CN104459721A - 一种北斗短报文全向收发用户机终端 - Google Patents

一种北斗短报文全向收发用户机终端 Download PDF

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王伦
孙雅荣
康彩虹
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    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
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Abstract

本发明提供了一种北斗短报文全向收发用户机终端，所述的用户机终端包括两套有源天线(含低噪放和功放)、射频切换开关、RDSS射频通道、RDSS基带处理电路、RNSS导航模块以及主控MCU单元。本发明考虑在一些特殊场景(例如飞机的黑匣子、野外人员救生设备、特种行业应用等)，旨在解决北斗用户机的全向北斗卫星信号的收发问题。保证在立体全方位360度情况，北斗卫星信号依然可以进行收发，保证通信链路畅通。

Description

一种北斗短报文全向收发用户机终端
技术领域
本发明涉及北斗二号终端设备领域，特别涉及一种北斗应急终端，是具备北斗二号短报文功能和北斗二号定位功能的全向终端设备。
背景技术
北斗二号卫星导航系统(BD2或Beidou-2)是中国独立开发的全球卫星导航系统。截止2012年底已有14颗卫星服务于亚太地区，包括5颗GEO卫星、5颗IGSO卫星和4颗MEO卫星。
北斗二号卫星导航系统主要提供三大功能：短报文通信；定位导航；授时。
北斗二号终端设备包括船载终端、数传终端、手持终端以及北斗模块等等。之前的北斗用户机大体都采用单一天线作为设计，支持仰角多为上半面球体，符合大部分的场景应用。但在一些特殊场景，例如应用到飞机的黑匣子、野外人员救生设备等时，这样要求北斗用户机设备具备更强的适应性，要能全方位的接收北斗信号，以保证通信链路的畅通。本发明涉及一种北斗应急终端旨在解决北斗用户机的全向北斗卫星信号的收发问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种全新的北斗短报文收发用户机，采用双天线设计、自动检测检测技术、实时切换主天线，保证北斗卫星信号强度，满足特殊场景使用。
本发明的技术方案是：一种北斗短报文全向收发用户机终端，所述的终端包括三套无源天线(含低噪放和功放)、射频切换开关、RDSS射频通道、RDSS基带处理电路、RNSS导航模块以及主控MCU单元。
进一步的，双套无源天线，分别包括S频点无源天线、L频点无源天线、B1L1无源天线、S频点低噪声放大电路、L频点功放和B1L1低噪声放大电路。
进一步的，射频切换开关，包括3个开关，分别切换S频点有源信号、L频点发射信号和B1L1有源信号。
进一步的，RDSS射频通道用于实现RDSS S频点的下变频处理和RDSS L频点上变频处理。
进一步的，RDSS基带处理电路完成两大工作：一、用于实现RDSS S频点信号的信号捕获、跟踪、电文解调工作，输出北斗短报文信息。二、用于RDSS L频点信号的发射电文编码、调制，输入到RDSS射频模块，再经功放和天线发射到卫星。
进一步的，RNSS导航模块，集成了射频和基带功能，直接输出位置、速度和时间信息。
进一步的，RDSS射频通道、RDSS基带电路、RNSS导航模块为复用模块，一方面简化用户终端的设计、节约成本，另一方面也将加快信号切换处理的速度，使得RDSS信号和RNSS信号可以更快的切换。
进一步的，主控MCU用于实时监测当前天线的S频点信号，当发现当前天线信号没有或非常弱时，立刻切换到另外一套天线。
本发明利用双天线实时检测算法，结合RDSS射频通道、RDSS基带电路、RNSS导航模块和主控MCU单元，实现了北斗用户机可全方面360度立体使用问题。可广泛用于飞机黑匣子、野外应急等场景。
附图说明
图1根据本发明的一种北斗短报文全向收发用户机结构示意图
图2根据本发明实施例的射频电子开关切换示意图
图3根据本发明实施例的S频点低噪声放大电路示意图
图4根据本发明实施例的B1L1低噪声放大电路示意图
