濾波器的帶寬，則一個或多個濾波器422的帶寬也可增加，從而不損失信號內(nèi)容。這可用作改善多徑信號116 (圖1)校正和/或改善接收機200 (圖2)的循跡特性。濾波器430也可以具有大致等于所述IF的中心頻率。在一個示例性實施例中，濾波器 430的帶寬可以是200kHz，因為在StarFire網(wǎng)絡中的信號使用較小的帶寬。
使用一個或多個調(diào)制器，諸如混頻器424，將一個或多個子信道電路436中的信號轉(zhuǎn)換至大致接近基帶(零頻率)。在相應的混頻器，諸如混頻器424_1中的降頻轉(zhuǎn)換，混頻由信號發(fā)生器432產(chǎn)生的具有第二載波或LO頻率的第二基準信號。所示的信道400具有一個信號發(fā)生器432，因為所述的子信道電路436具有大致共同的IF。第二基準信號也可以根據(jù)來自基準振蕩器218 (圖2)的至少一個時鐘信號產(chǎn)生。
所述IF、第一 LO和第二 LO的頻率可以保持GNSS信號使用的代碼與載波信號頻率之間的相干關系。對于所有的GNSS信號，每代碼位具有大致整數(shù)數(shù)量的載波周期。選擇的降頻轉(zhuǎn)換頻率，即相應的第一LO頻率和第二LO頻率，可以保持這些關系。然而應注意，所述關系對由衛(wèi)星接收機運動導致多普勒頻移、衛(wèi) 星或接收機200 (圖2)中的基準信號和/或時鐘信號誤差不敏感。如下所述，接收機200 (圖2)利用了這些特性。
所述IF和第二 LO頻率可以是大致相同的至少來自基準振蕩器218 (圖2)的相應時鐘信號的倍頻。忽略多普勒源(上述的)，在每一子信道電路436中的兩個降頻轉(zhuǎn)換頻率的數(shù)量和，即相應的第一LO頻率和第二LO頻率，可以大致等于與在至少一個來自第一衛(wèi)星的擴頻信號中的相應的頻率相關聯(lián)的相應載頻。例如， GPS L1頻帶具有1575.42MHz的標稱載頻，其等于15今10.23MHz。在接收機 200 (圖2)使用來自具有Nr10.23MHz頻率的基準振蕩器218 (圖2)的時鐘信號的實施例中，第一 LO和第二 LO由該時鐘信號產(chǎn)生。這些LO的相應的頻率可以遵守幾個關系，確保通過跟蹤載頻測量的范圍與通過跟蹤代碼測量的范圍大致相同。每一L帶信號的載頻可用下式表示No'154(其中對于L1， N0=154;對于L2， No=120;對于L5， N0=115;對于E5A， No-1化；對于E6， N0=125)。通過用A乘基準時鐘信號產(chǎn)生第一LO的頻率，艮卩LCh-A.NM0.23MHz。第二 LO 的頻率大致等于所述IF并通過用B乘基準時鐘信號產(chǎn)生，艮P-LO^B凡'10.23MHz。乘數(shù)A和B的選擇以使它們遵守關系式s' (N0—A'NO-B-Nb, 其中，對于低端降頻轉(zhuǎn)換s-1，對于高端降頻轉(zhuǎn)換s^1。例如，如果高端第一降頻轉(zhuǎn)換被用來轉(zhuǎn)換L1信號至等于13.7'10.23MHz(=140.151MHz)的IF，則s=-1 并且BNf 154+13.7或167.7;如果改為利用低端降頻轉(zhuǎn)換，則s=1并且B'N1= 154-13.7或140.3。每一GNSS頻率可以使用不同的乘數(shù)A。相同的IF和乘數(shù)B 可以用于所有頻率。注意，在某種意義上，高端轉(zhuǎn)換產(chǎn)生具有負數(shù)頻率的IF，但是在接收機200 (圖2)中的濾波器及隨后的降頻轉(zhuǎn)換在正和負的頻率表現(xiàn)相同。子信道電路436_4利用信號發(fā)生器434產(chǎn)生的具有載波或LO頻率的不同的第二基準信號，降頻轉(zhuǎn)換StarFire信號至大致接近基帶。在子信道電路436_4中的第二基準信號可以根據(jù)來自基準振蕩器218 (圖2)的至少一個時鐘信號產(chǎn)生。因為在StarFire網(wǎng)絡中的信號利用幾個不同頻帶的頻率，所以第二LO頻率可以大約21 Hz的小幅調(diào)整，調(diào)到使所述第二 LO頻率與所述StarFire通信信道的中心頻率相匹配。在信號的獲取過程中，控制器216 (圖2)可以連續(xù)地安排信號發(fā)生器434產(chǎn)生與每一可能的StarFire頻帶相應的合適頻率，以確定相應的信號是否出現(xiàn)。注意也可不必要維持在StarFire信號處理中的代碼與載波信號頻率之間的特定關系，因此子信道電路436—4中的相應的第一 LO頻率和第二 LO頻率的選擇可以更加自由。
在降頻變換至接近基帶之后，所述信號被連接至低通濾波器(未示出)，以濾除不需要的頻譜成分，并在一個或多個A/D轉(zhuǎn)換器426中采樣和量子化產(chǎn)生數(shù)字輸出428。信號的量子化下文將進一步說明。
