Gnss雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元，包括數(shù)路GNSS下變頻通道以及本振信號(hào)產(chǎn)生電路，所述GNSS下變頻通道包括混頻器及一個(gè)雙通道濾波器，所述混頻器用于將接收的GPS信號(hào)、Glonass信號(hào)下變頻后得到的GPS中頻信號(hào)、Glonass中頻信號(hào)，所述雙通道濾波器的兩個(gè)通帶帶寬分別選通GPS、Glonass信號(hào)下變頻后的中頻信號(hào)，所述本振信號(hào)產(chǎn)生電路用于為每一路GNSS下變頻通道提供特定頻率的本振信號(hào)。本實(shí)用新型采用GPS和Glonass共用下變頻射頻通道，為整機(jī)減少了四個(gè)下變頻通道，節(jié)約了一半的AD采樣信號(hào)和FPGA處理芯片的資源，節(jié)約了體積和功耗。
【專(zhuān)利說(shuō)明】GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，具體應(yīng)用于導(dǎo)航接收機(jī)中，尤其是用于GPS、 Glonass雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)，具體涉及一種GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單 J Li 〇

【背景技術(shù)】
[0002] GNSS 的全稱(chēng)是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System), 它是泛指所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括全球的、區(qū)域的和增強(qiáng)的，如美國(guó)的GPS、俄羅斯的 Glonass、歐洲的Galileo、中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，以及相關(guān)的增強(qiáng)系統(tǒng)，如美國(guó)的WAAS (廣域增強(qiáng)系統(tǒng))、歐洲的EGN0S (歐洲靜地導(dǎo)航重疊系統(tǒng)）和日本的MSAS (多功能運(yùn)輸衛(wèi)星 增強(qiáng)系統(tǒng)）等，還涵蓋在建和以后要建設(shè)的其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
[0003] 常用的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)天線為固定方向圖天線，它不考慮衛(wèi)星的方位，在接收來(lái) 自空中的所有導(dǎo)航信號(hào)的同時(shí)，也接收其覆蓋頻段的所有干擾信號(hào)，當(dāng)干擾強(qiáng)度超過(guò)接收 機(jī)的容忍限度時(shí)，將嚴(yán)重影響接收機(jī)性能，使其設(shè)計(jì)功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)。自適應(yīng)調(diào)零天線又叫做 自適應(yīng)可控方向圖天線，在實(shí)際工作中，其陣列單元的物理位置是固定的，它通過(guò)陣列信號(hào) 處理，在空域中分辨出千擾信號(hào)的來(lái)向，自適應(yīng)地改變天線的方向圖，當(dāng)干擾信號(hào)和有用信 號(hào)來(lái)向不同時(shí)，將零陷方向?qū)?zhǔn)千擾信號(hào)，充分抑制干擾，提高信干噪比。
[0004] 自適應(yīng)抗千擾調(diào)零處理系統(tǒng)主要由天線陣面、信道、自適應(yīng)處理模塊和電源模塊 四部分組成。它采用包括多個(gè)陣元的天線陣，陣中各天線單元經(jīng)各自通道混頻、中放、中頻 采樣后與一個(gè)自適應(yīng)數(shù)字信號(hào)處理器相聯(lián)，信號(hào)處理器對(duì)從各天線通道送過(guò)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行 處理后，對(duì)各陣元接收的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的幅度增益和相移的加權(quán)調(diào)節(jié)，從而在總的天線陣 的方向圖中產(chǎn)生對(duì)著干擾源方向的零點(diǎn)，以抑制或降低干擾的性能。最后將抑制干擾后的 合成信號(hào)輸出，送入后端的導(dǎo)航定位處理機(jī)。
[0005] 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案是每個(gè)系統(tǒng)采用一個(gè)調(diào)零天線處理器，即GPS和Glonass同時(shí)需 要抗干擾時(shí)，則分別獨(dú)立兩套自適應(yīng)調(diào)零天線體系，獨(dú)立工作。四陣元抗干擾天線設(shè)計(jì)，則 即分別接收四陣元有源天線收到的GPS信號(hào)和Glonass進(jìn)行下變頻處理，隨后分別進(jìn)行AD 采樣送給FPGA芯片進(jìn)行抗千擾處理。具體框圖如圖1所示。對(duì)于兩個(gè)系統(tǒng)而言，每個(gè)四陣 元調(diào)零天線需要采用四個(gè)下變頻通道，兩個(gè)系統(tǒng)則需要八個(gè)下變頻通道。后端AD采樣芯片 個(gè)數(shù)和FPGA處理芯片的資源也隨之加大。這種設(shè)計(jì)方案存在的缺陷包括功耗大，體積大， 無(wú)法適應(yīng)小尺寸需求。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0006] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變 頻單元，該GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元主要克服了現(xiàn)有技術(shù)中分別接收GPS 信號(hào)和Glonass信號(hào)進(jìn)行下變頻處理帶來(lái)的功耗大，尺寸體積大以及帶來(lái)的后續(xù)處理資源 使用多等技術(shù)問(wèn)題。
