CN110971252A - 卫星导航射频前端电路及时钟电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种卫星导航射频前端电路及时钟电路，该电路包括放大器、第一、第二、第三功分器、第一、第二、第三和第四射频链路，第一射频链路包括第一上变频器和第一MAX2769C芯片，第一MAX2769C芯片用于输出B2a和L5信号；第二射频链路包括第二MAX2769C芯片，第二MAX2769C芯片用于输出G1信号；第三射频链路包括第三和第四MAX2769C芯片，第三MAX2769C芯片用于输出L1信号，第四MAX2769C芯片用于输出B1信号；第四射频链路包括第二上变频器、第五、第六、第七和第八MAX2769C芯片，第五MAX2769C芯片用于输出B3信号，第六MAX2769C芯片用于输出G2信号，第七MAX2769C芯片用于输出B2b信号，第八MAX2769C芯片用于输出L2信号。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中射频前端电路无法实现任一卫星导航频点信号的接收和处理的技术问题。

Description

卫星导航射频前端电路及时钟电路

技术领域

本发明涉及卫星接收机射频电路设计技术领域，尤其涉及一种卫星导航射频前端电路及时钟电路。

背景技术

随着全球定位系统的应用推进，如中国的北斗、美国的GPS、俄罗斯的GLONASS定位系统，卫星导航频点越来越多。传统的卫星接收机受到体积、功耗、价格的原因，其射频前端一般使用专用芯片或者专用电路实现，接收到的卫星导航频点比较固定，无法兼容多种卫星导航系统和定位系统的多频点卫星接收机的需求。

发明内容

本发明提供了一种卫星导航射频前端电路及时钟电路，能够解决现有技术中传统卫星导航射频前端电路无法实现任一卫星导航频点信号的接收和处理的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种卫星导航射频前端电路，卫星导航射频前端电路包括：放大器，放大器用于对天线输入的多路射频信号进行低噪声放大；第一功分器、第二功分器和第三功分器，第一功分器与放大器连接，第二功分器和第三功分器分别与第一功分器连接，第一功分器用于对低噪声放大后的多路射频信号进行一次功率分配后输出至第二功分器和第三功分器；第一射频链路和第二射频链路，第一射频链路和第二射频链路分别与第二功分器连接，第二功分器用于对一次功率分配后的多路射频信号进行二次功率分配并分别输出至第一射频链路和第二射频链路，第一射频链路包括第一上变频器和第一MAX2769C芯片，第一上变频器用于对北斗导航频点B2a信号和GPS导航频点L5信号进行上变频处理，第一MAX2769C芯片用于对上变频处理后的北斗导航频点B2a信号和GPS导航频点L5信号进行下变频处理并输出至数字基带；第二射频链路包括第二MAX2769C芯片，第二MAX2769C芯片用于对GLONASS导航频点G1信号进行下变频处理并输出至数字基带；第三射频链路和第四射频链路，第三射频链路和第四射频链路分别与第三功分器连接，第三功分器用于对一次功率分配后的多路射频信号进行二次功率分配并分别输出至第三射频链路和第四射频链路，第三射频链路包括第三MAX2769C芯片和第四MAX2769C芯片，第三MAX2769C芯片用于对GPS导航频点L1信号进行下变频处理并输出至数字基带，第四MAX2769C芯片用于对北斗导航频点B1信号进行下变频处理并输出至数字基带；第四射频链路包括第二上变频器、第五MAX2769C芯片、第六MAX2769C芯片、第七MAX2769C芯片和第八MAX2769C芯片，第二上变频器用于对北斗导航频点B2b信号、北斗导航频点B3信号、GPS导航频点L2信号以及GLONASS导航频点G2信号进行上变频处理，第五MAX2769C芯片用于对上变频处理后的北斗导航频点B3信号进行下变频处理并输出至数字基带，第六MAX2769C芯片用于对上变频处理后的GLONASS导航频点G2信号进行下变频处理并输出至数字基带，第七MAX2769C芯片用于对上变频处理后的北斗导航频点B2b信号进行下变频处理并输出至数字基带，第八MAX2769C芯片用于对上变频处理后的GPS导航频点L2信号进行下变频处理并输出至数字基带。

进一步地，第一射频链路还包括第一射频衰减器、第一声表面滤波器、第二射频衰减器、第一MAX2769C低噪声放大器、第一平衡-不平衡变换器和第二平衡-不平衡变换器，第一射频衰减器、第一声表面滤波器、第二射频衰减器、第一MAX2769C低噪声放大器、第一平衡-不平衡变换器、第一上变频器、第二平衡-不平衡变换器以及第一MAX2769C芯片依次串联连接，第一射频衰减器和第二射频衰减器用于对进入第一射频链路的射频信号的功率进行衰减，第一声表面滤波器用于对射频信号进行滤波，第一MAX2769C低噪声放大器用于对射频信号进行功率放大，第一平衡-不平衡变换器和第二平衡-不平衡变换器用于将单端射频信号转换为差分射频信号。