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预订目的所采取的技术手段及功效，以下集合附图及实施方式、对本发明的具体结构及其功效，详细说明如下。
如图1所示，一种北斗短报文全向收发用户机终端，所述的用户机终端包括S频点无源天线、S低噪放、L频点无源天线、功放、B1L1无源天线、B1L1低噪放、射频电子开关、RDSS射频通道、RDSS基带电路、B1L1导航模块和MCU控制器。
所述的S频点无源天线由两个天线组成。
所述的S频点低噪放由两个低噪放组成。
所述的L频点低噪放由两个低噪放组成。
所述的L频点功放由两个功放组成。
所述的B1L1无源天线由两个天线组成。
所述的B1L1低噪放由两个低噪放组成。
如图2所示，通过“射频电子开关”来切换天线的链路。这里通过检测主天线的S频点的信号强度，当S频点的信号强度为0或者很微弱时，此时主MCU控制单元通过GPIO来控制“射频电子开关”，将天线信号切换到另外一路上。
如图1所示，这里“射频电子开关”包括3路，分别控制S频点、L频点和B1L1频点。
如图3所示，S频点低噪放电路采用三级放大电路，第1级增益约16db，第2级增益约18db，第3级增益约18db，扣除滤波器损耗，总增益约35db左右。
如图4所示，B1L1低噪放电路采用二级放大电路，第1级增益约17db，第2级增益约16db，扣除滤波器损耗，总增益约30db左右。
如图1所示，功放电路，可采用5瓦功放、10瓦功放和30瓦功放电路。考虑电源功耗和发射功率，默认采用10瓦功放电路。
如图1所示，RDSS射频通道、RDSS基带电路和B1L1导航模块为共用电路，通过电子开关来切换到对应的天线上，切换时间非常短，在纳秒级，可以让基带电路迅速跟踪上卫星信号。
综上所述，本发明的北斗短报文全向收发用户机集成了两套有源天线模组、共用射频通道和基带电路，通过射频电子开关以及信号检测算法，实现北斗卫星立体全方位的信号接收和发送，为野外营救、特殊行业应用提供了良好的解决方案。
本发明的上述实施例仅用以说明本发明的原理和结构，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均包含于本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种北斗短报文全向收发用户机终端，所述用户机终端包括三组双套无源天线，分别包含低噪放或功放、射频切换开关、RDSS射频通道、RDSS基带处理电路、RNSS导航模块以及主控MCU单元。
2.如权利要求1所示的一种北斗短报文全向收发用户机终端，其特征在于，射频切换开关由3个独立射频电子开关组成，用于分别切换S频点有源信号、L频点发射信号和B1L1有源信号链路。
3.如权利要求2所示的一种北斗短报文全向收发用户机终端，其特征在于，射频电子开关由一个GPIO管脚进行控制，高电平联通其中一路，低电平联通另外一路。
4.如权利要求1所示的一种北斗短报文全向收发用户机终端，其特征在于，其中三组双套无源天线中S频点天线、S频点低噪放是由两套组成，通过射频电子开关进行切换。
5.如权利要求1所示的一种北斗短报文全向收发用户机终端，其特征在于，其中三组双套无源天线中L频点天线、L频点功放是由两套组成，通过射频电子开关进行切换。
6.如权利要求1所示的一种北斗短报文全向收发用户机终端，其特征在于，其中三组双套无源天线中B1L1频点天线、B1L1频点低噪放是由两套组成，通过射频电子开关进行切换。
7.如权利要求4所示的一种北斗短报文全向收发用户机终端，其特征在于，S频点低噪放由3级放大组成。
8.如权利要求6所示的一种北斗短报文全向收发用户机终端，其特征在于，B1L1低噪放是由2级放大组成。
9.如权利要求1所示的一种北斗短报文全向收发用户机终端，其特征在于，主控MCU单元用于实时监测当前天线的S频点信号，当发现当前天线信号没有或非常弱时，立刻切换到另外一套天线。
10.如权利要求9所示的一种北斗短报文全向收发用户机终端，其特征在于，RDSS射频通道、RDSS基带电路和B1L1导航模块复用。
11.如权利要求5所示的一种北斗短报文全向收发用户机终端，其特征在于，功放电路可采用5瓦功放、10瓦功放或30瓦功放电路。
12.如权利要求11所示的一种北斗短报文全向收发用户机终端，其特征在于，功放电路优先选择10瓦功放方案。
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