[0007] 本實(shí)用新型公開(kāi)的GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元，包括數(shù)路GNSS下 變頻通道以及本振信號(hào)產(chǎn)生電路，所述GNSS下變頻通道包括混頻器及一個(gè)第二濾波單元， 所述混頻器的兩個(gè)輸入端口分別作為GNSS下變頻通道的信號(hào)輸入端口接收GNSS有源天線 模塊的輸出信號(hào)以及作為本振信號(hào)輸入端口接本振信號(hào)，所述混頻器用于將接收的GPS信 號(hào)、Glonass信號(hào)下變頻后得到的GPS中頻信號(hào)、Glonass中頻信號(hào)，所述第二濾波單元包 含兩個(gè)通帶分別選通GPS、Glonass信號(hào)下變頻后的中頻信號(hào)，第二濾波單元的濾波輸出作 為下變頻單元的輸出連接后續(xù)的信號(hào)處理模塊，所述本振信號(hào)產(chǎn)生電路用于為每一路GNSS 下變頻通道提供特定頻率的本振信號(hào)。
[0008] GPS、GLonas信號(hào)的頻帶范圍分別為1 575. 42M = L023Vi與1602M-1610MHZ，采用頻率為1523MHz的本振信號(hào)時(shí)，下變頻后的中頻信號(hào)的頻 帶范圍為52. 42M ri,〇23M和79M-87MHz，第二濾波單元即選通上述兩個(gè)頻帶范圍濾除帶外 千擾。
[0009] 整個(gè)處理過(guò)程，利用了 GPS和Glonass信號(hào)頻帶相鄰較近的特點(diǎn)，通過(guò)設(shè)計(jì)加入雙 通道濾波器的，使得GPS和Glonass互不影響，送給AD采樣芯片和FPGA抗干擾芯片，本實(shí) 用新型通過(guò)采用上述技術(shù)方案中GPS和Glonass共用下變頻射頻通道的方式，對(duì)于整個(gè)接 收機(jī)系統(tǒng)而言，整個(gè)減少了四個(gè)下變頻通道,節(jié)約了一半的AD采樣信號(hào)和FPGA處理芯片的 資源，節(jié)約了體積和功耗。
[0010] 而且上述技術(shù)方案本身不同于以往的二次變頻方式，采用了僅一個(gè)混頻器變頻的 一次變頻方式以及后續(xù)配套的濾波放大電路，縮小了芯片體積，大大降低了功耗，特別適合 于微型接收機(jī)使用。
[0011] 進(jìn)一步的，所述本振信號(hào)產(chǎn)生電路包括溫補(bǔ)晶振、頻率源、功分器，所述溫補(bǔ)晶振 產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過(guò)頻率源產(chǎn)生得到頻率為i 523MHz的原始本振信號(hào)，原始本振信號(hào)通過(guò) 功分器分出多路本振信號(hào)分別為每一路GNSS下變頻通道的混頻器提供本振信號(hào)。
[0012] 進(jìn)一步的，所述混頻器采用型號(hào)為AD5365芯片。上述型號(hào)為AD公司現(xiàn)有芯片型 號(hào)，其具體電路組成及應(yīng)用方式記載于文獻(xiàn)AD53 65芯片應(yīng)用手冊(cè)。
[0013] 進(jìn)一步的，所述第二濾波單元為雙通道濾波器，所述第二濾波單元的輸入端包括 雙通濾波第一輸入線、所述雙通道濾波器的輸出端包括雙通濾波第一輸出線，
[0014] 所述雙通濾波第一輸入線與雙通濾波第一輸出線之間連接有依次串聯(lián)的雙通濾 波第一支路、雙通濾波第二支路、雙通濾波第三支路、雙通濾波第四支路、雙通濾波第五支 路，
[0015] 雙通濾波第一支路與雙通濾波第一輸入線的接點(diǎn)與地線之間連接有雙通濾波第 六支路，雙通濾波第一支路與雙通濾波第二支路之間的接點(diǎn)與地線之間連接有雙通濾波第 七支路，雙通濾波第二支路與雙通濾波第三支路之間的接點(diǎn)與地線之間連接有雙通濾波第 八支路，雙通濾波第三支路與雙通濾波第四支路之間的接點(diǎn)與地線之間連接有雙通濾波第 九支路，雙通濾波第四支路與雙通濾波第五支路之間的接點(diǎn)與地線之間連接有雙通濾波第 十支路，
[0016] 所述雙通濾波第一支路包括串聯(lián)的第一電感與第一電容，所述雙通濾波第二支路 包括串聯(lián)的第二電容和第二電感，所述雙通濾波第三支路包括并聯(lián)的第三電容與第三電 感，所述雙通濾波第四支路包括并聯(lián)的第四電容與第四電感，所述雙通濾波第五支路包括 并聯(lián)的第五電容與第五電感，所述雙通濾波第六支路包括并聯(lián)的第六電容與第六電感，所 述雙通濾波第七支路包括并聯(lián)的第七電容與第七電感，所述雙通濾波第八支路包括并聯(lián)的 第八電容與第八電感，所述雙通濾波第九支路包括串聯(lián)的第九電容與第九電感，所述雙通 濾波第十支路包括串聯(lián)的第十電容與第十電感。
[0017] 此為優(yōu)選的第二濾波單元技術(shù)方案，元器件選用方便，電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理有利于 控制兩個(gè)帶寬的濾波，濾波效果好。