进一步地，第二射频链路还包括第三射频衰减器、第二声表面滤波器、第四射频衰减器和第二MAX2769C低噪声放大器，第三射频衰减器、第二声表面滤波器、第四射频衰减器、第二MAX2769C低噪声放大器以及第二MAX2769C芯片依次串联连接，第三射频衰减器和第四射频衰减器用于对进入第二射频链路的射频信号的功率进行衰减，第二声表面滤波器用于对射频信号进行滤波，第二MAX2769C低噪声放大器用于对射频信号进行功率放大。

进一步地，第三射频链路还包括第五射频衰减器、第三声表面滤波器、第六射频衰减器和第三MAX2769C低噪声放大器，第五射频衰减器、第三声表面滤波器、第六射频衰减器和第三MAX2769C低噪声放大器依次串联连接，第三MAX2769C芯片和第四MAX2769C芯片并联连接后与第三MAX2769C低噪声放大器串联连接，第五射频衰减器和第六射频衰减器用于对进入第三射频链路的射频信号的功率进行衰减，第三声表面滤波器用于对射频信号进行滤波，第三MAX2769C低噪声放大器用于对射频信号进行功率放大。

进一步地，第四射频链路还包括第三平衡-不平衡变换器、宽带声表面滤波器、第四平衡-不平衡变换器、第四MAX2769C低噪声放大器、第五平衡-不平衡变换器、第六平衡-不平衡变换器、第四功分器、第五功分器、第六功分器、第一射频支路、第二射频支路、第三射频支路和第四射频支路，第一射频支路包括第五MAX2769C芯片，第二射频支路包括第六MAX2769C芯片，第三射频支路包括第七MAX2769C芯片，第四射频支路包括第八MAX2769C芯片，第三平衡-不平衡变换器、宽带声表面滤波器、第四平衡-不平衡变换器、第四MAX2769C低噪声放大器、第五平衡-不平衡变换器、第二上变频器、第六平衡-不平衡变换器和第四功分器依次串联连接，第四功分器用于对二次功率分配后的多路射频信号进行三次功率分配并输出至第五功分器和第六功分器，第五功分器用于对三次功率分配后的多路射频信号进行四次功率分配并输出至第一射频支路和第二射频支路，第六功分器用于对三次功率分配后的多路射频信号进行四次功率分配并输出至第三射频支路和第四射频支路，第三平衡-不平衡变换器、第四平衡-不平衡变换器、第五平衡-不平衡变换器和第六平衡-不平衡变换器均用于将进入第四射频链路的单端射频信号转换为差分射频信号，宽带声表面滤波器用于对射频信号进行滤波，第四MAX2769C低噪声放大器用于对射频信号进行功率放大。

进一步地，第一射频支路还包括第七射频衰减器、第四声表面滤波器和第八射频衰减器，第七射频衰减器、第四声表面滤波器、第八射频衰减器和第五MAX2769C芯片依次串联连接，第七射频衰减器和第八射频衰减器用于对进入第一射频支路的射频信号的功率进行衰减，第四声表面滤波器用于对射频信号进行滤波。

进一步地，第二射频支路还包括第九射频衰减器、第五声表面滤波器和第十射频衰减器，第九射频衰减器、第五声表面滤波器、第十射频衰减器和第六MAX2769C芯片依次串联连接，第九射频衰减器和第十射频衰减器用于对进入第二射频支路的射频信号的功率进行衰减，第五声表面滤波器用于对射频信号进行滤波。

进一步地，第三射频支路还包括第十一射频衰减器、第六声表面滤波器和第十二射频衰减器，第十一射频衰减器、第六声表面滤波器、第十二射频衰减器和第七MAX2769C芯片依次串联连接，第十一射频衰减器和第十二射频衰减器用于对进入第三射频支路的射频信号的功率进行衰减，第六声表面滤波器用于对射频信号进行滤波。

进一步地，第四射频支路还包括第十三射频衰减器、第七声表面滤波器和第十四射频衰减器，第十三射频衰减器、第七声表面滤波器、第十四射频衰减器和第八MAX2769C芯片依次串联连接，第十三射频衰减器和第十四射频衰减器用于对进入第四射频支路的射频信号的功率进行衰减，第七声表面滤波器用于对射频信号进行滤波。

根据本发明的又一方面，提供了一种用于卫星导航射频前端电路的时钟电路，卫星导航射频前端电路为如上所述的卫星导航射频前端电路，时钟电路包括DA调节模块、压控温补晶振、低抖动驱动模块、第一锁相环、第二锁相环、第七平衡-不平衡变换器和第八平衡-不平衡变换器，DA调节模块、压控温补晶振、低抖动驱动模块以及多个MAX2769C芯片依次串联连接，低抖动驱动模块、第一锁相环和第七平衡-不平衡变换器串联连接以输出用于第一上变频器的LO1本振信号，低抖动驱动模块、第二锁相环和第八平衡-不平衡变换器串联连接以输出用于第二上变频器的LO2本振信号。

应用本发明的技术方案，XXX。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的具体实施例提供的卫星导航射频前端电路的原理框图；