圖4B表示信道450的實施例，其是在信道400上的變化。在信道450中，在一個或多個子信道電路436種的IF和第一和第二 LO頻率可以被調(diào)整和/或可配置。例如，這通過使用控制器216 (圖2)調(diào)整和/或重新配置信號發(fā)生器418和/或信號發(fā)生器432中的至少一個來實現(xiàn)。例如，來自信號發(fā)生器432點的基準信號中的第二LO頻率可以幾百Hz的步調(diào)進行調(diào)整。在調(diào)節(jié)或配置IF時，可以調(diào) 整或重新配置濾波器430、濾波器422、混頻器420和/或混頻器424中的至少一個。在一些信道450的實施例中，在兩個或更多個子信道電路436中的IF頻率可以或不可以相同。
通過允許IF和第一和第二 LO頻率可配置，所述IF可以被配置成在大約 100-350MHz范圍內(nèi)的值。在所述IF和所述第一和第二 LO頻率可調(diào)整的實施例中，可以允許一個或多個子信道電路436被動態(tài)配置成具有所述范圍的IF。一可配置或可調(diào)整的IF提供附加的設計自由度。這些自由度可以允許一個或多個子信道電路436中的所述IF被改變以符合元件的要求，所述元件諸如濾波器410、414、 420和/或430、信號發(fā)生器418和/或432、和/或混頻器420和424。例如，如果在接收機200 (圖2)的產(chǎn)品壽命內(nèi)，一個或多個元件己過時或可獲得更好的與不同IF范圍相應的元件，通過配置或調(diào)節(jié)一個或多個相應的第一和第二 LO頻率可以改變所述IF。在示例的實施例中，所述IF可以是140、 160禾B/或200MHz，因為這些值可以匹配已為移動電話開發(fā)的低成本濾波器和混頻器的規(guī)格。
在其它實施例中，信道400和/或信道450可以具有更少或更多的元件。兩個或更多個元件的功能可以在單一元件中實現(xiàn)?？蛇x擇地，一些元件的功能可以在另外的實例的元件中實現(xiàn)。盡管圖4A和圖4B表示四個子信道電路436，在一些實施例中，可以有更少或更多的子信道電路436。此外，盡管在圖4A和圖4B沒有表示出來，信道400和信道450及其它實施例的接收機200 (圖2)可以使用正交檢波和采樣。這導致復合(同相、l和正交、Q)樣本并可以提供益處。
圖3表示使用正交檢波和采樣方法的其中一個信道214 (圖2)中的子信道 300的實施例中的元件。來自路由器212 (圖2)的一信號310連接至一低損失濾波器312以濾除信號圖像和頻帶外干擾。濾波器312的輸出連接至一調(diào)制器，諸如混頻器314，并在那里被降頻轉(zhuǎn)換至IF。在一些實施例中，所述IF與一個或多個附加子信道電路相同，諸如其中一個子信道電路436 (圖4)。降頻轉(zhuǎn)換混頻一基準信號，該基準信號由信號發(fā)生器316根據(jù)來自基準振蕩器218 (圖2)的時鐘信號產(chǎn)生。所述在IF的信號連接至一高質(zhì)濾波器320以除去偽信號和濾除頻帶外干擾。此濾波器320為子信道300限定了信號處理帶寬。所述信號在諸如混頻器 322的調(diào)制器中被降頻轉(zhuǎn)換至大至接近基帶，產(chǎn)生復合樣本I和Q。正交信號發(fā)生器326提供用于混頻器322的基準信號大致相互正交化。所述接近基帶的信號在濾波器318中被低通濾波并在A/D轉(zhuǎn)換器328中被采樣和量子化。與復合樣本I 和Q相應的數(shù)字化信號連接至信號處理器322。
典型地，來自正交信號發(fā)生器326的基準信號不是正好90度異相。如果該信號被降頻轉(zhuǎn)換至基帶，則導致一相位誤差或偏置及相應的信號處理損失。因此，典型地，常規(guī)接收機不使用如圖3所示的正交檢波和采樣。此外，典型地，采樣和正交檢波不常在基帶。采樣和正交檢波可以典型地在殘余IF進行，諸如以類似
A/D轉(zhuǎn)換器328的一A/D轉(zhuǎn)換器頻率的四分之一作為采樣率，諸如A/D轉(zhuǎn)換器328。通過增加A/D轉(zhuǎn)換器的采樣率和平均采樣，也除去殘余偏置。實質(zhì)上，在這些常規(guī)接收機中的A/D轉(zhuǎn)換器降頻轉(zhuǎn)換信號至基帶。然而，得到的I和Q采樣是越過一時間間隔測定的。這可使多徑信號116 (圖1)的校正更困難。也可以有一與 A/D轉(zhuǎn)換器的增加的采樣率相聯(lián)系的功率損失。在這些把射頻直接降頻轉(zhuǎn)換至近基帶的常規(guī)接收機中，通常不使用正交檢波。
在接收機200 (圖2)中，信號被降頻轉(zhuǎn)換至大至接近基帶，并如上文所述，可被采樣和量子化。這樣的檢波方法允許I和Q采樣被大致同時測定。這也可以允許改善多徑信號116 (圖1)的校正和降低功率消耗。然而，仍存在與來自正交信號發(fā)生器326的基準信號中的相位誤差相聯(lián)系的殘余偏置的可能性。降頻轉(zhuǎn)換至大至接近基帶提供了一個解決方法。獲得的信號有效的具有有意的多普勒頻移。通過進行復合相位旋轉(zhuǎn)以校正所述的有意的多普勒頻移，偏置大致均勻分布在 0-360°并平均為零。