[0018] 進(jìn)一步的，雙通濾波第一輸入線與地線之間的特性阻抗為50歐姆，雙通濾波第一 輸出線與地線之間的特性阻抗為50歐姆，所述第一電感的電感值為270nH，所述第一電容 的電容值為20pF，所述第二電感的電感值為270nH，所述第二電容的電容值為20pF，所述第 三電感的電感值為24nH，所述第三電容的電容值為270pF，所述第四電感的電感值為75nH, 所述第四電容的電容值為82pF，所述第五電感的電感值為24nH，所述第五電容的電容值為 270pF，所述第六電感的電感值為60nH，所述第六電容的電容值為160 PF，所述第七電感的 電感值為36nH，所述第七電容的電容值為160pF，所述第八電感的電感值為60nH，所述第八 電容的電容值為91pF，所述第九電感的電感值為240nH，所述第九電容的電容值為24pF，所 述第十電感的電感值為240nH，所述第十電容的電容值為24pF。
[0019] 上述取值為優(yōu)選的取值方式，各元件的取值允許有一定的偏差，電感偏差最大允 許在5%的誤差范圍內(nèi)，電容偏差最大允許在2%的誤差范圍內(nèi)，上述優(yōu)選的取值使得電路濾 波效果好。
[0020] 進(jìn)一步的，還包括第一濾波單元，所述第一濾波單元的通路帶寬包含了 GPS、 Glonass信號(hào)下變頻后的中頻信號(hào)的頻帶范圍。GPS、GLonas信號(hào)的頻帶范圍分別為 I575· 4^:::10231?與l6〇2M-l610MHz,采用頻率為l523MHz的本振信號(hào)時(shí)，下變頻后的中 頻信號(hào)的頻帶范圍為52· 42Mil:,〇23震和79M-87MHZ,故帶通濾波器的通帶范圍至少包括 (52. 42-1. 〇23) MHz 至 87MHz 的頻帶范圍。
[0021] 進(jìn)一步的，所述第一濾波單元為帶通濾波器，其所述第一濾波單元的輸入端包括 帶通濾波第一輸入線，所述第一濾波單元的輸出端包括帶通濾波第一輸出線，
[0022]所述帶通濾波第一輸入線與帶通濾波第一輸出線之間連接有依次串聯(lián)的帶通濾 波第一支路、帶通濾波第二支路，帶通濾波第一支路與帶通濾波第一輸入線的接點(diǎn)與地線 之間連接有帶通濾波第三支路，帶通濾波第一支路與帶通濾波第二支路的接點(diǎn)與地線之間 連接有帶通濾波第四支路，帶通濾波第二支路與帶通濾波第一輸出線的接點(diǎn)與地線之間連 接有帶通濾波第五支路，
[0023]所述帶通濾波第一支路包括串聯(lián)的第十一電感與第十一電容，所述帶通濾波第二 支路包括串聯(lián)的第十二電感與第十二電容，所述帶通濾波第三支路包括并聯(lián)的第十三電感 與第十三電容，所述帶通濾波第四支路包括并聯(lián)的第十四電感與第十四電容，所述帶通濾 波弟五支路包括并聯(lián)的第十五電感與第十五電容，
[0024]帶通濾波第一輸入線與地線之間的特性阻抗為5〇歐姆，帶通濾波第一輸出線與 地線之間的特性阻抗為5〇歐姆，所述第^一電感的電感值為270nH，所述第i^一電容的電 容值為20pF，所述第十二電感的電感值為 270nH，所述第十二電容的電容值為2〇pF，所述第 十三電感的電感值為56nH，所述第十三電容的電容值為100PF，所述第十四電感的電感值 為36nH，所述第十四電容的電容值為160pF，所述第十五電感的電感值為56nH,所述第十五 電容的電容值為l〇〇pF。
[0025] 此為優(yōu)選的第一濾波單元電路結(jié)構(gòu)及取值，元器件選用方便，電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理 有利于控制兩個(gè)帶寬的濾波，各元件的取值允許有一定的偏差，電感偏差最大允許在5%的 誤差范圍內(nèi)，電容偏差最大允許在2%的誤差范圍內(nèi)，上述優(yōu)選的取值保證電路濾波效果最 佳。
[0026] 進(jìn)一步的，所述GNSS下變頻通道中還包括第一中頻放大器、第二中頻放大器，所 述第一中頻放大器采用芯片型號(hào)為AD5531的放大器，所述第二中頻放大器采用芯片型號(hào) 為AD8352的放大器。以上型號(hào)均為AD公司現(xiàn)有芯片型號(hào)，其具體電路組成及應(yīng)用方式記 載于文獻(xiàn)AD5531芯片應(yīng)用手冊(cè)和文獻(xiàn)AD8352芯片應(yīng)用手冊(cè)中。所述第一中頻放大器用于 第一級(jí)放大，放大混頻器的輸出，所述第二中頻放大器用于第二級(jí)放大，放大帶通濾波器的 輸出。
[0027] 進(jìn)一步的，電路板上設(shè)置每一下變頻通道的區(qū)域外均設(shè)置有用于隔離的金屬腔 體。由于小尺寸設(shè)計(jì)的情況下，下變頻通道之間的會(huì)存在相當(dāng)?shù)碾姎怦詈锨闆r，
[0028] 現(xiàn)將每個(gè)通道的器件裝在一個(gè)獨(dú)立的腔體內(nèi)，以避免通道間的相互干擾，達(dá)到一 定的隔離效果。
[0029] 進(jìn)一步，所述下變頻通道的數(shù)量?jī)?yōu)選為四個(gè)。下變頻通道的數(shù)量為四個(gè)為優(yōu)選的 常用設(shè)計(jì)，具有保證兼容性更好的配合后續(xù)芯片連續(xù)工作等有益效果。
[0030] 上述各個(gè)單元之間輸入端與輸出端之間的連接方式為SMA接插件連接以保證標(biāo) 準(zhǔn)化、小型化、低損耗、低失真。