图2示出了根据本发明的具体实施例提供的第一射频链路的结构框图；

图3示出了根据本发明的具体实施例提供的第二射频链路的结构框图；

图4示出了根据本发明的具体实施例提供的第三射频链路的结构框图；

图5示出了根据本发明的具体实施例提供的第一射频支路、第二射频支路、第三射频支路和第四射频支路的结构框图；

图6示出了根据本发明的具体实施例提供的用于卫星导航射频前端电路的时钟电路的原理框图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、放大器；20、第一功分器；30、第二功分器；40、第三功分器；50、第一射频链路；51、第一上变频器；52、第一MAX2769C芯片；53、第一射频衰减器；54、第一声表面滤波器；55、第二射频衰减器；56、第一MAX2769C低噪声放大器；57、第一平衡-不平衡变换器；58、第二平衡-不平衡变换器；60、第二射频链路；61、第二MAX2769C芯片；62、第三射频衰减器；63、第二声表面滤波器；64、第四射频衰减器；65、第二MAX2769C低噪声放大器；70、第三射频链路；71、第三MAX2769C芯片；72、第四MAX2769C芯片；73、第五射频衰减器；74、第三声表面滤波器；75、第六射频衰减器；76、第三MAX2769C低噪声放大器；80、第四射频链路；801、第二上变频器；第800a、五MAX2769C芯片；800b、第六MAX2769C芯片；800c、第七MAX2769C芯片；800d、第八MAX2769C芯片；802、第三平衡-不平衡变换器；803、宽带声表面滤波器；804、第四平衡-不平衡变换器；805、第四MAX2769C低噪声放大器；806、第五平衡-不平衡变换器；807、第六平衡-不平衡变换器；808、第四功分器；809、第五功分器；810、第六功分器；811、第一射频支路；811a、第七射频衰减器；811b、第四声表面滤波器；811c、第八射频衰减器；812、第二射频支路；812a、第九射频衰减器；812b、第五声表面滤波器；812c、第十射频衰减器；813、第三射频支路；813a、第十一射频衰减器；813b、第六声表面滤波器；813c、第十二射频衰减器；814、第四射频支路；814a、第十三射频衰减器；814b、第七声表面滤波器；814c、第十四射频衰减器；100、DA调节模块；200、压控温补晶振；300、低抖动驱动模块；400、第一锁相环；500、第二锁相环；600、第七平衡-不平衡变换器；700、第八平衡-不平衡变换器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了一种卫星导航射频前端电路，该卫星导航射频前端电路包括放大器10、第一功分器20、第二功分器30、第三功分器40、第一射频链路50、第二射频链路60、第三射频链路70和第四射频链路80，放大器10用于对天线输入的多路射频信号进行低噪声放大，第一功分器20与放大器10连接，第二功分器30和第三功分器40分别与第一功分器20连接，第一功分器20用于对低噪声放大后的多路射频信号进行一次功率分配后输出至第二功分器30和第三功分器40，第一射频链路50和第二射频链路60分别与第二功分器30连接，第二功分器30用于对一次功率分配后的多路射频信号进行二次功率分配并分别输出至第一射频链路50和第二射频链路60，第一射频链路50包括第一上变频器51和第一MAX2769C芯片52，第一上变频器51用于对北斗导航频点B2a信号和GPS导航频点L5信号进行上变频处理，第一MAX2769C芯片52用于对上变频处理后的北斗导航频点B2a信号和GPS导航频点L5信号进行下变频处理并输出至数字基带；第二射频链路60包括第二MAX2769C芯片61，第二MAX2769C芯片61用于对GLONASS导航频点G1信号进行下变频处理并输出至数字基带，第三射频链路70和第四射频链路80分别与第三功分器40连接，第三功分器40用于对一次功率分配后的多路射频信号进行二次功率分配并分别输出至第三射频链路70和第四射频链路80，第三射频链路70包括第三MAX2769C芯片71和第四MAX2769C芯片72，第三MAX2769C芯片71用于对GPS导航频点L1信号进行下变频处理并输出至数字基带，第四MAX2769C芯片72用于对北斗导航频点B1信号进行下变频处理并输出至数字基带；第四射频链路80包括第二上变频器801、第五MAX2769C芯片800a、第六MAX2769C芯片800b、第七MAX2769C芯片800c和第八MAX2769C芯片800d，第二上变频器801用于对北斗导航频点B2b信号、北斗导航频点B3信号、GPS导航频点L2信号以及GLONASS导航频点G2信号进行上变频处理，第五MAX2769C芯片800a用于对上变频处理后的北斗导航频点B3信号进行下变频处理并输出至数字基带，第六MAX2769C芯片800b用于对上变频处理后的GLONASS导航频点G2信号进行下变频处理并输出至数字基带，第七MAX2769C芯片800c用于对上变频处理后的北斗导航频点B2b信号进行下变频处理并输出至数字基带，第八MAX2769C芯片800d用于对上变频处理后的GPS导航频点L2信号进行下变频处理并输出至数字基带。

应用此种配置方式，提供了一种卫星导航射频前端电路，该射频前端电路中的主要元器件为MAX2769C，其特点是功耗低、体积小、价格低，是一款为卫星导航终端设备使用的射频芯片，该器件的频率范围为1530MHz至1630MHz，主要应用于GPS L1和GLONASS G1频段，而导航频点覆盖范围宽：1.1GHz至1.6GHz，为了适用上述频率大带宽，本发明使用了上变频电路，将B2a 1176.45MHz、B2b 1207.14MHz、B3:1268.52Mhz、L2 1227.60MHz、L51176.45MHz、G2 1246MHz频段上变频至1550MHz至1610MHz范围，然后再利用MAX2769C进行下变频处理。此种方式使得卫星导航射频前端电路能够接收全球三大卫星导航系统几乎所有频点信号，且体积小、功耗低、价格低廉，使得卫星导航接收机不再受到射频硬件的限制，只需要更改软件即可实现任一导航频点信号的接收和处理。