圖9表示包括復合相位旋轉(zhuǎn)的信號處理電路900的實施例。A/D轉(zhuǎn)換器910 和912 (諸如圖3中的A/D轉(zhuǎn)換器328和圖4A中的A/D轉(zhuǎn)換器426)分別提供I 和Q采樣。A/D轉(zhuǎn)換器910和912是用于第一子信道電路的信號處理電路900的第一端口。因此，所述第一端口對應于子信道接收的在信號中的單個載頻上數(shù)據(jù)。可以有來自附加子信道電路的一個或多個附加端口，所述附加子信道電路連接至信號處理電路900或其它例子的信號處理電路900。在具有多頻天線的實施例中，分離的子信道和端口可以用于信號中的各載頻。在具有多單元天線的實施例中，諸如在一姿態(tài)測量系統(tǒng)中，來自每一天線的信號中的每一載頻可要求分離的端口。
所述的I和Q采樣被連接至三級轉(zhuǎn)換器914，所述三級轉(zhuǎn)換器將在下文說明信號的量子化中進一步描述。所述信號被連接至多路復用器916和918，其連接信號處理電路900的余部到至少其中一個端口。復合旋轉(zhuǎn)以校正殘余偏置并在復合旋轉(zhuǎn)電路926種進行與降頻轉(zhuǎn)換至大至接近基帶(例如通過強制Q樣本等于零) 相關聯(lián)的有意的多普勒頻移。所述復合旋轉(zhuǎn)是基于査找表924中的值。該值是基于載波信號發(fā)生器或數(shù)控振蕩器(NCO) 920確定，其是確定要被校正的有意的多普勒頻移的載波跟蹤回路的一部分。至少一個信號采樣中的擴頻碼在基于作為碼跟蹤回路的一部分的編碼器930和碼信號發(fā)生器或NC0928的相關器932和 934中被解調(diào)。
接收機200 (圖2)具有幾個轉(zhuǎn)換一個或多個GNSS信號由模擬至數(shù)字格式的實施例?，F(xiàn)有技術已知的是，等于或大于信號的奈奎斯特(Nyquist)速率的取樣速率是可以接受的。在使用復合取樣的實施例中，取樣速率可以大于或等于濾波器422 (圖4A)的帶寬。例如，對于GPS信號，取樣速率可與大于32MHz。在其它示例性實施例中，取樣速率可以是40、 60或80MHz。因為在信號處理過程中的功率消耗和時序約束增加與取樣速率成比例，40MHz的取樣速率可以適合現(xiàn)存的和計劃的GNSS信號。如果將來可獲得更高的GNSS信號，則濾波器422 (圖4A)的帶寬和A/D轉(zhuǎn)換器426 (圖4A)的取樣速率可以相應根據(jù)新的奈奎斯特(Nyquist)速率增加。
參考圖4B，在一些實施例中，信道450中的一個或多個子信道電路436可以被配置成輸出一個或多個具有可調(diào)整位數(shù)的數(shù)字信號428。所述位數(shù)可以是1、 2、 3、 4或5。在一些實施例中，可以使用更大的位數(shù)。然而，A/D轉(zhuǎn)換器的復雜性，諸如A/D轉(zhuǎn)換器426，正比于位數(shù)的平方，并且當位數(shù)增加超過5時可能收益遞減。位數(shù)可以被配置或調(diào)節(jié)，包括動態(tài)適配。所述配置和/或調(diào)節(jié)可以通過控制器 216 (圖2)控制。A/D轉(zhuǎn)換器426說明了此性能。在一個或多個子信道電路436 被配置成輸出具有1位的數(shù)字信號428的實施例中，一個或多個A/D轉(zhuǎn)換器可以被比較器替代。
圖5A-5C舉例說明幾個量子化實施例。圖5A中，說明對于信號514的量值 510對時間512的曲線，表示相對基準電壓或閾值516的1位(2級)量化。量化信號518與信號514之間的誤差是明顯的。在圖5B中，表示相對基準電壓或閾值552和554的2位(3級，例如1 、 0和-1)量化。量化信號556與信號514 之間的誤差也是明顯的。然而該誤差減小了，使用辛普森(Simpson)法則數(shù)字積分的誤差減少與沿時間軸512的間隔Ax減小的方法相同。圖5C表示相對基準電壓或閾值582、 584和586的3位(4級)量化。量子化的信號580與信號514 之間的誤差被進一步減小。盡管沒有表示出來，也可以有2位(4級)實施例。
可以這些或其它轉(zhuǎn)換技術中之一來將模擬GNSS信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。根據(jù) 接收機200 (圖2)的目標應用可以改變所選擇的技術。多位A/D轉(zhuǎn)換器提供改善的抗干擾防護級(一些6dB/位)，具有改善的自動增益控制(AGC)范圍，具有少量的處理損失(通過減少原始信號與量子化采樣之間的誤差證明)，并提供一大的動態(tài)范圍。然而，此類多位A/D轉(zhuǎn)換器消耗更多的功率并更昂貴。此外，復合旋轉(zhuǎn)電路926 (圖9)需要來自査找表924 (圖9)的完整的正弦和余弦值。1位硬限幅取樣器產(chǎn)生諸如那些圖5A中所示的樣本，具有低成本、小尺寸并消耗較少的能量。