[0031] GPS信號(hào)的中心頻率為I575· 52M，帶寬為2M，Glonass信號(hào)中心頻率為1602M，帶寬 為8M。GNSS有源天線同時(shí)接收GPS、Glonass的衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)并進(jìn)行濾波放大。隨后，對(duì)收 到的GPS和Glonass信號(hào)同時(shí)進(jìn)行下邊頻處理，為減少噪聲影響，不產(chǎn)生頻譜混疊，對(duì)GNSS 信號(hào)采用雙通道濾波器，分別濾出有用的GPS和Glonass信號(hào)。隨后送給信號(hào)處理板進(jìn)行 抗干擾處理。
[0032] 整個(gè)處理過(guò)程，利用了 GPS和Glonass信號(hào)頻帶相鄰較近的特點(diǎn)，通過(guò)設(shè)計(jì)加入雙 通道濾波器的，使得GPS和Glonass互不影響，送給AD采樣芯片和FPGA抗干擾芯片，本實(shí) 用新型通過(guò)采用上述技術(shù)方案中GPS和Glonass共用下變頻射頻通道的方式，對(duì)于整個(gè)接 收機(jī)系統(tǒng)而言，整個(gè)減少了四個(gè)下變頻通道，節(jié)約了 一半的AD采樣信號(hào)和FPGA處理芯片的 資源，節(jié)約了體積和功耗。
[0033] 而且上述技術(shù)方案本身不同于以往的二次變頻方式，采用了僅一個(gè)混頻器變頻的 一次變頻方式以及后續(xù)配套的濾波放大電路，縮小了芯片體積，大大降低了功耗，特別適合 于微型接收機(jī)使用。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中下變頻單元獨(dú)立的GPS和Glonass雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的系 統(tǒng)原理圖；
[0035] 圖2為本實(shí)用新型所述GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元所應(yīng)用于GNSS 雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)時(shí)的整體系統(tǒng)原理圖；
[0036]圖3為本實(shí)用新型所述GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元實(shí)施例i的結(jié) 構(gòu)框圖；
[0037]圖4為本實(shí)用新型所述GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元的第一濾波單 元的電路圖；
[0038]圖5為本實(shí)用新型所述GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元的第二濾波單 元的電路圖；
[0039]圖6為本實(shí)用新型所述GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元的第一濾波單 元的S21、S22參數(shù)隨頻率變化圖；
[0040]圖7為本實(shí)用新型所述GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元的第二濾波單 元的S21、S22參數(shù)隨頻率變化圖。
[0041] 附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱(chēng)：
[0042] 11a-雙通濾波第一輸入線 12a-雙通濾波第一輸出線lib-帶通濾波第 一輸入線12b-帶通濾波第一輸出線101_混頻器102_第一放大器1〇3_帶通濾波 器104-第二放大器105-雙通道濾波器1011-第一電感1012-第一電容1021-第 二電感1〇22-第二電容1031-第三電感1032-第三電容1041-第四電感1042-第四 電容1051-第五電感1052-第五電容1〇 61_第六電感1062-第六電容1071-第 七電感1072-第七電容1081-第八電感1〇82_第八電容1091-第九電感1092-第九電 容1101-第十電感1102-第十電容1111-第^^一電感1112-第^^一電容1121-第 十二電感1122-第十二電容1131-第十三電感1132-第十三電容1141-第十四電感 114 2_第十四電容1151-第十五電感1152-第十五電容
[0043] 21a-第一濾波單元S11參數(shù)隨頻率變化曲線21b-第一濾波單元S21參數(shù)隨頻 率變化曲線22a-第二濾波單元S11曲線參數(shù)隨頻率變化22b-第二濾波單元S21參數(shù)隨頻 率變化曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0044] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地的詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的 實(shí)施方式不限于此。
[0045] 如圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中GPS和Glonass下變頻單元獨(dú)立的接收機(jī)系統(tǒng)原理圖， 其中現(xiàn)有技術(shù)在對(duì)GPS/Glonass信號(hào)進(jìn)行下變頻時(shí)是分開(kāi)處理的，因此對(duì)于四路低噪放天 線，分別需要四個(gè)GPS下變頻通道與四個(gè)Glonass下變頻通道，同時(shí)后續(xù)的A/D模塊與信號(hào) 處理模塊相應(yīng)的需要8路來(lái)分別處理每一下變頻通道。
