CN105137456B - 一种采用二次混频实现同时接收gps l1 信号与北斗b1 信号的前端系统及其工作方法 - Google Patents

一种采用二次混频实现同时接收gps l1 信号与北斗b1 信号的前端系统及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种采用二次混频实现同时接收GPS L1信号与北斗B1信号的前端系统及其工作方法：信号接收端与北斗二代数字中频信号接口之间串联混频器一，所述信号接收端与GPS数字中频信号接口之间依次串联所述混频器一及混频器二。本发明减少了功耗，降低了后端基带信号处理电路复杂度；实现分模式接收，提高定位精度。

Description

一种采用二次混频实现同时接收GPS L1 信号与北斗B1 信号 的前端系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种采用二次混频实现同时接收GPS L1信号与北斗B1信号的前端系统及其工作方法，属于通信领域或卫星导航领域。
背景技术
全球导航卫星系统是利用覆盖全球的空间定位的卫星系统，现已广泛应用于各个领域，并且应用范围仍在不断扩大。当前，在中国范围内使用较为广泛的系统是美国的全球卫星定位导航系统(GPS)和我国自主研发的北斗卫星导航系统(北斗系统)。将北斗系统与GPS组合,研究可以同时接收GPS卫星信号和北斗卫星信号的双模接收机，实现更稳定、更可靠、更安全的高精度定位，实现实时导航定位,是当今研究的热点问题。
现有的双模接收机基本工作原理，大致分为两类：一类是内部含有两个高频的本地振荡器，分别与GPS卫星信号和北斗卫星信号混频，分别产生中频信号，因此，所需芯片面积大，功耗高，电路资源利用率低；另一类是内部有一个高频振荡器，高频振荡器频点在GPS卫星信号和北斗卫星信号载波频率之间，虽然芯片功耗有所降低，但产生的导航中频信号频率不标准，并且电路采样频率过高，不利于后续基带信号处理。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种采用二次混频实现同时接收GPS L1信号与北斗B1信号的前端系统；
本发明还提供了上述前端系统的工作方法。
本发明的技术方案为：
一种采用二次混频实现同时接收GPS L1信号与北斗B1信号的前端系统，信号接收端与北斗二代数字中频信号接口之间串联混频器一，所述信号接收端与GPS数字中频信号接口之间依次串联所述混频器一及混频器二。
根据本发明优选的，所述信号接收端与所述北斗二代数字中频信号接口之间依次串联低噪声放大器、所述混频器一、滤波器一、自动增益中频放大器一、A/D转换器一，所述信号接收端与所述GPS数字中频信号接口之间依次串联所述低噪声放大器、所述混频器一、滤波器二、所述混频器二、滤波器三、自动增益中频放大器二、A/D转换器二，所述混频器一连 接本地振荡器一，所述混频器二连接本地振荡器二。
根据本发明优选的，所述信号接收端用于接收GPS L1波段的射频信号和北斗二代B1波段的射频信号；所述低噪声放大器用于对GPS L1波段的射频信号及北斗二代B1波段的射频信号进行放大处理，得到载波频率为1575.42MHz的GPS L1波段的射频信号和载波频率为1561.098MHz的北斗二代B1波段的射频信号；所述本地振荡器一用于产生本地载波一，所述本地载波一的频率为(1556-1558)MHz；所述混频器一用于对所述本地载波一、载波频率为1575.42MHz的GPS L1波段的射频信号及载波频率为1561.098MHz的北斗二代B1波段的射频信号进行混频处理，得到GPS预中频信号和北斗二代中频信号的混合信号；所述滤波器一用于滤波处理GPS预中频信号和北斗二代中频信号的混合信号，得到北斗二代中频信号；所述自动增益中频放大器一用于放大北斗二代中频信号；所述A/D转换器一用于对北斗二代中频信号进行采样，得到北斗二代数字中频信号；所述北斗二代数字中频信号接口用于接收所述北斗二代数字中频信号；所述滤波器二用于滤波处理GPS预中频信号和北斗二代中频信号的混合信号，得到GPS预中频信号；所述本地振荡器二产生本地载波二，所述本地载波二的频率为(13.322-15.322)MHz；所述混频器二用于对GPS预中频信号及本地载波二混频处理，得到GPS中频信号；所述滤波器三用于对GPS中频信号进行滤波；所述自动增益中频放大器二用于放大经过所述滤波器三滤波后的GPS中频信号；所述A/D转换器二对经过所述自动增益中频放大器二处理后的GPS中频信号进行采样，得到GPS数字中频信号，所述GPS数字中频信号接口用于接收所述GPS数字中频信号。