具体地，在本发明中，中国的北斗、美国的GPS、俄罗斯的GLONASS定位系统是全球最主要的三大卫星定位系统，其导航频点数量多，且各个频点的信号带宽不同，如北斗导航频点一般包括B1 1561.098MHz、B2a 1176.45MHz、B2b 1207.14MHz、B3 1268.52MHz，GPS导航频点一般包括L1 1575.42MHz、L2 1227.60MHz、L5 1176.45MHz，GLONASS导航频点一般包括G1 1602MHz、G2 1246MHz。然而，MAX2769C芯片滤波器带宽最大只有9MHz，所以对于信号带宽小于10MHz的窄带卫星导航信号，如北斗的B1、GPS的L1、GLONASS的G1信号，可以直接将信号一次下变频为I支路实信号提供给数字基带使用。对于信号带宽大于10MHz的宽带卫星导航信号，如北斗的B3频点信号、B2a频点信号、GPS的L2频点信号等，其带宽均为20Mhz，可以使用MAX2769C将信号转换为I、Q双路复信号提高给数字基带使用。

如图1所示，根据本发明的具体实施例提供了卫星导航射频前端电路的原理框图，因为下变频芯片MAX2769C输入信号的范围为1530MHz至1630MHz，主要用来处理GPS、GLONASS高频段导航信号，而对于1.1GHz至1.3GHz内的导航信号无法直接处理，所以首先对三大导航系统共9个频点按照频率进行分组，1.1GHz至1.2GHz为一组、1.2GHz至1.3GHz为一组、1.5GHz至1.6GHz为一组，共三组频率信号。

GPS导航频点L5和北斗导航频点B2a均为1176.45MHz，可以使用第一射频链路，首先使用上变频电路对信号进行上变频处理，本振信号设计为380MHz，上变频后的频率为1556.45MHz，然后输入给MAX2769C进行下变频处理，由于信号带宽为20MHz，使用I、Q复信号输出。

作为本发明的一个具体实施例，如图2所示，为了实现GPS导航频点L5和北斗导航频点B2a信号的输出，可将第一射频链路50配置为还包括第一射频衰减器53、第一声表面滤波器54、第二射频衰减器55、第一MAX2769C低噪声放大器56、第一平衡-不平衡变换器57和第二平衡-不平衡变换器58，第一射频衰减器53、第一声表面滤波器54、第二射频衰减器55、第一MAX2769C低噪声放大器56、第一平衡-不平衡变换器57、第一上变频器51、第二平衡-不平衡变换器58以及第一MAX2769C芯片52依次串联连接，第一射频衰减器53和第二射频衰减器55用于对进入第一射频链路50的射频信号的功率进行衰减，第一声表面滤波器54用于对射频信号进行滤波，第一MAX2769C低噪声放大器56用于对射频信号进行功率放大，第一平衡-不平衡变换器57和第二平衡-不平衡变换器58用于将单端射频信号转换为差分射频信号。

GLONASS导航频点G1单独使用第二射频链路，利用MAX2769C进行下变频处理。作为本发明的一个具体实施例，如图3所示，为了实现GLONASS导航频点G1信号的输出，可将第二射频链路60配置为还包括第三射频衰减器62、第二声表面滤波器63、第四射频衰减器64和第二MAX2769C低噪声放大器65，第三射频衰减器62、第二声表面滤波器63、第四射频衰减器64、第二MAX2769C低噪声放大器65以及第二MAX2769C芯片61依次串联连接，第三射频衰减器62和第四射频衰减器64用于对进入第二射频链路60的射频信号的功率进行衰减，第二声表面滤波器63用于对射频信号进行滤波，第二MAX2769C低噪声放大器65用于对射频信号进行功率放大。

GPS导航频点L1和北斗导航频点B1的频点接近，可单独使用第三射频链路进行处理，然后分别利用MAX2769C进行下变频处理。作为本发明的一个具体实施例，如图4所示，为了实现GPS导航频点L1和北斗导航频点B1的信号输出，可将第三射频链路70配置为还包括第五射频衰减器73、第三声表面滤波器74、第六射频衰减器75和第三MAX2769C低噪声放大器76，第五射频衰减器73、第三声表面滤波器74、第六射频衰减器75和第三MAX2769C低噪声放大器76依次串联连接，第三MAX2769C芯片71和第四MAX2769C芯片72并联连接后与第三MAX2769C低噪声放大器76串联连接，第五射频衰减器73和第六射频衰减器75用于对进入第三射频链路70的射频信号的功率进行衰减，第三声表面滤波器74用于对射频信号进行滤波，第三MAX2769C低噪声放大器76用于对射频信号进行功率放大。