此類1位取樣器缺乏抗干擾性和動態(tài)范圍。它們也發(fā)生-1.96dB信號處理損失。3級取樣器產(chǎn)生諸如那些圖5B中所示的樣本，比硬限幅取樣器更復雜和稍微更昂貴，信號處理損失減少至-0.92dB,它們比硬限幅取樣器提供更多動態(tài)范圍和抗干擾性，但是不如多位取樣器。注意，利用2位取樣器，復合旋轉(zhuǎn)電路926 (圖9)可以通過設定結果信號等于來自測量和表值的信號位的XOR來實施。如果2位取樣器的位數(shù)是零，則結果數(shù)是零，或者如果2位取樣器的位數(shù)是1，則結果數(shù)是表值的數(shù)。在一些實施例中，接收機200 (圖2)可以結合兩個或更多的轉(zhuǎn)換技術以獲得改善的性能。例如，可以使用多位A/D轉(zhuǎn)換器，l和Q樣本可以利用3級轉(zhuǎn)換器 914 (圖9)轉(zhuǎn)換為3級信號。用此方法，接收機200 (圖2)可以具有改善的抗干擾性能和改善的AGC范圍，還可輕易獲得用于數(shù)字信號處理的3級樣本。因為StarFire信號的信息內(nèi)容(1200或2400比特/秒)大大小于GNSS信號，所以可以使用較低取樣速率，諸如38.4kHz。此速率16或32倍于Nyquist速率，并促進可能在未來發(fā)播數(shù)據(jù)速率增加。這也允許數(shù)據(jù)位邊界與異步數(shù)字樣本的同步，而無顯著信號功率損失?；仡^參考圖2，基準振蕩器218產(chǎn)生至少一個時鐘信號，該時鐘信號用于一個或多個信道214中，以產(chǎn)生例如相應的第一 LO頻率、第二 LO頻率和/或為A/D 轉(zhuǎn)換定時。如前所述，在信道14中的降頻轉(zhuǎn)換的目標是至大至接近基帶。這有效地引入了有意的多普勒頻移。實現(xiàn)此的一種方法是設定至少一個時鐘信號的載頻至大約百萬分之40 (PPM)。此偏移確保一個或多個信號的I和Q樣本都具有正的表觀的多普勒頻移，這簡化了諸如信號處理電路900 (圖9)的信號處理電路中的諸如數(shù)控振蕩器(NCOs)的信號發(fā)生器的設計。所述偏移也確保在來自至少第一衛(wèi)星的至少一個擴頻信號中的數(shù)字樣本邊界相對同步代碼位邊界隨機分布。在示例性實施例中，基準振蕩器218具有標稱載頻為16.36864MHz。這是 39.101MHz或比1.6倍GPS10.23MHz基頻大約大40PPM。在基準振蕩器218 壽命內(nèi)，由于老化和/或溫度變化，來自基準振蕩器218的至少一個時鐘信號的載頻可以以另一 10PPM改變。在另一示例性實施例中，基準振蕩器218可以包括溫度補償晶體振蕩器 (TCXO)和域電壓補償晶體振蕩器(VCXO)。對于GPS，兩種類型的晶體振蕩器可以具有與至少一個時鐘信號的標稱16.36864MHz的載頻大致相同的頻率。所述TCXO包含一補償電路，其消除基準振蕩器和熱敏電阻中的一些而不是所有溫度變化。所述熱敏電阻輸出與晶體振蕩器的溫度成比例的電壓。信號處理軟件可以讀取所述熱敏電阻并預測晶體振蕩器的實際頻率至十億分之幾的精度，在 GNSS信號的載頻中其等于幾赫茲的多普勒頻移。接收機200可以選擇產(chǎn)生一稱為PPS (脈沖/秒)的時間脈沖，其正好匹配協(xié) 調(diào)世界時(UTC)或GPS時間的一個秒號。接收機200具有非常精確知識的時間，典型地幾毫微秒，因為它可以解決作為定位問題的部件的采樣時鐘的時間和頻率誤差。然而，TXCO用于基準振蕩器218時，由于TCXO頻率的變化，每秒樣本數(shù)不必是整數(shù)。典型地，接收機200產(chǎn)生位于時鐘信號的邊界的PPS，該時鐘信號最接近GPS信號中的一個秒歷元。在一個接收機200的示例性實施例中，所述一個秒元具有正負12ns的精確度。隨著時間過去，時鐘信號的邊界與PPS漂移時間校準。周期性地，接收機200可以增加或減去PPS間隔一個或多個時鐘周期以保持有限的誤差。PPS的用戶可以補償相應PPS間隔中的偏差。通過接收機 200由于時鐘信號邊界間斷對準的PPS中的誤差，輸出描述估計的信息是通常的實踐。該信號告訴用戶什么時候偏差發(fā)生，即什么時候PPS被校正。包含VCXO的基準振蕩器218接收調(diào)節(jié)至少一個時鐘信號的頻率的可變電壓反饋信號。衛(wèi)星導航裝置中的導航軟件可以調(diào)節(jié)所述反饋電壓，以有整數(shù)的每秒時鐘信號周期并且PPS精確地發(fā)生在估計的秒號。在這些實施例中，可以不需要 PPS的另外調(diào)節(jié)。在一些實施例中，可以提供反饋至接收機200中的一個或多個信道214，以控制在諸如子信道電路436一1 (圖4A)的一個或多個子信道電路中的增益，和/ 或校準諸如A/D轉(zhuǎn)換器426一1 (圖4A)的一個或多個A/D轉(zhuǎn)換器。所述反饋可以根據(jù)在A/D轉(zhuǎn)換器328 (圖3)之后而在信號處理器332 (圖3)之前的信號使用例如接口電路提供。