此处设计的优势在于，所述滤波器一和所述滤波器二通过滤波分别将北斗中频信号和GPS预中频信号单独分离，通过二次混频实现了产生GPS L1数字中频信号与北斗B1数字中频信号。
根据本发明优选的，所述本地载波一的频率为1557MHz。
根据本发明优选的，所述本地载波二的频率为14.322MHz。
上述前端系统的工作方法，具体步骤包括：
(1)所述信号接收端接收GPS L1波段的射频信号和北斗二代B1波段的射频信号；
(2)所述低噪声放大器对步骤(1)接收的GPS L1波段的射频信号及北斗二代B1波段的射频信号进行放大处理，得到载波频率为1575.42MHz的GPS L1波段的射频信号和载波频率为1561.098MHz的北斗二代B1波段的射频信号；
(3)所述本地振荡器一产生本地载波一；
(4)所述混频器一对步骤(3)所述本地载波一与步骤(2)所述载波频率为1575.42MHz 的GPS L1波段的射频信号及载波频率为1561.098MHz的北斗B1波段的射频信号进行混频处理，得到GPS预中频信号和北斗二代中频信号的混合信号；步骤(5)—步骤(7)及步骤(8)—步骤(13)同步进行：
(5)所述滤波器一滤波处理步骤(4)所述GPS预中频信号和北斗二代中频信号的混合信号，得到北斗二代中频信号；
(6)所述自动增益中频放大器一放大步骤(5)所述北斗二代中频信号；
(7)所述A/D转换器一对步骤(6)所述北斗二代中频信号进行采样，得到北斗二代数字中频信号；
(8)所述滤波器二滤波处理步骤(4)所述GPS预中频信号和北斗二代中频信号的混合信号，得到GPS预中频信号；
(9)所述本地振荡器二产生本地载波二；
(10)所述混频器二对步骤(8)所述GPS预中频信号与步骤(9)所述本地载波二混频处理，得到GPS中频信号；
(11)所述滤波器三对步骤(10)所述GPS中频信号进行滤波；
(12)所述自动增益中频放大器二放大步骤(11)滤波后的GPS中频信号；
(13)所述A/D转换器二对步骤(12)处理后的GPS中频信号进行采样，得到GPS数字中频信号。
本发明的有益效果为：
1、本发明采用二次混频接收GPS数字中频信号与北斗二代数字中频信号，减少了功耗，降低了后端基带信号处理电路的复杂度；
2、本发明由本地载波频率混频后得到的中频信号频率为常用的中频频率，兼容现有的后端处理模块，便于后端设计；
3、本发明同时处理GPS L1信号和北斗B1信号，实现分模式形式接收，提高了定位精度。
附图说明：
图1是本发明结构示意图；
其中，1、信号接收端，2、低噪声放大器，3、混频器一，4、本地振荡器一，5、滤波器一，6、自动增益中频放大器一，7、A/D转换器一，8、北斗二代数字中频信号接口，9、滤波器二，10、混频器二，11、本地振荡器二，12、滤波器三，13、自动增益中频放大器二，14、A/D转换器二，15、GPS数字中频信号接口。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步限定，但不限于此。
实施例1
一种采用二次混频实现同时接收GPS L1信号与北斗B1信号的前端系统，信号接收端1与北斗二代数字中频信号接口8之间串联混频器一3，所述信号接收端1与GPS数字中频信号接口15之间依次串联所述混频器一3及混频器二10。
所述信号接收端1与所述北斗二代数字中频信号接口8之间依次串联低噪声放大器2、所述混频器一3、滤波器一5、自动增益中频放大器一6、A/D转换器一7，所述信号接收端1与所述GPS数字中频信号接口15之间依次串联所述低噪声放大器2、所述混频器一3、滤波器二9、所述混频器二10、滤波器三12、自动增益中频放大器二13、A/D转换器二14，所述混频器一3连接本地振荡器一4，所述混频器二10连接本地振荡器二11。