进一步地，在本发明中，GPS导航频段L2、北斗导航频点B2b、北斗导航频点B3和GLONASS导航频点G2均为1.2GHz至1.3GHz，可以使用第四射频链路同时对四种信号进行上变频处理，本振信号设计为340MHz，上变频后的频率为L2 1567.60MHz、B2b 1547MHz、B31608.52MHz、G2 1586MHz，全部转换为MAX3769C使用的频率，然后输入给MAX2769C进行下变频处理。上述四个频点信号，信号带宽小于10MHz的信号，可以直接利用MAX2769C将信号一次下变频为I支路实信号提供给数字基带使用；对于信号带宽大于10MHz的宽带信号，可以使用MAX2769C将信号下变频为I、Q双路复信号提高给数字基带使用。

作为本发明的一个具体实施例，如图5所示，为了实现GPS导航频段L2、北斗导航频点B2b、北斗导航频点B3和GLONASS导航频点G2信号的输出，可将第四射频链路80配置为还包括第三平衡-不平衡变换器802、宽带声表面滤波器803、第四平衡-不平衡变换器804、第四MAX2769C低噪声放大器805、第五平衡-不平衡变换器806、第六平衡-不平衡变换器807、第四功分器808、第五功分器809、第六功分器810、第一射频支路811、第二射频支路812、第三射频支路813和第四射频支路814，第一射频支路811包括第五MAX2769C芯片800a，第二射频支路812包括第六MAX2769C芯片800b，第三射频支路813包括第七MAX2769C芯片800c，第四射频支路814包括第八MAX2769C芯片800d，第三平衡-不平衡变换器802、宽带声表面滤波器803、第四平衡-不平衡变换器804、第四MAX2769C低噪声放大器805、第五平衡-不平衡变换器806、第二上变频器801、第六平衡-不平衡变换器807和第四功分器808依次串联连接，第四功分器808用于对二次功率分配后的多路射频信号进行三次功率分配并输出至第五功分器809和第六功分器810，第五功分器809用于对三次功率分配后的多路射频信号进行四次功率分配并输出至第一射频支路811和第二射频支路812，第六功分器810用于对三次功率分配后的多路射频信号进行四次功率分配并输出至第三射频支路813和第四射频支路814，第三平衡-不平衡变换器802、第四平衡-不平衡变换器804、第五平衡-不平衡变换器806和第六平衡-不平衡变换器807均用于将进入第四射频链路80的单端射频信号转换为差分射频信号，宽带声表面滤波器803用于对射频信号进行滤波，第四MAX2769C低噪声放大器805用于对射频信号进行功率放大。

进一步地，为了提高北斗导航频点B3信号的输出质量，如图5所示，可将第一射频支路811配置为还包括第七射频衰减器811a、第四声表面滤波器811b和第八射频衰减器811c，第七射频衰减器811a、第四声表面滤波器811b、第八射频衰减器811c和第五MAX2769C芯片800a依次串联连接，第七射频衰减器811a和第八射频衰减器811c用于对进入第一射频支路811的射频信号的功率进行衰减，第四声表面滤波器811b用于对射频信号进行滤波。

为了提高GLONASS导航频点G2信号的输出质量，如图5所示，第二射频支路812还包括第九射频衰减器812a、第五声表面滤波器812b和第十射频衰减器812c，第九射频衰减器812a、第五声表面滤波器812b、第十射频衰减器812c和第六MAX2769C芯片800b依次串联连接，第九射频衰减器812a和第十射频衰减器812c用于对进入第二射频支路812的射频信号的功率进行衰减，第五声表面滤波器812b用于对射频信号进行滤波。

为了提高北斗导航频点B2b信号的输出质量，如图5所示，第三射频支路813还包括第十一射频衰减器813a、第六声表面滤波器813b和第十二射频衰减器813c，第十一射频衰减器813a、第六声表面滤波器813b、第十二射频衰减器813c和第七MAX2769C芯片800c依次串联连接，第十一射频衰减器813a和第十二射频衰减器813c用于对进入第三射频支路813的射频信号的功率进行衰减，第六声表面滤波器813b用于对射频信号进行滤波。

为了提高GPS导航频点L2信号的输出质量，如图5所示，第四射频支路814还包括第十三射频衰减器814a、第七声表面滤波器814b和第十四射频衰减器814c，第十三射频衰减器814a、第七声表面滤波器814b、第十四射频衰减器814c和第八MAX2769C芯片800d依次串联连接，第十三射频衰减器814a和第十四射频衰减器814c用于对进入第四射频支路814的射频信号的功率进行衰减，第七声表面滤波器814b用于对射频信号进行滤波。

根据本发明的另一方面，如图6所示，提供了一种用于卫星导航射频前端电路的时钟电路，该卫星导航射频前端电路为如上所述的卫星导航射频前端电路，时钟电路包括DA调节模块100、压控温补晶振200、低抖动驱动模块300、第一锁相环400、第二锁相环500、第七平衡-不平衡变换器600和第八平衡-不平衡变换器700，DA调节模块100、压控温补晶振200、低抖动驱动模块300以及多个MAX2769C芯片依次串联连接，低抖动驱动模块300、第一锁相环400和第七平衡-不平衡变换器600串联连接以输出用于第一上变频器51的LO1本振信号，低抖动驱动模块300、第二锁相环500和第八平衡-不平衡变换器700串联连接以输出用于第二上变频器801的LO2本振信号。

