衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)中頻采樣裝置制造方法
【專利摘要】衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)中頻采樣裝置，屬于衛(wèi)星導(dǎo)航【技術(shù)領(lǐng)域】。本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)接收機(jī)采用專用芯片實(shí)現(xiàn)，無(wú)法進(jìn)行拆分，造成接收機(jī)在進(jìn)行軟件更新時(shí)，需同時(shí)替換硬件設(shè)備的問(wèn)題。它包括天線，天線用于接收衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，它還包括低噪聲放大器、射頻帶通濾波電路、鎖相環(huán)倍頻電路、溫度補(bǔ)償晶體振蕩器、混頻電路、中頻濾波電路、自動(dòng)增益放大器、AD轉(zhuǎn)換器、位寬轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)緩存電路和USB接口，衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)經(jīng)一系列電路處理后，由USB接口上傳的數(shù)據(jù)直接傳輸給衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的接收機(jī)。本實(shí)用新型用于對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)進(jìn)行處理。
【專利說(shuō)明】衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)中頻采樣裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)中頻采樣裝置，屬于衛(wèi)星導(dǎo)航【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)，如GPS的日趨成熟，其應(yīng)用正在迅速進(jìn)入人們的日常生活。而傳統(tǒng)接收機(jī)結(jié)構(gòu)固定，功能單一，幾乎無(wú)法升級(jí)或升級(jí)困難，且只能針對(duì)單個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)接收信號(hào)，很難利用未來(lái)多個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，如GPS、北斗、伽利略及格拉納斯等同時(shí)存在的優(yōu)勢(shì)。
[0003]目前為了能夠同時(shí)接收多個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號(hào)，接收機(jī)采用軟件接收機(jī)架構(gòu)，由于軟件接收機(jī)處理器的運(yùn)算速度增長(zhǎng)極快，因此可以應(yīng)對(duì)解算導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)的要求。但由于這種接收機(jī)的射頻部分使用專用芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，它將信號(hào)調(diào)理電路及數(shù)字運(yùn)算電路完全集成在該專用芯片上，即將對(duì)信號(hào)的接收、轉(zhuǎn)換及對(duì)信號(hào)的解算功能模塊的實(shí)現(xiàn)，集成為無(wú)法拆分的整體，這樣導(dǎo)致當(dāng)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號(hào)擴(kuò)展或開發(fā)更新時(shí)，接收機(jī)的射頻部分無(wú)法適應(yīng)，使靈活性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型目的是為了解決現(xiàn)有衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)接收機(jī)采用專用芯片實(shí)現(xiàn)，無(wú)法進(jìn)行拆分，造成接收機(jī)在進(jìn)行軟件更新時(shí)，需同時(shí)替換硬件設(shè)備的問(wèn)題，提供了一種衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)中頻采樣裝置。
[0005]本實(shí)用新型所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)中頻采樣裝置，它包括天線，天線用于接收衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，它還包括低噪聲放大器、射頻帶通濾波電路、鎖相環(huán)倍頻電路、溫度補(bǔ)償晶體振蕩器、混頻電路、中頻濾波電路、自動(dòng)增益放大器、AD轉(zhuǎn)換器、位寬轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)緩存電路和USB 接口，
[0006]天線接收的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)經(jīng)低噪聲放大器進(jìn)行信號(hào)放大，低噪聲放大器的放大信號(hào)輸出端連接射頻帶通濾波電路的信號(hào)輸入端，射頻帶通濾波電路的濾波信號(hào)輸出端連接混頻電路的第一混頻信號(hào)輸入端，混頻電路的第二混頻信號(hào)輸入端連接鎖相環(huán)倍頻電路的倍頻信號(hào)輸出端，鎖相環(huán)倍頻電路的倍頻信號(hào)輸入端連接溫度補(bǔ)償晶體振蕩器振蕩頻率信號(hào)輸出端；