所述信号接收端1用于接收GPS L1波段的射频信号和北斗二代B1波段的射频信号；所述低噪声放大器2用于对GPS L1波段的射频信号及北斗二代B1波段的射频信号进行放大处理，得到载波频率为1575.42MHz的GPS L1波段的射频信号和载波频率为1561.098MHz的北斗二代B1波段的射频信号；所述本地振荡器一4用于产生本地载波一，所述本地载波一的频率为(1556-1558)MHz；所述混频器一3用于对所述本地载波一、载波频率为1575.42MHz的GPS L1波段的射频信号及载波频率为1561.098MHz的北斗二代B1波段的射频信号进行混频处理，得到GPS预中频信号和北斗二代中频信号的混合信号；所述滤波器一5用于滤波处理GPS预中频信号和北斗二代中频信号的混合信号，得到北斗二代中频信号；所述自动增益中频放大器一6用于放大北斗二代中频信号；所述A/D转换器一7用于对北斗二代中频信号进行采样，得到北斗二代数字中频信号；所述北斗二代数字中频信号接口8用于接收所述北斗二代数字中频信号；所述滤波器二9用于滤波处理GPS预中频信号和北斗二代中频信号的混合信号，得到GPS预中频信号；所述本地振荡器二11产生本地载波二，所述本地载波二的频率为(13.322-15.322)MHz；所述混频器二10用于对GPS预中频信号及本地载波二混频处理，得到GPS中频信号；所述滤波器三12用于对GPS中频信号进行滤波；所述自动增益中频放大器二13用于放大经过所述滤波器三12滤波后的GPS中频信号；所述A/D转换器二14对经过所述自动增益中频放大器二13处理后的GPS中频信号进行采样，得到GPS数字中频信号，所述GPS数字中频信号接口15用于接收所述GPS数字中频信号。
此处设计的优势在于，所述滤波器一5和所述滤波器二9通过滤波分别将北斗中频信号和GPS预中频信号单独分离，通过二次混频实现了产生GPS L1数字中频信号与北斗B1数字中频信号。
实施例2
根据实施例1所述的前端系统，其区别在于，所述本地载波一的频率为1556MHz；所述本地载波二的频率为13.322MHz。
实施例3
根据实施例1所述的前端系统，其区别在于，所述本地载波一的频率为1558MHz；所述本地载波二的频率为15.322MHz。
实施例4
实施例1-3所述的前端系统的工作方法，具体步骤包括：
(1)所述信号接收端1接收GPS L1波段的射频信号和北斗二代B1波段的射频信号；
(2)所述低噪声放大器2对步骤(1)接收的GPS L1波段的射频信号及北斗二代B1波段的射频信号进行放大处理，得到载波频率为1575.42MHz的GPS L1波段的射频信号和载波频率为1561.098MHz的北斗二代B1波段的射频信号；
(3)所述本地振荡器一4产生本地载波一；
(4)所述混频器一3对步骤(3)所述本地载波一与步骤(2)所述载波频率为1575.42MHz的GPS L1波段的射频信号及载波频率为1561.098MHz的北斗B1波段的射频信号进行混频处理，得到GPS预中频信号和北斗二代中频信号的混合信号；步骤(5)—步骤(7)及步骤(8)—步骤(13)同步进行：
(5)所述滤波器一5滤波处理步骤(4)所述GPS预中频信号和北斗二代中频信号的混合信号，得到北斗二代中频信号；
(6)所述自动增益中频放大器一6放大步骤(5)所述北斗二代中频信号；
(7)所述A/D转换器一7对步骤(6)所述北斗二代中频信号进行采样，得到北斗二代数字中频信号；
(8)所述滤波器二9滤波处理步骤(4)所述GPS预中频信号和北斗二代中频信号的混合信号，得到GPS预中频信号；
(9)所述本地振荡器二11产生本地载波二；
(10)所述混频器二10对步骤(8)所述GPS预中频信号与步骤(9)所述本地载波二混频处理，得到GPS中频信号；
(11)所述滤波器三12对步骤(10)所述GPS中频信号进行滤波；
(12)所述自动增益中频放大器二13放大步骤(11)滤波后的GPS中频信号；
(13)所述A/D转换器二14对步骤(12)处理后的GPS中频信号进行采样，得到GPS数字中频信号。

Claims (4)

1.一种采用二次混频实现同时接收GPS L1信号与北斗B1信号的前端系统，其特征在于，信号接收端与北斗二代数字中频信号接口之间串联混频器一，所述信号接收端与GPS数字中频信号接口之间依次串联所述混频器一及混频器二；