在此种配置方式下，通过使用两个低功耗锁相环ADF4360-8，一个输出380MHz，另一个输出340MHz，输出都采用balun形式，以提高输出功率。采用了压控温补晶振为射频电路提高时钟源，考虑到晶振老化或者焊接过程中将导致晶振频率偏移现象，对晶振压控端加入了DA调节电路，使得晶振的准确度可以长期保持在0.1ppm以内，保证了射频电路输出信号中心频点稳定。

为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1至图6对本发明所提供的卫星导航射频前端电路进行详细说明。

如图1至图6所示，根据本发明的具体实施例提供了一种卫星导航射频前端电路，该射频导航电路包括放大器10、第一功分器20、第二功分器30、第三功分器40、第一射频链路50、第二射频链路60、第三射频链路70和第四射频链路80，第一功分器20与放大器10连接，第二功分器30和第三功分器40分别与第一功分器20连接，第一功分器20用于对低噪声放大后的多路射频信号进行一次功率分配后输出至第二功分器30和第三功分器40，第一射频链路50和第二射频链路60分别与第二功分器30连接，第二功分器30用于对一次功率分配后的多路射频信号进行二次功率分配并分别输出至第一射频链路50和第二射频链路60，第三功分器40用于对一次功率分配后的多路射频信号进行二次功率分配并分别输出至第三射频链路70和第四射频链路80。

第一射频链路50包括第一上变频器51、第一MAX2769C芯片52、第一射频衰减器53、第一声表面滤波器54、第二射频衰减器55、第一MAX2769C低噪声放大器56、第一平衡-不平衡变换器57和第二平衡-不平衡变换器58，第一射频衰减器53、第一声表面滤波器54、第二射频衰减器55、第一MAX2769C低噪声放大器56、第一平衡-不平衡变换器57、第一上变频器51、第二平衡-不平衡变换器58以及第一MAX2769C芯片52依次串联连接，第一射频衰减器53和第二射频衰减器55用于对进入第一射频链路50的射频信号的功率进行衰减，第一声表面滤波器54用于对射频信号进行滤波，第一MAX2769C低噪声放大器56用于对射频信号进行功率放大，第一平衡-不平衡变换器57和第二平衡-不平衡变换器58用于将单端射频信号转换为差分射频信号。

第二射频链路60包括第二MAX2769C芯片61、第三射频衰减器62、第二声表面滤波器63、第四射频衰减器64和第二MAX2769C低噪声放大器65，第三射频衰减器62、第二声表面滤波器63、第四射频衰减器64、第二MAX2769C低噪声放大器65以及第二MAX2769C芯片61依次串联连接，第三射频衰减器62和第四射频衰减器64用于对进入第二射频链路60的射频信号的功率进行衰减，第二声表面滤波器63用于对射频信号进行滤波，第二MAX2769C低噪声放大器65用于对射频信号进行功率放大。

第三射频链路70包括第三MAX2769C芯片71、第四MAX2769C芯片72、第五射频衰减器73、第三声表面滤波器74、第六射频衰减器75和第三MAX2769C低噪声放大器76，第五射频衰减器73、第三声表面滤波器74、第六射频衰减器75和第三MAX2769C低噪声放大器76依次串联连接，第三MAX2769C芯片71和第四MAX2769C芯片72并联连接后与第三MAX2769C低噪声放大器76串联连接，第五射频衰减器73和第六射频衰减器75用于对进入第三射频链路70的射频信号的功率进行衰减，第三声表面滤波器74用于对射频信号进行滤波，第三MAX2769C低噪声放大器76用于对射频信号进行功率放大。

第四射频链路80包括第二上变频器801、第三平衡-不平衡变换器802、宽带声表面滤波器803、第四平衡-不平衡变换器804、第四MAX2769C低噪声放大器805、第五平衡-不平衡变换器806、第六平衡-不平衡变换器807、第四功分器808、第五功分器809、第六功分器810、第一射频支路811、第二射频支路812、第三射频支路813和第四射频支路814，第一射频支路811包括第五MAX2769C芯片800a，第二射频支路812包括第六MAX2769C芯片800b，第三射频支路813包括第七MAX2769C芯片800c，第四射频支路814包括第八MAX2769C芯片800d，第三平衡-不平衡变换器802、宽带声表面滤波器803、第四平衡-不平衡变换器804、第四MAX2769C低噪声放大器805、第五平衡-不平衡变换器806、第二上变频器801、第六平衡-不平衡变换器807和第四功分器808依次串联连接，第四功分器808用于对二次功率分配后的多路射频信号进行三次功率分配并输出至第五功分器809和第六功分器810，第五功分器809用于对三次功率分配后的多路射频信号进行四次功率分配并输出至第一射频支路811和第二射频支路812，第六功分器810用于对三次功率分配后的多路射频信号进行四次功率分配并输出至第三射频支路813和第四射频支路814。