[0007]混頻電路的混頻信號(hào)輸出端連接中頻濾波電路的中頻信號(hào)輸入端，中頻濾波電路的濾波信號(hào)輸出端連接自動(dòng)增益放大器的信號(hào)輸入端，自動(dòng)增益放大器的放大信號(hào)輸出端連接AD轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)輸入端，AD轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)輸出端連接位寬轉(zhuǎn)換電路的移位信號(hào)輸入端，AD轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘信號(hào)輸出端連接位寬轉(zhuǎn)換電路的時(shí)鐘信號(hào)輸入端，位寬轉(zhuǎn)換電路的并行數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)緩存電路的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，位寬轉(zhuǎn)換電路的觸發(fā)信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)緩存電路的觸發(fā)信號(hào)輸入端，數(shù)據(jù)緩存電路的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)USB接口上傳。
[0008]位寬轉(zhuǎn)換電路由非門、移位寄存器和計(jì)數(shù)器組成，[0009]AD轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)輸出端連接移位寄存器的移位信號(hào)輸入端，AD轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘信號(hào)輸出端連接非門的輸入端，非門的輸出端同時(shí)連接移位寄存器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端和計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端，移位寄存器的并行數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)緩存電路的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，計(jì)數(shù)器的觸發(fā)信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)緩存電路的觸發(fā)信號(hào)輸入端。
[0010]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):本實(shí)用新型將天線收到的微弱衛(wèi)星信號(hào)，進(jìn)行下變頻與混頻處理，通過(guò)混頻電路將頻率較高的1.5GHZ左右射頻信號(hào)下變頻到數(shù)字中頻4MHz附近，根據(jù)信號(hào)的原始形式，確定帶通濾波器的形式與帶寬，采用濾波電路濾波，再通過(guò)AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字量化，生成數(shù)字信號(hào)。對(duì)于采樣得到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行位寬轉(zhuǎn)換，再交給USB接口上傳，傳遞給軟件接收機(jī)。
[0011]本實(shí)用新型將原來(lái)用于接收衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的接收機(jī)進(jìn)行了拆分，即將數(shù)據(jù)的硬件電路處理部分獨(dú)立出來(lái)作為衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)中頻采樣裝置，該裝置最后經(jīng)USB接口上傳的數(shù)據(jù)直接傳輸給衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的接收機(jī)，由此接收機(jī)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收并處理的配置只是軟件接收機(jī)即可，軟件接收機(jī)直接接收USB接口上傳的解算所需要的數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)為經(jīng)處理并采樣壓縮后的信號(hào)。
[0012]本實(shí)用新型將傳統(tǒng)接收機(jī)中射頻部分與模數(shù)轉(zhuǎn)換部分單獨(dú)分離出來(lái)，形成通用型設(shè)備，輸出數(shù)字量化后的衛(wèi)星信號(hào)，提供給軟件接收機(jī)，從而通過(guò)修改或更新軟件接收機(jī)的程序即可完成接收機(jī)的更新與升級(jí)，無(wú)需替換原有的硬件設(shè)備，通用性好。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)中頻采樣裝置的原理框圖；