[0046] 圖2所示為本實(shí)用新型所述下變頻單元所應(yīng)用于GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)時(shí) 的整體系統(tǒng)原理圖，與圖1中現(xiàn)有技術(shù)相比，將四個(gè)GPS下變頻通道與四個(gè)Glonass下變頻 通道用四個(gè)GNSS下變頻通道來(lái)代替，因此減少的一半的下變頻通道芯片及器件，同時(shí)節(jié)約 了一半的后續(xù)A/D資源及信號(hào)處理所使用的FPGA資源。
[0047] 圖3為本實(shí)用新型所述下變頻單元實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)框圖，包括四路GNSS下變頻通 道以及本振信號(hào)產(chǎn)生電路，所述GNSS下變頻通道包括混頻器、第一中頻放大器、第一濾波 單元、第二中頻放大器、第二濾波單元，所述混頻器輸出口接第一中頻放大器輸入端口，所 述第一中頻放大器輸出端口接第一濾波單元輸入端口，第一濾波單元輸出端口接第二中頻 放大器輸入端口，第二中頻放大器輸出端口接第二濾波單元輸入端口，所述混頻器的兩個(gè) 輸入端口分別作為GNSS下變頻通道的輸入端口接GNSS有源天線模塊的輸出端口以及作為 本振信號(hào)輸入端口接本振信號(hào)，所述第二濾波單元的輸出端口作為 GNSS下變頻通道的輸 出端口連接后續(xù)的信號(hào)處理模塊；所述本振信號(hào)產(chǎn)生電路用于為每一路6吧 §下變頻通道 提供的本振信號(hào)。所述本振信號(hào)產(chǎn)生電路包括溫補(bǔ)晶振、頻率源、功分器，所述溫補(bǔ)晶振產(chǎn) 生的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過(guò)頻率源產(chǎn)生得到頻率為1523MHz的原始本振信號(hào)，原始本振信號(hào)通過(guò)功 分器分出多路本振信號(hào)分別為每一路GNSS下變頻通道的混頻器提供本振信號(hào)；第一中頻 放大器采用芯片型號(hào)為AD5531的放大器，第二中頻放大器采用芯片型號(hào)為AD8352的放大 器，以上型號(hào)均為AD公司現(xiàn)有芯片型號(hào)，以上型號(hào)均為AD公司現(xiàn)有芯片型號(hào)，其具體電路 組成及應(yīng)用方式記載于文獻(xiàn)AD5531芯片應(yīng)用手冊(cè)和文獻(xiàn)AD8352芯片應(yīng)用手冊(cè)中。所述第 一中頻放大器用于第一級(jí)放大，放大混頻器的輸出，所述第二中頻放大器用于第二級(jí)放大， 放大帶通濾波器的輸出。所述混頻器采用型號(hào)為AD5365芯片，上述型號(hào)為AD公司現(xiàn)有芯 片型號(hào)，其具體電路組成及應(yīng)用方式記載于文獻(xiàn)AD5365芯片應(yīng)用手冊(cè)中。第一濾波單元為 帶通濾波器，其通路帶寬包含了 GPS、Glonass信號(hào)下變頻后的中頻信號(hào)的頻帶范圍。GPS、 GLonas信號(hào)的頻帶范圍分別為1575. 42M二L02:3;M與1602M-1610MHZ,采用頻率為1523MHz 的本振信號(hào)時(shí)，下變頻后的中頻信號(hào)的頻帶范圍為52. 42M 1.0?濟(jì)Μ和79M-87MHz。
[0048] 如圖4所示為本實(shí)用新型所述GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元的第一 濾波單元的電路圖，所述第一濾波單元為帶通濾波器采用LC濾波結(jié)構(gòu)，所述第一濾波單元 的輸入端包括帶通濾波第一輸入線11b，所述第一濾波單元的輸出端包括帶通濾波第一輸 出線12b,
[0049] 所述帶通濾波第一輸入線lib與帶通濾波第一輸出線1?之間連接有依次串聯(lián)的 帶通濾波第一支路、帶通濾波第二支路，帶通濾波第一支路與帶通濾波第一輸入線的接點(diǎn) 與地線之間連接有帶通濾波第三支路，帶通濾波第一支路與帶通濾波第二支路的接點(diǎn)與地 線之間連接有帶通濾波第四支路，帶通濾波第二支路與帶通濾波第一輸出線的接點(diǎn)與地線 之間連接有帶通濾波第五支路，
[0050] 所述帶通濾波第一支路包括串聯(lián)的第^^一電感1111與第^^一電容1112,所述帶 通濾波第二支路包括串聯(lián)的第十二電感1121與第十二電容1122,所述帶通濾波第三支路 包括并聯(lián)的第十三電感1131與第十三電容II32,所述帶通濾波第四支路包括并聯(lián)的第 十四電感1141與第十四電容1142,所述帶通濾波第五支路包括并聯(lián)的第十五電感 1151與 第十五電容1152，
[0051]帶通濾波第一輸入線與地線之間的特性阻抗為50歐姆，帶通濾波第一輸出線與 地線之間的特性阻抗為50歐姆，所述第^^一電感的電感值為270nH，所述第十一電容的電 容值為20pF，所述第十二電感的電感值為270nH，所述第十二電容的電容值為20pF，所述第 十三電感的電感值為56nH，所述第十三電容的電容值為i〇〇 pF，所述第十四電感的電感值 為36nH，所述第十四電容的電容值為ie〇pF，所述第十五電感的電感值為 56nH，所述第十五 電容的電容值為100pF。
[0052]此為優(yōu)選的第一濾波單元電路結(jié)構(gòu)及取值，元器件選用方便，電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理 有利于控制兩個(gè)帶寬的濾波，各元件的取值允許有一定的偏差，電感偏差最大允許在5%的 誤差范圍內(nèi)，電容偏差最大允許在2%的誤差范圍內(nèi)，上述優(yōu)選的取值保證電路濾波效果最 佳。