在本实施例中，上述导航信号由天线输入，为了弥补链路增益和噪声系数，第一级使用了一片功耗低的低噪声放大器SGL0622Z，该低噪声放大器能够实现信号的低噪声放大，提供信号增益、且保证了整个射频链路的噪声系数不受损失，其特点是功耗低、体积小、放大倍数大、噪声系数小。在射频通道中，为了提供合理的增益，在不再增加有源器件的情况下，利用MAX2769C内部自带的低噪声放大器进行放大，每个频点设计射频链路增益大于100dB，自动增益控制范围55dB至59dB，噪声系数不大于2dB。

此外，在本实施例中，使用了六个PD0922J5050S2功分器，该功分器为1分2射频功率分配器，其特点是体积小、频率范围宽，将射频信号进行功率分配给后级射频链路使用，功分器不能对频段预选。使用了七个声表面滤波器(SAW)，声表面滤波器主要用来在射频端对信号进行带同滤波，选择出要处理的频段信号，其特点是体积小、滤波矩形系数好。使用了十四个射频衰减器(PI衰)，射频衰减器由三只电阻构成，对射频信号功率进行衰减，本电路中的射频衰减器主要是起到调节射频链路增益和电路匹配的作用。使用了一个宽带声表面滤波器(SAW)，在本电路中利用该器件对宽频段信号先进行预选，然后利用窄带声表滤波器选择出所需的信号频段。使用了两个上变频器LT5560，其用于将信号进行频段变换，但信号内容保持不变，该芯片特点是功耗低、体积小、有源变频器不损失信号功率且具有一定信号增益。使用了多个平衡-不平衡变换器(BaLun)，其主要将单端信号转换为差分信号，差分信号的抗干扰能力更强。使用了八个低功耗射频芯片Max2769，Maxim公司低功耗射、小体积射频芯片MAX2769C主要用来对GPS L1、GLONASS G1频段导航信号进行下变频处理，本电路提出了利用上变频设计方案，拓展了MAX2769C的频段处理范围。

本实施例提供的卫星导航射频前端电路的功耗极低，功耗仅有762mW，供电电压为3V，工作电流为254mA。有源器件使用情况(见表1)：使用了八片MAX2769C作为下变频芯片，每片工作电流25mA，共200mA；使用一片低噪声放大器SGL0622z，工作电流为9mA；两片混频器LT5560作为电路的上变频使用，每片工作电流10mA，共20mA；选用两片锁相环，作为上变频的2路本振信号使用，每片工作电流25mA，共50mA。考虑到小型化，电路中利用频点归类设计和芯片选型，电路板布局面积仅有58mm×25mm。

表1

综上所述，本发明针对卫星导航接收机小体积、低功耗、频点多等需求，利用Maxim公司低功耗射频芯片MAX2769C作为本电路下变频芯片，设计了一款包含三个导航系统、共九个频点的全频点射频电路，满足了目前全球导航卫星频点的大部分需求，且具备占用体积小，功耗低、低成本、通用化等特点。该卫星导航射频前端电路使用了功率分配器、滤波器、衰减器、MAX269C下变频器件、混频器和锁相环对电路进行设计，采用了合理的射频电路构架，尽可能减少有源器件的使用，极大地降低了整个电路功耗，使得卫星导航接收机不在受到射频硬件的限制，只需要更改软件即可实现任一导航频点接收。此外，该卫星导航射频前端电路中采用了压控温补晶振为射频电路提高时钟源，考虑到晶振老化或者焊接过程中将导致晶振频率偏移现象，对晶振压控端加入了DA调节电路，保证了射频电路输出信号中心频点稳定。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卫星导航射频前端电路，其特征在于，所述卫星导航射频前端电路包括：

放大器(10)，所述放大器(10)用于对天线输入的多路射频信号进行低噪声放大；

第一功分器(20)、第二功分器(30)和第三功分器(40)，所述第一功分器(20)与所述放大器(10)连接，所述第二功分器(30)和所述第三功分器(40)分别与所述第一功分器(20)连接，所述第一功分器(20)用于对低噪声放大后的多路射频信号进行一次功率分配后输出至所述第二功分器(30)和所述第三功分器(40)；

第一射频链路(50)和第二射频链路(60)，所述第一射频链路(50)和所述第二射频链路(60)分别与所述第二功分器(30)连接，所述第二功分器(30)用于对一次功率分配后的所述多路射频信号进行二次功率分配并分别输出至所述第一射频链路(50)和所述第二射频链路(60)，所述第一射频链路(50)包括第一上变频器(51)和第一MAX2769C芯片(52)，所述第一上变频器(51)用于对北斗导航频点B2a信号和GPS导航频点L5信号进行上变频处理，所述第一MAX2769C芯片(52)用于对上变频处理后的北斗导航频点B2a信号和GPS导航频点L5信号进行下变频处理并输出至数字基带；所述第二射频链路(60)包括第二MAX2769C芯片(61)，所述第二MAX2769C芯片(61)用于对GLONASS导航频点G1信号进行下变频处理并输出至数字基带；