[0014]圖2是位寬轉(zhuǎn)換電路的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]【具體實(shí)施方式】一:下面結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)中頻采樣裝置，它包括天線1，天線I用于接收衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，其特征在于，它還包括低噪聲放大器2、射頻帶通濾波電路3、鎖相環(huán)倍頻電路4、溫度補(bǔ)償晶體振蕩器5、混頻電路6、中頻濾波電路7、自動(dòng)增益放大器8、AD轉(zhuǎn)換器9、位寬轉(zhuǎn)換電路10、數(shù)據(jù)緩存電路11和USB接Π 12,
[0016]天線I接收的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)經(jīng)低噪聲放大器2進(jìn)行信號(hào)放大，低噪聲放大器2的放大信號(hào)輸出端連接射頻帶通濾波電路3的信號(hào)輸入端，射頻帶通濾波電路3的濾波信號(hào)輸出端連接混頻電路6的第一混頻信號(hào)輸入端，混頻電路6的第二混頻信號(hào)輸入端連接鎖相環(huán)倍頻電路4的倍頻信號(hào)輸出端，鎖相環(huán)倍頻電路4的倍頻信號(hào)輸入端連接溫度補(bǔ)償晶體振蕩器5振蕩頻率信號(hào)輸出端；
[0017]混頻電路6的混頻信號(hào)輸出端連接中頻濾波電路7的中頻信號(hào)輸入端，中頻濾波電路7的濾波信號(hào)輸出端連接自動(dòng)增益放大器8的信號(hào)輸入端，自動(dòng)增益放大器8的放大信號(hào)輸出端連接AD轉(zhuǎn)換器9的模擬信號(hào)輸入端，AD轉(zhuǎn)換器9的數(shù)字信號(hào)輸出端連接位寬轉(zhuǎn)換電路10的移位信號(hào)輸入端，AD轉(zhuǎn)換器9的時(shí)鐘信號(hào)輸出端連接位寬轉(zhuǎn)換電路10的時(shí)鐘信號(hào)輸入端，位寬轉(zhuǎn)換電路10的并行數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)緩存電路11的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，位寬轉(zhuǎn)換電路10的觸發(fā)信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)緩存電路11的觸發(fā)信號(hào)輸入端，數(shù)據(jù)緩存電路11的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)USB接口 12上傳。
[0018]本實(shí)施方式中，天線接收的信號(hào)先經(jīng)過(guò)一級(jí)低噪聲放大器進(jìn)行信號(hào)放大，之后進(jìn)行射頻帶通濾波，再與本地振蕩器倍頻后的信號(hào)混頻，完成下變頻操作，信號(hào)由射頻下變頻到了中頻。中頻信號(hào)通過(guò)中頻濾波電路，除掉其中包含的噪聲基底，之后進(jìn)行自動(dòng)增益放大，將信號(hào)強(qiáng)度變?yōu)檫m合后面AD轉(zhuǎn)換的大小。變換之后進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為2Bit的數(shù)字量，并輸出采樣用的時(shí)鐘，以供同步使用。
[0019]位寬轉(zhuǎn)換電路10將每一次采樣的2Bit結(jié)果依次通過(guò)移位寄存器，8個(gè)采樣周期后湊夠16Bit位寬，輸出給數(shù)據(jù)緩存電路進(jìn)行輸出保持，同時(shí)通過(guò)計(jì)數(shù)器進(jìn)行時(shí)鐘計(jì)數(shù)，并發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，通知下一級(jí)上傳電路通過(guò)USB接口進(jìn)行上傳。上傳部分被觸發(fā)后讀取16Bit的結(jié)果，上傳電路通過(guò)Bulk方式向計(jì)算機(jī)部分發(fā)送，從而完成整個(gè)中頻采樣過(guò)程。
[0020]【具體實(shí)施方式】二:下面結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一作進(jìn)一步說(shuō)明，本實(shí)施方式所述位寬轉(zhuǎn)換電路10由非門10-1、移位寄存器10-2和計(jì)數(shù)器10-3組成，
[0021]AD轉(zhuǎn)換器9的數(shù)字信號(hào)輸出端連接移位寄存器10-2的移位信號(hào)輸入端，AD轉(zhuǎn)換器9的時(shí)鐘信號(hào)輸出端連接非門10-1的輸入端，非門10-1的輸出端同時(shí)連接移位寄存器10-2的時(shí)鐘信號(hào)輸入端和計(jì)數(shù)器10-3的時(shí)鐘信號(hào)輸入端，移位寄存器10-2的并行數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)緩存電路11的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，計(jì)數(shù)器10-3的觸發(fā)信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)緩存電路11的觸發(fā)信號(hào)輸入端。