所述信号接收端与所述北斗二代数字中频信号接口之间依次串联低噪声放大器、所述混频器一、滤波器一、自动增益中频放大器一、A/D转换器一，所述信号接收端与所述GPS数字中频信号接口之间依次串联所述低噪声放大器、所述混频器一、滤波器二、所述混频器二、滤波器三、自动增益中频放大器二、A/D转换器二，所述混频器一连接本地振荡器一，所述混频器二连接本地振荡器二；
所述信号接收端用于接收GPS L1波段的射频信号和北斗二代B1波段的射频信号；所述低噪声放大器用于对GPS L1波段的射频信号及北斗二代B1波段的射频信号进行放大处理，得到载波频率为1575.42MHz的GPS L1波段的射频信号和载波频率为1561.098MHz的北斗二代B1波段的射频信号；所述本地振荡器一用于产生本地载波一，所述本地载波一的频率为1556-1558MHz；所述混频器一用于对所述本地载波一、载波频率为1575.42MHz的GPS L1波段的射频信号及载波频率为1561.098MHz的北斗二代B1波段的射频信号进行混频处理，得到GPS预中频信号和北斗二代中频信号的混合信号；所述滤波器一用于滤波处理GPS预中频信号和北斗二代中频信号的混合信号，得到北斗二代中频信号；所述自动增益中频放大器一用于放大北斗二代中频信号；所述A/D转换器一用于对北斗二代中频信号进行采样，得到北斗二代数字中频信号；所述北斗二代数字中频信号接口用于接收所述北斗二代数字中频信号；所述滤波器二用于滤波处理GPS预中频信号和北斗二代中频信号的混合信号，得到GPS预中频信号；所述本地振荡器二产生本地载波二，所述本地载波二的频率为13.322-15.322MHz；所述混频器二用于对GPS预中频信号及本地载波二混频处理，得到GPS中频信号；所述滤波器三用于对GPS中频信号进行滤波；所述自动增益中频放大器二用于放大经过所述滤波器三滤波后的GPS中频信号；所述A/D转换器二对经过所述自动增益中频放大器二处理后的GPS中频信号进行采样，得到GPS数字中频信号，所述GPS数字中频信号接口用于接收所述GPS数字中频信号。
2.根据权利要求1所述的前端系统，其特征在于，所述本地载波一的频率为1557MHz。
3.根据权利要求1所述的前端系统，其特征在于，所述本地载波二的频率为14.322MHz。
4.权利要求1-3任一所述的前端系统的工作方法，其特征在于，具体步骤包括：
(1)所述信号接收端接收GPS L1波段的射频信号和北斗二代B1波段的射频信号；
(2)所述低噪声放大器对步骤(1)接收的GPS L1波段的射频信号及北斗二代B1波段的射频信号进行放大处理，得到载波频率为1575.42MHz的GPS L1波段的射频信号和载波频率为1561.098MHz的北斗二代B1波段的射频信号；
(3)所述本地振荡器一产生本地载波一；
(4)所述混频器一对步骤(3)所述本地载波一与步骤(2)所述载波频率为1575.42MHz的GPS L1波段的射频信号及载波频率为1561.098MHz的北斗B1波段的射频信号进行混频处理，得到GPS预中频信号和北斗二代中频信号的混合信号；步骤(5)—步骤(7)及步骤(8)—步骤(13)同步进行：
(5)所述滤波器一滤波处理步骤(4)所述GPS预中频信号和北斗二代中频信号的混合信号，得到北斗二代中频信号；
(6)所述自动增益中频放大器一放大步骤(5)所述北斗二代中频信号；
(7)所述A/D转换器一对步骤(6)所述北斗二代中频信号进行采样，得到北斗二代数字中频信号；
(8)所述滤波器二滤波处理步骤(4)所述GPS预中频信号和北斗二代中频信号的混合信号，得到GPS预中频信号；
(9)所述本地振荡器二产生本地载波二；
(10)所述混频器二对步骤(8)所述GPS预中频信号与步骤(9)所述本地载波二混频处理，得到GPS中频信号；
(11)所述滤波器三对步骤(10)所述GPS中频信号进行滤波；
(12)所述自动增益中频放大器二放大步骤(11)滤波后的GPS中频信号；
(13)所述A/D转换器二对步骤(12)处理后的GPS中频信号进行采样，得到GPS数字中频信号。
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