所述接口也可以修正信號處理器332 (圖3)的輸入，即樣本 I和Q，以改善接收機200的抗干擾性能。所述接口也可以將I和Q樣本轉(zhuǎn)變?yōu)? 級符號數(shù)值格式。如前所述，以此方法接收機200可以具有多位A/D樣本和3級信號的信號處理的優(yōu)點。在I和Q樣本轉(zhuǎn)變的一些實施例中，具有1位樣本的信號線被連接至信號處理器332 (圖3)的最高有效位的輸入腳，其它輸入腳可以連接至邏輯零。在另一實施例中，可以選擇2位3級取樣。2位的信號線可以被連接至兩個最高有效位的輸入腳，而其它輸入腳可以連接至邏輯零。在使用3或更多位A/D轉(zhuǎn)換器的實施例中，具有相應位的信號線可以被逹接至最高有效位的輸入腳，而其它輸入腳可以連接至邏輯零。圖6表示符號數(shù)值轉(zhuǎn)換的實施例，諸如在3級轉(zhuǎn)換器914 (圖9)中使用4 位A/D樣本610進行。使用反相器618和XOR616，分別在最小有效的3位612 和最高有效位614上運算，4位A/D樣本610被映射成具有1位符號622的符號數(shù)值格式和3位數(shù)值620。所述A/D樣本610范圍從0至15，在值7和8之間中途具有零點(假定零點被正確調(diào)整)。0和15的A/D樣本610具有一最大的數(shù)值。信號622的符號數(shù)值值是相應A/D樣本的最高有效位614的倒數(shù)。對于正的信號值，數(shù)值620等于最小有效A/D位612。對于負的信號值，數(shù)值620是最小有效 A/D位612的按位倒數(shù)。在一些實施例中，可以使用可編程的査找表將A/D樣本610變換成3級樣本，諸如3級轉(zhuǎn)換器914 (圖9)。所述3級樣本可以被諸如在信號處理器332 (圖3) 中數(shù)字信號處理使用。所述可編程的查找表可以允許A/D轉(zhuǎn)換器426 (圖4A)利用1與4位間的量子化。所述可編程的查找表可以包含16要素，每一要素用于來自4位A/D的16個可能輸入值中的每一個。每一要素利用換算的3級符號/數(shù)值值編程。單個査找表限定I和Q樣本610使用的相應來自一個或多個子信道電路 436 (圖4A)的一個或多個信號的轉(zhuǎn)換。如果給可編程的査找表的輸入樣本來自1位硬限幅A/D轉(zhuǎn)換器，則只有兩個可能的輸入值IOOO和OOOO (二進制)。與可編程的查找表關聯(lián)的控制邏輯可以轉(zhuǎn)換二進制1000至一正號和大量級，轉(zhuǎn)換二進制OOOO至負號和大量級。在該實施例中，一輸入可編程的査找表的剩余14沒被使用。如果使用2位(3級)A/D 轉(zhuǎn)換器，與可編程的查找表關聯(lián)的控制邏輯可以轉(zhuǎn)換四個可能的3級A/D樣本中的每一個成為用于信號處理的相應的3級樣本。2位(4級)A/D以及較大位數(shù) A/D樣本的轉(zhuǎn)換可以類似方式實現(xiàn)。為了接收機200 (圖2)的適當性能，要求相等數(shù)量的正和負的A/D樣本610。如果A/D樣本610不是平均為零，則它們包含偏置，也稱為DC偏置，則在碼校正過程(圖9中的932和934)將被轉(zhuǎn)換成額外的干擾噪聲，或者，如果所述DC 偏置大于相應擴頻CDMA碼提供的自動校正保護，則將作為干擾衛(wèi)星信號出現(xiàn)。一種消除DC偏置的方法是計算一段時間的A/D樣本的平均值并從入局的A/D 樣本610種減去所述得到的平均值。然而，該方法可以使用去偏置的A/D樣本中的多位精度，從而影響在信號處理過程中的多位精度。其它方法包括DC偏置的手工或軟件校準。這些方法測量所述DC偏置，并通過手工調(diào)節(jié)接收機200 (圖2) 中的元件或使用數(shù)字/模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器提供可變的反饋電壓調(diào)節(jié)A/D基準電壓，諸如基準電壓552和554 (圖5B)。圖7表示用于消除DC偏置的電路700的實施例。所述電路700使用反相器 714轉(zhuǎn)換I樣本710和Q樣本712。上/下計數(shù)器718在樣本是正時以一增加它們的相應數(shù)，在樣本為負時以一減少它們的相應數(shù)。如果其中一個計數(shù)器718溢出，則存在過剩的大樣本，因此脈沖應用在偏置P722至一個運放726的一非反相輸入并增加基準電壓。如果其中一個計數(shù)器718下溢，則存在過剩的小樣本，因此脈沖應用在偏置M724至所述運放726的一反相輸入并減小基準電壓。選擇所述運放726及其相應的反饋電路，以使脈沖的積分時間在100ms至10s之間。隨著時間過去，運放726對反饋脈沖積分并調(diào)整基準電壓，以有相等數(shù)的正和負樣本，且I樣本710和Q樣本712的平均數(shù)為零。