[0022]本實(shí)施方式中，射頻部分完成對(duì)外接有源天線收到信號(hào)的混頻與濾波工作，將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為容易處理的中頻信號(hào)，并對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換，成為2Bit位寬的數(shù)字信號(hào)。位寬轉(zhuǎn)換部分首先將2Bit位寬的數(shù)據(jù)通過(guò)移位寄存器壓縮打包為16Bit寬度，從而方便后面的上傳電路一次接收，減小其負(fù)擔(dān)。位寬轉(zhuǎn)換電路10還控制著整個(gè)采樣的時(shí)序與時(shí)鐘，最后上傳部分將壓縮好的數(shù)據(jù)，按照時(shí)序上傳，上傳接口為USB2.0。在實(shí)際應(yīng)用中，上傳部分還通過(guò)USB接口接收軟件接收機(jī)發(fā)來(lái)的控制與參數(shù)信號(hào)，控制整個(gè)采樣裝置的運(yùn)行。采樣裝置最終輸出的是采樣后的中頻信號(hào)流。AD轉(zhuǎn)換器9的時(shí)鐘信號(hào)提供給后級(jí)使用，目的是讓后面的電路跟自己保持同步，頻率是16.368MHZ。計(jì)數(shù)器構(gòu)建成8進(jìn)制計(jì)數(shù)器，對(duì)時(shí)鐘信號(hào)8分頻，輸出頻率2.046MHz。AD時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)非門的目的是保證移位寄存器讀到的數(shù)據(jù)穩(wěn)定，避免在AD結(jié)果變化的過(guò)程中讀取而出錯(cuò)。
[0023]本實(shí)用新型最終得到的數(shù)據(jù)可以用于GPS系統(tǒng)的定位解算，解算精度由后面的軟件接收機(jī)性能決定。采樣裝置的采樣頻率可達(dá)16.368MHz，最大數(shù)據(jù)上傳速度可達(dá)30MB/S。
【權(quán)利要求】
1.一種衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)中頻采樣裝置，它包括天線(1)，天線(I)用于接收衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)，其特征在于，它還包括低噪聲放大器(2)、射頻帶通濾波電路(3)、鎖相環(huán)倍頻電路(4)、溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(5)、混頻電路(6)、中頻濾波電路(7)、自動(dòng)增益放大器(8)、AD轉(zhuǎn)換器(9)、位寬轉(zhuǎn)換電路(10)、數(shù)據(jù)緩存電路(11)和USB接口 (12)， 天線(I)接收的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)經(jīng)低噪聲放大器(2)進(jìn)行信號(hào)放大，低噪聲放大器(2)的放大信號(hào)輸出端連接射頻帶通濾波電路(3)的信號(hào)輸入端，射頻帶通濾波電路(3)的濾波信號(hào)輸出端連接混頻電路出)的第一混頻信號(hào)輸入端，混頻電路出)的第二混頻信號(hào)輸入端連接鎖相環(huán)倍頻電路(4)的倍頻信號(hào)輸出端，鎖相環(huán)倍頻電路(4)的倍頻信號(hào)輸入端連接溫度補(bǔ)償晶體振蕩器(5)振蕩頻率信號(hào)輸出端； 混頻電路(6)的混頻信號(hào)輸出端連接中頻濾波電路(7)的中頻信號(hào)輸入端，中頻濾波電路(7)的濾波信號(hào)輸出端連接自動(dòng)增益放大器(8)的信號(hào)輸入端，自動(dòng)增益放大器(8)的放大信號(hào)輸出端連接AD轉(zhuǎn)換器(9)的模擬信號(hào)輸入端，AD轉(zhuǎn)換器(9)的數(shù)字信號(hào)輸出端連接位寬轉(zhuǎn)換電路(10)的移位信號(hào)輸入端，AD轉(zhuǎn)換器(9)的時(shí)鐘信號(hào)輸出端連接位寬轉(zhuǎn)換電路(10)的時(shí)鐘信號(hào)輸入端，位寬轉(zhuǎn)換電路(10)的并行數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)緩存電路(11)的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，位寬轉(zhuǎn)換電路(10)的觸發(fā)信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)緩存電路(11)的觸發(fā)信號(hào)輸入端，數(shù)據(jù)緩存電路(11)的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)USB接口(12)上傳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)中頻采樣裝置，其特征在于，位寬轉(zhuǎn)換電路(10)由非門(10-1)、移位寄存器(10-2)和計(jì)數(shù)器(10-3)組成， AD轉(zhuǎn)換器(9)的數(shù)字信號(hào)輸出端連接移位寄存器(10-2)的移位信號(hào)輸入端，AD轉(zhuǎn)換器(9)的時(shí)鐘信號(hào)輸出端連接非門(10-1)的輸入端，非門(10-1)的輸出端同時(shí)連接移位寄存器(10-2)的時(shí)鐘信號(hào)輸入端和計(jì)數(shù)器(10-3)的時(shí)鐘信號(hào)輸入端，移位寄存器(10-2)的并行數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)緩存電路(11)的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，計(jì)數(shù)器(10-3)的觸發(fā)信號(hào)輸出端連接數(shù)據(jù)緩存電路(11)的觸發(fā)信號(hào)輸入端。
【文檔編號(hào)】G01S19/24GK203688805SQ201420040120
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】伊國(guó)興, 侯振環(huán), 魏振楠, 奚伯齊, 李清華 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)