[0053]第二濾波單元為雙通道濾波器，其兩個(gè)通帶帶寬分別選通GPS、Glonass信 號(hào)下變頻后的中頻信號(hào)。GPS、GLonas信號(hào)的頻帶范圍分別為1575. 42M 士l.P|M與 1602M-miOMHz，采用頻率為1523MHZ的本振信號(hào)時(shí)，下變頻后的中頻信號(hào)的頻帶范圍為 52.42M±l.〇23M和79M-87MHz，第二濾波單元即選通上述兩個(gè)頻帶范圍濾除帶外干擾。
[0054]圖6為本實(shí)用新型所述GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元的第一濾波單 元的S21、S22參數(shù)隨頻率變化圖；圖6所示，兩條曲線分別表示第一濾波單元S11參數(shù)隨頻 率變化曲線21a，第一濾波單元S21參數(shù)隨頻率變化曲線21b，第一濾波單元主要參數(shù)如下： 頻率范圍是50-90M ;通帶內(nèi)的插損S21小于3dB ;通帶內(nèi)的回波損耗S11小于10dB。
[0055] 如圖5所示為本實(shí)用新型所述GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元的第二 濾波單元的電路圖，第二濾波單元采用高階LC濾波原理，所述第二濾波單元的輸入端包括 雙通濾波第一輸入線、所述雙通道濾波器的輸出端包括雙通濾波第一輸出線，所述雙通濾 波第一輸入線與雙通濾波第一輸出線之間連接有依次串聯(lián)的雙通濾波第一支路、雙通濾波 第二支路、雙通濾波第三支路、雙通濾波第四支路、雙通濾波第五支路，
[0056] 雙通濾波第一支路與雙通濾波第一輸入線的接點(diǎn)與地線之間連接有雙通濾波第 六支路，雙通濾波第一支路與雙通濾波第二支路之間的接點(diǎn)與地線之間連接有雙通濾波第 七支路，雙通濾波第二支路與雙通濾波第三支路之間的接點(diǎn)與地線之間連接有雙通濾波第 八支路，雙通濾波第三支路與雙通濾波第四支路之間的接點(diǎn)與地線之間連接有雙通濾波第 九支路，雙通濾波第四支路與雙通濾波第五支路之間的接點(diǎn)與地線之間連接有雙通濾波第 十支路，
[0057] 所述雙通濾波第一支路包括串聯(lián)的第一電感1011與第一電容1012,所述雙通濾 波第二支路包括串聯(lián)的第二電容1021和第二電感1022,所述雙通濾波第三支路包括并聯(lián) 的第三電容1031與第三電感1032,所述雙通濾波第四支路包括并聯(lián)的第四電容1041與第 四電感1042,所述雙通濾波第五支路包括并聯(lián)的第五電容1051與第五電感1052,所述雙通 濾波第六支路包括并聯(lián)的第六電容1061與第六電感1062,所述雙通濾波第七支路包括并 聯(lián)的第七電容1071與第七電感1072,所述雙通濾波第八支路包括并聯(lián)的第八電容1081與 第八電感1082,所述雙通濾波第九支路包括串聯(lián)的第九電容1091與第九電感1092,所述 雙通濾波第十支路包括串聯(lián)的第十電容1101與第十電感1102。此為優(yōu)選的第二濾波單元 技術(shù)方案，元器件選用方便，電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理有利于控制兩個(gè)帶寬的濾波，濾波效果好。 雙通濾波第一輸入線與地線之間的特性阻抗為50歐姆，雙通濾波第一輸出線與地線之間 的特性阻抗為50歐姆，所述第一電感的電感值為270nH，所述第一電容的電容值為20pF， 所述第二電感的電感值為270nH，所述第二電容的電容值為20pF，所述第三電感的電感值 為24nH，所述第三電容的電容值為270pF，所述第四電感的電感值為75nH，所述第四電容的 電容值為82pF，所述第五電感的電感值為24ηΗ，所述第五電容的電容值為270pF，所述第六 電感的電感值為60nH，所述第六電容的電容值為160pF，所述第七電感的電感值為36nH，所 述第七電容的電容值為160pF，所述第八電感的電感值為60nH，所述第八電容的電容值為 91pF，所述第九電感的電感值為240nH，所述第九電容的電容值為24pF，所述第十電感的電 感值為240nH，所述第十電容的電容值為24pF。上述取值為優(yōu)選的取值方式，各元件的取值 允許有一定的偏差，電感偏差最大允許在5%的誤差范圍內(nèi)，電容偏差最大允許在2%的誤差 范圍內(nèi)，上述優(yōu)選的取值使得電路濾波效果好。
[0058] 圖7為本實(shí)用新型所述GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元的第二濾波單 元的S21、S22參數(shù)隨頻率變化圖，如圖7所示，橫縱坐標(biāo)分別為頻率與幅度，兩條曲線分 別表示第二濾波單元S11參數(shù)隨頻率變化曲線22a，第二濾波單元S21參數(shù)隨頻率變化曲 線22b，第二濾波單元的主要參數(shù)如下，第一通帶的頻率范圍是50-5現(xiàn)，第一通帶內(nèi)的插損 S21小于4dB，第一通帶內(nèi)的回波損耗小于l3dB，第二通帶內(nèi)的頻率范圍是81-90M，第二通 帶內(nèi)的插損S21小于4dB，第二通帶內(nèi)的回波損耗S11小于15dB。
[0059] 所述電路板上設(shè)置每一下變頻通道的區(qū)域外均設(shè)置有用于隔離的金屬腔體。由于 小尺寸設(shè)計(jì)的情況下，下變頻通道之間的會(huì)存在相當(dāng)?shù)碾姎怦詈锨闆r，現(xiàn)將每個(gè)通道的器 件裝在一個(gè)獨(dú)立的腔體內(nèi)，以避免通道間的相互干擾，達(dá)到一定的隔離效果。
[0060] 所述下變頻通道的數(shù)量?jī)?yōu)選為四個(gè)。下變頻通道的數(shù)量為四個(gè)為優(yōu)選的常用設(shè) 計(jì)，具有保證兼容性更好的配合后續(xù)芯片連續(xù)工作等有益效果。
