CN103166670B - 一种北斗卫星导航定位系统射频收发机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种北斗卫星导航定位系统射频收发机，包括依次连接的低噪放大电路、第一混频器、外置滤波器、AMP、I/Q混频器、中频可变增益放大器、低通滤波器、2位模拟/数字转换器、接收机锁相环、发射机锁相环；依次连接的开集功率放大器、射频衰减器、混频器、低通滤波器；本发明可输出量化信号，并可向基带提供采样时钟，通过较少的元件即可实现与北斗卫星导航定位系统射频信号的接收和发射，本发明具有集成度高、高性能、低成本、体积小、易于产业化应用的优点。

Description

一种北斗卫星导航定位系统射频收发机
技术领域
本发明涉及一种北斗卫星导航定位系统射频收发机，属于电子通信技术领域。
背景技术
北斗卫星导航定位系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统(BeiDou(COMPASS)Navigation Satellite System)，系统由空间端、地面端和用户端组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度优于20m，授时精度优于100ns。目前中国的北斗卫星导航定位系统已经过了试验阶段，正在进行第二阶段，即建成覆盖亚太区域的北斗卫星导航定位系统，并将建成由5颗地球静止轨道和30颗地球非静止轨道卫星组网而成的全球卫星导航系统。但是，目前现有的北斗卫星RDSS用户机中采用的射频收发机是大多为模块化产品，存在体积较大、携带不便、稳定性不高、系统的工作效率较低、使用及维护困难，生产成本较高等问题，不利于北斗卫星导航定位系统的广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够克服上述技术问题的北斗卫星导航定位系统射频收发机，本发明包括依次连接的低噪放大电路(LNA)、第一混频器(MIXER1)、外置滤波器(SAW)、放大器(AMP)、I/Q混频器(MIXER2)、中频可变增益放大器(VGA)、低通滤波器(LPF)、2位模拟/数字转换器(ADC)、接收机锁相环(RX PLL)、发射机锁相环(TXPLL)；依次连接的开集功率放大器(PA)、射频衰减器(ATT)、混频器(MIXER)、低通滤波器(LPF)；以及左压控振荡器(VCO)、压控振荡器自动校准电路(VCO calibration)、右压控振荡器(VCO)、50MHz锁相环(50MHz PLL)、SPI寄存器(SPI)、上压控振荡器(VCO)、自动增益控制环路(InternalAGC Control)。
所述混频器(MIXER)、发射机锁相环(TX PLL)、左压控振荡器(VCO)、压控振荡器自动校准电路(VCO calibration)、右压控振荡器(VCO)、50MHz锁相环(50MHz PLL)依次连接；所述SPI寄存器(SPI)、压控振荡器自动校准电路(VCO calibration)、上压控振荡器(VCO)、接收机锁相环(RX PLL)、第一混频器(MIXER1)依次连接；所述SPI寄存器(SPI)与自动增益控制环路(Internal AGC Control)连接；所述自动增益控制环路(InternalAGC Control)与中频可变增益放大器(VGA)连接。
本发明的接收部分采用两次变频接收机的电路结构，第一级变频由低噪放大电路(LNA)和第一混频器(MIXER1)组成，放大射频输入信号并下变频到第一中频信号213MHz，该中频信号进入外置滤波器(SAW)，滤掉镜像信号和带外干扰信号，然后通过放大器(AMP)进行放大；第二级变频由I/Q混频器(MIXER2)将第一中频信号变为12.24MHz中频信号，然后通过中频可变增益放大器(VGA)和低通滤波器(LPF)完成1dB步进增益控制，增益控制范围可高达65dB。本发明的接收部分的增益能够配置成SPI寄存器控制，也能够配置成内部AGC自动增益控制，增益控制方式选择由硬件和软件共同决定。
本发明的接收部分既能够提供模拟中频信号，又能够提供2位量化信号。通过内置的自动增益控制环路(Internal AGC Control)，输出信号电平可以保持在差分峰-峰值1V。2位模拟/数字转换器(ADC)可以给I/Q链路分别提供符号和幅值输出信号。
本发明的发射部分采用直接调制发射电路结构，LVTTL(Low Voltage Transistor-TransistorLogic)输入码流首先转换成差分模拟信号，采用混频器(MIXER)将基带信号直接调制到双带射频信号，混频器后采用射频衰减器(ATT)以调整射频信号输出，开集功率放大器(PA)驱动电路用以驱动外置功放，发射功率可调。
本发明集成了3个锁相环，包括接收机锁相环(RX PLL)、发射机锁相环(TX PLL)和50MHz时钟输出锁相环(50MHz PLL)，3个锁相环均采用LC电路结构的压控振荡器(VCO)以获得较优异的性能。