如前所述，接收機200 (圖2)可以監(jiān)測A/D樣本610 (圖6)及調(diào)整一個或多個子信道電路436 (圖4A)的增益，以使A/D轉(zhuǎn)換器426的輸入在可接受范圍內(nèi)。圖8表示AGC電路800的實施例。AGC電路800實施簡單，提供非常好的抗干擾性能且不影響隨后的信息處理階段。I樣本810和Q樣本812的數(shù)值與比較器814中的活動性閾值比較。在一些實施例中，所述比較器814中的活動性閾值可以被調(diào)整。如果I樣本810和/或Q樣本812的數(shù)值大于或等于所述活動性閾值，則相應的樣本是活動的；如果相應的樣本低于所述活動性閾值，則相應的樣本是非活動的。使用加法器818、 820和822可以匯總活動I樣本810和/或Q樣本812的數(shù)量。利用除N2的反饋824，總和被設定至長度等于N2采樣周期時間間隔。所述除N2的反饋824通過允許采樣808開啟。選擇N2以使每毫秒的樣本數(shù)量不是整數(shù)除數(shù)(以避免IF上的相應頻率和/或一個或多個時鐘信號中的假信號，例如那些用于開啟圖4A中至少一個A/D轉(zhuǎn)換器426)。因此，反饋比為大約 200KHz，期望的活動級可以用分數(shù)式1/1/(2*1^2)精確表示，式中M是整數(shù)。在示例性實施例中，N2可以等于176。在通過N2限定的時間間隔的最后，將活動I樣本和Q樣本的總數(shù)與比較器826 中的一目標閾值比較。在一些實施例中，所述目標閾值是可編程序的。如果所述總數(shù)大于所述目標閾值，則有太多的活動樣本，通過發(fā)送脈沖至線AGC M828上的AGC運放器的反相輸入減少至少一個子信道電路436 (圖4A)中的增益。如果所述總數(shù)小于所述目標閾值，則有太少的活動樣本，通過發(fā)送脈沖至線AGC P830上的AGC運放器的同相輸入增加增益?？梢赃x擇運放器和支持電路以使有效的積分時間在100ms至10s之間。如AGC電路800中所示，反饋脈沖為至少一個允許采樣808時鐘周期長。通過使反饋脈沖的長度與I總數(shù)和/或Q總數(shù)減去目標閾值的絕對值成比例，即比例反饋控制，可以獲得更快的AGC反應。注意在接收機200 (圖2)的實施例中，使用A/D轉(zhuǎn)換器426 (圖4A)中的1位量化，可以不需要AGC反饋。圖11表示衛(wèi)星導航裝置運行的實施例。接收包括至少一個來自第一衛(wèi)星的擴頻信號的信號(1112);提供至少一部分與第一頻帶相應的信號給第一子信道電路 (1114);產(chǎn)生具有第一載頻的第一信號(1116);至少部分所述信號被降頻轉(zhuǎn)換至中頻，該中頻通用于所述第一子信道電路和使用所述第一載頻的第二子信道電路(1118)。在一些實施例中，可以由更少或附加的操作，可以重排操作次序和/ 或兩個或多個操作可以合并。圖12表示衛(wèi)星導航裝置運行的實施例。接收包括至少一個來自第一衛(wèi)星的擴頻信號的信號(1212);提供至少一部分與第一頻帶相應的信號給第一子信道電路(1214);產(chǎn)生具有可調(diào)整的第一載頻的第一信號(1216);至少部分所述信號被利用第一載頻降頻轉(zhuǎn)換至可調(diào)整的中頻(1218)。在一些實施例中，可以由更少或附加的操作，可以重排操作次序和/或兩個或多個操作可以合并。圖13表示衛(wèi)星導航裝置運行的實施例。接收包括至少一個來自第一衛(wèi)星的擴頻信號的信號(1312);提供至少一部分與第一頻帶相應的信號給第一子信道電路 (1314);至少部分所述信號被降頻轉(zhuǎn)換至中頻(1316);至少部分所述信號被利用帶通濾波器濾波，所述帶通濾波器具有大致等于所述中頻的中心頻率和大于所述第一衛(wèi)星帶寬的帶寬(1318)。在一些實施例中，可以由更少或附加的操作，可以重排操作次序和/或兩個或多個操作可以合并。圖14表示衛(wèi)星導航裝置運行的實施例。接收包括至少一個來自第一衛(wèi)星的擴頻信號的信號(1412);檢測至少一個擴頻信號中頻帶中的信息(1414);輸出與所述信息相應并具有可調(diào)整的位數(shù)的數(shù)字信號(1416)。在一些實施例中，可以由更少或附加的操作，可以重排操作次序和/或兩個或多個操作可以合并。圖10表示全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)中的諸如裝置110 (圖1)的裝置1010 的實施例。所述裝置1010包括一前端電路1012，例如接收機200 (圖2)、一信號處理器1014，諸如信號處理器332 (圖3)、至少一個處理器1016、及一存儲器1018。所述存儲器1018包括通過處理器1016執(zhí)行的一操作系統(tǒng)1020、一個或多個衛(wèi)星濾波特性1022及至少一個程序模塊1024。