[0061] 上述各個(gè)單元之間輸入端與輸出端之間的連接方式為SMA接插件連接以保證標(biāo) 準(zhǔn)化、小型化、低損耗、低失真。
[0062] 本實(shí)用新型中，利用GPS、Glonass信號(hào)頻帶相近的特點(diǎn)，在隔離通道中采用中頻 本振頻率對(duì)接收信號(hào)混頻下變頻至一個(gè)較低的頻帶后，設(shè)計(jì)加入合適的雙通道濾波器來(lái)獲 得兩路信號(hào)下變頻后的信號(hào)，從而使得GPS下變頻通道與Glonass下變頻通道使用一個(gè) GNSS通道實(shí)現(xiàn)，配以合適的放大電路以及濾波電路來(lái)保證信號(hào)的強(qiáng)度以及濾除多余的雜波 最大限度的保留信號(hào)的有效信息后傳遞給后續(xù)信號(hào)處理單元處理。
[0063] 本實(shí)用新型通過(guò)采用上述技術(shù)方案中GPS和Glonass共用下變頻射頻通道的方 式，對(duì)于整個(gè)接收機(jī)系統(tǒng)而言，整個(gè)減少了四個(gè)下變頻通道，節(jié)約了一半的AD采樣信號(hào)和 FPGA處理芯片的資源，節(jié)約了體積和功耗。而且上述技術(shù)方案本身不同于以往的二次變頻 方式，采用了僅一個(gè)混頻器變頻的一次變頻方式以及后續(xù)配套的濾波放大電路，縮小了芯 片體積，大大降低了功耗，特別適合于微型接收機(jī)使用。
[0064] 對(duì)于各個(gè)電路支路的組成的保護(hù)范圍不應(yīng)僅限于上述表述的支路組成方式，達(dá)到 同樣效果的常用等效電路替換應(yīng)該處于本實(shí)用新型保護(hù)范圍內(nèi)，如升壓第四支路中串聯(lián)的 第二十電阻與第二十一電阻是為了便于采用標(biāo)準(zhǔn)阻值，也可以采用一個(gè)單獨(dú)的電阻或者任 何其他形式達(dá)到同樣阻值效果的電阻組合。
[0065]采用前文所述的為本實(shí)用新型的各個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，各個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中的優(yōu)選實(shí)施 方式如果不是明顯自相矛盾或以某一優(yōu)選實(shí)施方式為前提，各個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式都可以任意 疊加組合使用，所述實(shí)施例以及實(shí)施例中的具體參數(shù)僅是為了清楚表述實(shí)用新型人的實(shí)用 新型驗(yàn)證過(guò)程，并非用以限制本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍，本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍仍 然以其權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)，凡是運(yùn)用本實(shí)用新型的說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化， 同理均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元，其特征在于，包括數(shù)路GNSS下變 頻通道以及本振信號(hào)產(chǎn)生電路，所述GNSS下變頻通道包括混頻器及一個(gè)第二濾波單元，所 述混頻器的兩個(gè)輸入端口分別作為GNSS下變頻通道的信號(hào)輸入端口接收GNSS有源天線 模塊的輸出信號(hào)以及作為本振信號(hào)輸入端口接本振信號(hào)，所述混頻器用于將接收的GPS信 號(hào)、Glonass信號(hào)下變頻后得到的GPS中頻信號(hào)、Glonass中頻信號(hào)，所述第二濾波單元包 含兩個(gè)通帶分別選通GPS、Glonass信號(hào)下變頻后的中頻信號(hào)，第二濾波單元的濾波輸出作 為下變頻單元的輸出連接后續(xù)的信號(hào)處理模塊，所述本振信號(hào)產(chǎn)生電路用于為每一路GNSS 下變頻通道提供特定頻率的本振信號(hào)。
2. 如權(quán)利要求1所述GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元，其特征還在于，所述 本振信號(hào)產(chǎn)生電路包括溫補(bǔ)晶振、頻率源、功分器，所述溫補(bǔ)晶振產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過(guò)頻率 源產(chǎn)生得到頻率為1523MHz的原始本振信號(hào)，原始本振信號(hào)通過(guò)功分器分出多路本振信號(hào) 分別為每一路GNSS下變頻通道的混頻器提供本振信號(hào)。
3. 如權(quán)利要求1所述GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元，其特征還在于，所述 混頻器采用型號(hào)為AD5365芯片。