本发明设置有压控振荡器自动校准电路(VCO calibration)，上电后先由自动校准电路校准VCO开关，待环路锁定后，关闭校准电路。
本发明集成了接收和发射通道的频率综合器及相应的压控振荡器，其接收通道完成对出站S波段导航信号的下变频处理，发射通道完成对入站L波段信号的上变频处理，可输出量化信号，并可向基带提供采样时钟。通过较少的元件即可实现与北斗卫星导航定位系统射频信号的接收和发射，本发明具集成度高、高性能、低成本、体积小、易于产业化应用的优点。
附图说明
图1是本发明所述北斗卫星导航定位系统射频收发机的电路原理结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围不局限于以下描述。如图1所示，本发明包括依次连接的低噪放大电路(LNA)、第一混频器(MIXER1)、外置滤波器(SAW)、放大器(AMP)、I/Q混频器(MIXER2)、中频可变增益放大器(VGA)、低通滤波器(LPF)、2位模拟/数字转换器(ADC)、接收机锁相环(RX PLL)、发射机锁相环(TX PLL)；依次连接的开集功率放大器(PA)、射频衰减器(ATT)、混频器(MIXER)、低通滤波器(LPF)；以及左压控振荡器(VCO)、压控振荡器自动校准电路(VCO calibration)、右压控振荡器(VCO)、50MHz锁相环(50MHz PLL)、SPI寄存器(SPI)、上压控振荡器(VCO)、自动增益控制环路(Internal AGC Control)。
所述混频器(MIXER)、发射机锁相环(TX PLL)、左压控振荡器(VCO)、压控振荡器自动校准电路(VCO calibration)、右压控振荡器(VCO)、50MHz锁相环(50MHz PLL)依次连接；所述SPI寄存器(SPI)、压控振荡器自动校准电路(VCO calibration)、上压控振荡器(VCO)、接收机锁相环(RX PLL)、第一混频器(MIXER1)依次连接；所述SPI寄存器(SPI)与自动增益控制环路(Internal AGC Control)连接；所述自动增益控制环路(InternalAGC Control)与中频可变增益放大器(VGA)连接。
如图1所示，图中其它参数说明如下：
RXIN：接收通道输入；
TXOUT：发射通道输出；
TXCON：发射通道控制信号；
TXIN：发射通道输入；
CON：控制信号；
CLKOUT：时钟输出；
Q_IFOUT：Q支路中频输出；
Q_DATAOUT：Q支路数字输出；
I_DATAOUT：I支路数字输出；
I_IFOUT：I支路中频输出；
50MHz PLL：50MHz锁相环。
本发明能够提供三种采样时钟输出：16.32MHz、48.96MHz和50MHz。其中16.32MHz直接由晶振整形输出。48.96MHz和50MHz这两个频率可由采样时钟频综控制寄存器配置获得：
f SAMP = MD 8 · RD · f TCXO
其中，MD=210·SYNMD[10]+29·SYNMD[9]+…+21·SYNMD[1]+20·SYNMD[0]
RD=26·SYNRD[6]+25·SYNRD[5]+…+21·SYNRD[1]+20·SYNRD[0]
本发明采用具有电源管理功能的电源，能够根据实际需要进行相应调整。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的范围内，能够轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种北斗卫星导航定位系统射频收发机，其特征在于，包括：依次连接的低噪放大电路、第一混频器、外置滤波器、放大器、两路第二混频器、两路中频可变增益放大器、两路低通滤波器、两路2位模拟/数字转换器；依次连接的开集功率放大器、射频衰减器、发射混频器、低通滤波器；SPI寄存器同时与压控振荡器自动校准电路以及内部自动增益控制环路连接；所述压控振荡器自动校准电路连接三个压控振荡器，分别为上压控振荡器、左压控振荡器以及右压控振荡器；其中上压控振荡器与接收机锁相环、第一混频器依次连接；左压控振荡器与发射机锁相环、发射混频器依次连接；右压控振荡器与50MHz锁相环依次连接；所述接收机锁相环同时与两路第二混频器连接；所述自动增益控制环路分别与两路中频可变增益放大器连接。
2.根据权利要求1所述的一种北斗卫星导航定位系统射频收发机，其特征在于，所述发射部分采用直接调制发射电路结构。
3.根据权利要求1所述的一种北斗卫星导航定位系统射频收发机，其特征在于，所述接收机锁相环和发射机锁相环均采用LC电路结构的压控振荡器。
4.根据权利要求1所述的一种北斗卫星导航定位系统射频收发机，其特征在于，所述射频收发机采用具有电源管理功能的电源。
5.根据权利要求1所述的一种北斗卫星导航定位系统射频收发机，其特征在于，所述接收部分的增益能够设置成SPI寄存器控制。
6.根据权利要求1所述的一种北斗卫星导航定位系统射频收发机，其特征在于，所述接收部分的增益能够设置成内部AGC自动增益控制。
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