所述存儲器可以包括高速隨機存取存儲器，也可以包括固定存儲器，例如一個或多個磁盤存儲裝置、電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)和/或閃速EEPROM。至少所述一個程序模塊 1024包括用于以下的指令載波和鎖碼1026、一可選的其它多徑校正1028 (諸如雙德爾塔校正、選通相關器及微脈沖相關器)、一多徑計算1030、抗干擾量子化1034，其包括A/D量化中的可調(diào)整的位數(shù)、及一 GNSS編碼器/解碼器1036。所述程序模塊1024也可以包括用于調(diào)整所述的IF、濾波器、混頻器和/或所述前端電路1012種的LO頻率的指令。在一些實施例中，所述裝置1010可以有超過一個的處理器1016。其它實施例中所述裝置可以包括專用集成電路(ASIC)，通過處理器執(zhí)行的至少一個程序模塊1024的一些或所有功能可在所述ASIC中實施。前述為了說明目的的描述，使用具體的術語以提供對本發(fā)明完全地理解。然而，很明顯，對本領域的技術人員來說，實現(xiàn)本發(fā)明不必需要詳細的細節(jié)，所選和所描述的實施例是為了最好地說明本發(fā)明的原理及其實際應用，從而使本領域的技術人員最好地利用本發(fā)明及適用于其它具體使用所想到的具有不同修改的實施例。因此，前述的公開不是為了限制本發(fā)明于所揭示的具體形式。根據(jù)上文的教導，可以進行許多修改或變化。通過所附權利要求及其等效范圍來限定本發(fā)明的范圍。
權利要求
1、一種衛(wèi)星導航裝置，包括一接收機，其接收包括來自第一衛(wèi)星的至少一個擴頻信號的信號，該接收機具有第一信道，所述第一信道包括至少兩個子信道電路，每一子信道電路具有第一信號發(fā)生器和第一混頻器，所述的第一信號發(fā)生器提供具有相應第一載頻的相應第一信號，利用所述第一混頻器降頻轉(zhuǎn)換所述信號的至少一部分至所述兩個子信道電路共用的中頻，其中一相應子信道電路接收來自所述第一衛(wèi)星的至少一個擴頻信號中相應頻帶。
2、根據(jù)權利要求1所述的衛(wèi)星導航裝置，其特征在于在第一子信道電路中的中頻與在第二子信道電路中的中頻相差小于100kHz。
3、根據(jù)權利要求1所述的衛(wèi)星導航裝置，其特征在于在相應第一信號中的相應第一載頻和每一子信道電路的中頻可調(diào)整。
4、根據(jù)權利要求1所述的衛(wèi)星導航裝置，其特征在于在每一子信號電路中的第一信號發(fā)生器可被調(diào)整，以產(chǎn)生在相應第一信號中的可調(diào)整的相應第一載頻及一可調(diào)整的中頻。
5、根據(jù)權利要求1所述的衛(wèi)星導航裝置，其特征在于所述中頻包含在約100-350MHz范圍內(nèi)。
6、根據(jù)權利要求1所述的衛(wèi)星導航裝置，其特征在于所述接收機還包括一附加信道，該附加信道具有至少兩個附加子信道電路，在第一信道中的至少兩個子信道電路和在所述附加信道中的至少兩個附加子信道電路具有中頻，其中一相應附加子信道電路接收來自附加衛(wèi)星的附加擴頻信號中附加的相應頻帶。
7、根據(jù)權利要求1所述的衛(wèi)星導航裝置，其特征在于所述第一信道還包括第二信號發(fā)生器，至少所述的兩個子信道電路中的每一個還包括第二混頻器，所述第二信號發(fā)生器提供具有第二載頻的第二信號給至少所述的兩個子信道電路的每一個，以利用第二混頻器降頻轉(zhuǎn)換至少部分信號從中頻至大致基帶。
8、根據(jù)權利要求1所述衛(wèi)星導航裝置，其特征在于還包括一通信鏈路信道。
9、一種衛(wèi)星導航裝置，包括一接收機，其接收包括來自第一衛(wèi)星的至少一個擴頻信號的信號，該接收機具有第一信道，所述第一信道包括至少一個子信道電路，該子信道電路具有第一信號發(fā)生器和第一混頻器，所述的第一信號發(fā)生器提供具有可調(diào)整的相應第一載頻的相應第一信號，利用所述第一混頻器降頻轉(zhuǎn)換所述信號的至少一部分至一可調(diào)整的中頻，其中至少所述一個子信道電路接收來自所述第一衛(wèi)星的至少一個擴頻信號中的相應頻帶。
10、根據(jù)權利要求9所述的衛(wèi)星導航裝置，其特征在于所述的可調(diào)整的中頻包含在約100-350MHz范圍內(nèi)。
11、根據(jù)權利要求9所述的衛(wèi)星導航裝置，其特征在于所述第一信道還包括第二信號發(fā)生器，至少所述的一個子信道電路還包括第二混頻器，所述第二信號發(fā)生器提供具有可調(diào)整的第二載頻的第二信號給至少所述的一個子信道電路，以利用第二混頻器降頻轉(zhuǎn)換至少部分信號從可調(diào)整的中頻至大致基帶。
12、權利要求9所述的衛(wèi)星導航裝置，其特征在于還包括一通信鏈路信道。