4. 如權(quán)利要求1所述GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元，其特征還在于，所述 第二濾波單元為雙通道濾波器，所述第二濾波單元的輸入端包括雙通濾波第一輸入線、所 述雙通道濾波器的輸出端包括雙通濾波第一輸出線， 所述雙通濾波第一輸入線與雙通濾波第一輸出線之間連接有依次串聯(lián)的雙通濾波第 一支路、雙通濾波第二支路、雙通濾波第三支路、雙通濾波第四支路、雙通濾波第五支路， 雙通濾波第一支路與雙通濾波第一輸入線的接點(diǎn)與地線之間連接有雙通濾波第六支 路，雙通濾波第一支路與雙通濾波第二支路之間的接點(diǎn)與地線之間連接有雙通濾波第七支 路，雙通濾波第二支路與雙通濾波第三支路之間的接點(diǎn)與地線之間連接有雙通濾波第八支 路，雙通濾波第三支路與雙通濾波第四支路之間的接點(diǎn)與地線之間連接有雙通濾波第九支 路，雙通濾波第四支路與雙通濾波第五支路之間的接點(diǎn)與地線之間連接有雙通濾波第十支 路， 所述雙通濾波第一支路包括串聯(lián)的第一電感與第一電容，所述雙通濾波第二支路包括 串聯(lián)的第二電容和第二電感，所述雙通濾波第三支路包括并聯(lián)的第三電容與第三電感，所 述雙通濾波第四支路包括并聯(lián)的第四電容與第四電感，所述雙通濾波第五支路包括并聯(lián)的 第五電容與第五電感，所述雙通濾波第六支路包括并聯(lián)的第六電容與第六電感，所述雙通 濾波第七支路包括并聯(lián)的第七電容與第七電感，所述雙通濾波第八支路包括并聯(lián)的第八電 容與第八電感，所述雙通濾波第九支路包括串聯(lián)的第九電容與第九電感，所述雙通濾波第 十支路包括串聯(lián)的第十電容與第十電感。
5. 如權(quán)利要求4所述GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元，其特征還在于，雙通 濾波第一輸入線與地線之間的特性阻抗為50歐姆，雙通濾波第一輸出線與地線之間的特 性阻抗為50歐姆，所述第一電感的電感值為270nH，所述第一電容的電容值為20pF，所述第 二電感的電感值為270nH，所述第二電容的電容值為20pF，所述第三電感的電感值為24nH， 所述第三電容的電容值為270pF，所述第四電感的電感值為75nH，所述第四電容的電容值 為82pF，所述第五電感的電感值為24nH，所述第五電容的電容值為270pF，所述第六電感的 電感值為60nH，所述第六電容的電容值為160pF，所述第七電感的電感值為36nH，所述第七 電容的電容值為160pF，所述第八電感的電感值為60nH，所述第八電容的電容值為91pF，所 述第九電感的電感值為240nH，所述第九電容的電容值為24pF，所述第十電感的電感值為 240nH，所述第十電容的電容值為24pF。
6. 如權(quán)利要求1所述GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元，其特征還在于，還包 括第一濾波單元，所述第一濾波單元的通路帶寬包含了 GPS、Glonass信號(hào)下變頻后的中頻 信號(hào)的頻帶范圍。
7. 如權(quán)利要求6所述GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元，其特征還在于，所述 第一濾波單元為帶通濾波器，其所述第一濾波單元的輸入端包括帶通濾波第一輸入線，所 述第一濾波單元的輸出端包括帶通濾波第一輸出線， 所述帶通濾波第一輸入線與帶通濾波第一輸出線之間連接有依次串聯(lián)的帶通濾波第 一支路、帶通濾波第二支路，帶通濾波第一支路與帶通濾波第一輸入線的接點(diǎn)與地線之間 連接有帶通濾波第三支路，帶通濾波第一支路與帶通濾波第二支路的接點(diǎn)與地線之間連接 有帶通濾波第四支路，帶通濾波第二支路與帶通濾波第一輸出線的接點(diǎn)與地線之間連接有 帶通濾波第五支路， 所述帶通濾波第一支路包括串聯(lián)的第十一電感與第十一電容，所述帶通濾波第二支路 包括串聯(lián)的第十二電感與第十二電容，所述帶通濾波第三支路包括并聯(lián)的第十三電感與第 十三電容，所述帶通濾波第四支路包括并聯(lián)的第十四電感與第十四電容，所述帶通濾波第 五支路包括并聯(lián)的第十五電感與第十五電容， 帶通濾波第一輸入線與地線之間的特性阻抗為50歐姆，帶通濾波第一輸出線與地線 之間的特性阻抗為50歐姆，所述第^^一電感的電感值為270nH，所述第^^一電容的電容值 為20pF，所述第十二電感的電感值為270nH，所述第十二電容的電容值為20pF，所述第十三 電感的電感值為56nH，所述第十三電容的電容值為100pF，所述第十四電感的電感值為 36nH，所述第十四電容的電容值為160pF，所述第十五電感的電感值為56nH，所述第十五電 容的電容值為l〇〇pF。
8. 如權(quán)利要求1所述GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元，其特征還在于，所述 GNSS下變頻通道中還包括第一中頻放大器、第二中頻放大器，所述第一中頻放大器采用芯 片型號(hào)為AD5531的放大器，所述第二中頻放大器米用芯片型號(hào)為AD8352的放大器。
9. 如權(quán)利要求1所述GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元，其特征還在于，電路 板上設(shè)置每一下變頻通道的區(qū)域外均設(shè)置有用于隔離的金屬腔體。
10. 如權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述GNSS雙系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的下變頻單元，其特 征還在于，所述下變頻通道的數(shù)量?jī)?yōu)選為四個(gè)。
【文檔編號(hào)】H03D7/16GK204068870SQ201420538758
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】王勝偉, 幸璐璐, 董李梅, 費(fèi)靜, 朱先輝, 稅蘭英 申請(qǐng)人:成都天奧信息科技有限公司