13、一種衛(wèi)星導航裝置，包括一接收機，其接收包括來自第一衛(wèi)星的至少一個擴頻信號的信號，該接收機具有第一信道，所述第一信道包括至少一個子信道電路，其通過降頻轉(zhuǎn)換至少一部分信號至一中頻，以接收來自所述第一衛(wèi)星的至少一個擴頻信號中的相應頻帶，所述第一子信道電路具有一帶通濾波器，該帶通濾波器具有大致等于所述中頻的中心頻率及大于所述第一衛(wèi) 星近似帶寬的帶寬。
14、根據(jù)權利要求13所述的衛(wèi)星導航裝置，其特征在于所述帶通濾波器的帶寬大于約30MHz。
15、根據(jù)權利要求13所述的衛(wèi)星導航裝置，其特征在于所述帶通濾波器的帶寬包含在約30-32MHz范圍內(nèi)。
16、一種衛(wèi)星導航裝置，包括一接收機，其接收包括來自第一衛(wèi)星的至少一個擴頻信號的信號，該接收機具有一前端電路，該前端電路檢測在來自第一衛(wèi)星的至少一個擴頻信號中相應頻帶中的信息，所述前端電路可配置用以輸出與所述信息相對應的數(shù)字信號，所述數(shù)字信號具有一可調(diào)整的位數(shù)。
17、根據(jù)權利要求16所述的衛(wèi)星導航裝置，其特征在于所述位數(shù)選自以下一位、二位和三位o
18、一種方法，包括接收一信號，該信號包括來自第一衛(wèi)星的至少一個擴頻信號；提供所述信號中至少一部分與第一頻帶對應的信號給第一子信道電路；產(chǎn)生具有第一載頻的第一信號；及利用所述第一信號降頻轉(zhuǎn)換至少所述部分與第一頻帶對應的信號至一中頻，其中所述中頻為至少第二子信道電路所共用，該第二子信道電路接收來自所述第一衛(wèi)星的信號中的第二頻帶。
19、根據(jù)權利要求18所述的方法，其特征在于所述的第一載頻和所述的共同中頻可調(diào)整。
20、權利要求18所述的方法，其特征在于中頻包含在100-350MHz范圍內(nèi)。
21、根據(jù)權利要求18所述的方法，其特征在于還包括產(chǎn)生具有第二載頻的第二信號，并在所述第一子信道中利用所述第二信號降頻轉(zhuǎn)換至少所述部分與第一頻帶對應的信號至大致基帶。
22、根據(jù)權利要求18所述的方法，其特征在于在第一子信道電路中的中頻與在第二子信道電路中的中頻相差小于100kHz。
23、一種方法，包括接收一信號，該信號包括來自第一衛(wèi)星的至少一個擴頻信號；提供所述信號中至少一部分與第一頻帶對應的信號給第一子信道電路；產(chǎn)生具有可調(diào)整的第一載頻的第一信號；及利用所述可調(diào)整的第一信號降頻轉(zhuǎn)換至少所述部分與第一頻帶對應的信號至一可調(diào)整的中頻。
24、根據(jù)權利要求23所述的方法，其特征在于所述可調(diào)整的中頻包含在約 100-350MHz范圍內(nèi)。
25、根據(jù)權利要求23所述的方法，其特征在于還包括產(chǎn)生具有一可調(diào)整的第二載頻的第二信號，并在所述第一子信道中利用所述第二信號降頻轉(zhuǎn)換至少所述部分與第一頻帶對應的信號至大致基帶。
26、一種方法，包括接收包括來自第一衛(wèi)星的至少一個擴頻信號的信號；降頻轉(zhuǎn)換與第一頻帶對應的至少一部分所述信號至一中頻；及利用一帶通濾波器濾波所述信號，該帶通濾波器具有大致等于所述中頻的中心頻率及大于所述第一衛(wèi)星近似帶寬的帶寬。
27、權利要求26所述的方法，其特征在于帶通濾波器的帶寬大于約30MHz。
28、根據(jù)權利要求26所述的方法，其特征在于所述帶通濾波器的帶寬包含在約30-32MHz范圍內(nèi)。
29、一種方法，包括接收包括來自第一衛(wèi)星的至少一個擴頻信號的信號；檢測在來自第一衛(wèi)星的至少一個擴頻信號中相應頻帶中的信息；及輸出與所述信息相對應的數(shù)字信號，所述數(shù)字信號具有一可調(diào)整的位數(shù)。
30、根據(jù)權利要求29所述的方法，其特征在于所述位數(shù)選自以下一位、二位和三位。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種衛(wèi)星導航裝置110，其包括靈活的射頻接收機200。所述接收機200接收一信號114，該信號114包括來自第一衛(wèi)星的至少一個擴頻信號。所述接收機具有至少一第一信道214，該第一信道214包括至少兩個子信道電路436。每一子信道電路436具有至少一第一信號發(fā)生器418及一第一混頻器420，以接收在來自第一衛(wèi)星的至少一個擴頻信號中的相應頻帶。所述第一信號發(fā)生器418提供具有相應第一載頻的相應第一信號，利用所述第一混頻器420降頻變換至少一部分所述信號至一所述兩個子信道電路共用的中頻。
文檔編號G01S19/25GK101300502SQ200680040626
公開日2008年11月5日申請日期2006年11月6日優(yōu)先權日2005年11月8日
發(fā)明者杰爾·尤金·奈特申請人:納夫科姆技術公司

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