第三射频链路(70)和第四射频链路(80)，所述第三射频链路(70)和所述第四射频链路(80)分别与所述第三功分器(40)连接，所述第三功分器(40)用于对一次功率分配后的所述多路射频信号进行二次功率分配并分别输出至所述第三射频链路(70)和所述第四射频链路(80)，所述第三射频链路(70)包括第三MAX2769C芯片(71)和第四MAX2769C芯片(72)，所述第三MAX2769C芯片(71)用于对GPS导航频点L1信号进行下变频处理并输出至数字基带，所述第四MAX2769C芯片(72)用于对北斗导航频点B1信号进行下变频处理并输出至数字基带；所述第四射频链路(80)包括第二上变频器(801)、第五MAX2769C芯片(800a)、第六MAX2769C芯片(800b)、第七MAX2769C芯片(800c)和第八MAX2769C芯片(800d)，所述第二上变频器(801)用于对北斗导航频点B2b信号、北斗导航频点B3信号、GPS导航频点L2信号以及GLONASS导航频点G2信号进行上变频处理，所述第五MAX2769C芯片(800a)用于对上变频处理后的北斗导航频点B3信号进行下变频处理并输出至数字基带，所述第六MAX2769C芯片(800b)用于对上变频处理后的GLONASS导航频点G2信号进行下变频处理并输出至数字基带，所述第七MAX2769C芯片(800c)用于对上变频处理后的北斗导航频点B2b信号进行下变频处理并输出至数字基带，所述第八MAX2769C芯片(800d)用于对上变频处理后的GPS导航频点L2信号进行下变频处理并输出至数字基带。

2.根据权利要求1所述的卫星导航射频前端电路，其特征在于，所述第一射频链路(50)还包括第一射频衰减器(53)、第一声表面滤波器(54)、第二射频衰减器(55)、第一MAX2769C低噪声放大器(56)、第一平衡-不平衡变换器(57)和第二平衡-不平衡变换器(58)，所述第一射频衰减器(53)、所述第一声表面滤波器(54)、所述第二射频衰减器(55)、所述第一MAX2769C低噪声放大器(56)、所述第一平衡-不平衡变换器(57)、所述第一上变频器(51)、所述第二平衡-不平衡变换器(58)以及所述第一MAX2769C芯片(52)依次串联连接，所述第一射频衰减器(53)和所述第二射频衰减器(55)用于对进入所述第一射频链路(50)的射频信号的功率进行衰减，所述第一声表面滤波器(54)用于对射频信号进行滤波，所述第一MAX2769C低噪声放大器(56)用于对射频信号进行功率放大，所述第一平衡-不平衡变换器(57)和所述第二平衡-不平衡变换器(58)用于将单端射频信号转换为差分射频信号。

3.根据权利要求2所述的卫星导航射频前端电路，其特征在于，所述第二射频链路(60)还包括第三射频衰减器(62)、第二声表面滤波器(63)、第四射频衰减器(64)和第二MAX2769C低噪声放大器(65)，所述第三射频衰减器(62)、所述第二声表面滤波器(63)、所述第四射频衰减器(64)、所述第二MAX2769C低噪声放大器(65)以及所述第二MAX2769C芯片(61)依次串联连接，所述第三射频衰减器(62)和所述第四射频衰减器(64)用于对进入所述第二射频链路(60)的射频信号的功率进行衰减，所述第二声表面滤波器(63)用于对射频信号进行滤波，所述第二MAX2769C低噪声放大器(65)用于对射频信号进行功率放大。

4.根据权利要求3所述的卫星导航射频前端电路，其特征在于，所述第三射频链路(70)还包括第五射频衰减器(73)、第三声表面滤波器(74)、第六射频衰减器(75)和第三MAX2769C低噪声放大器(76)，所述第五射频衰减器(73)、所述第三声表面滤波器(74)、所述第六射频衰减器(75)和所述第三MAX2769C低噪声放大器(76)依次串联连接，所述第三MAX2769C芯片(71)和所述第四MAX2769C芯片(72)并联连接后与所述第三MAX2769C低噪声放大器(76)串联连接，所述第五射频衰减器(73)和所述第六射频衰减器(75)用于对进入所述第三射频链路(70)的射频信号的功率进行衰减，所述第三声表面滤波器(74)用于对射频信号进行滤波，所述第三MAX2769C低噪声放大器(76)用于对射频信号进行功率放大。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的卫星导航射频前端电路，其特征在于，所述第四射频链路(80)还包括第三平衡-不平衡变换器(802)、宽带声表面滤波器(803)、第四平衡-不平衡变换器(804)、第四MAX2769C低噪声放大器(805)、第五平衡-不平衡变换器(806)、第六平衡-不平衡变换器(807)、第四功分器(808)、第五功分器(809)、第六功分器(810)、第一射频支路(811)、第二射频支路(812)、第三射频支路(813)和第四射频支路(814)，所述第一射频支路(811)包括所述第五MAX2769C芯片(800a)，所述第二射频支路(812)包括所述第六MAX2769C芯片(800b)，所述第三射频支路(813)包括所述第七MAX2769C芯片(800c)，所述第四射频支路(814)包括所述第八MAX2769C芯片(800d)，所述第三平衡-不平衡变换器(802)、所述宽带声表面滤波器(803)、所述第四平衡-不平衡变换器(804)、所述第四MAX2769C低噪声放大器(805)、所述第五平衡-不平衡变换器(806)、所述第二上变频器(801)、所述第六平衡-不平衡变换器(807)和所述第四功分器(808)依次串联连接，所述第四功分器(808)用于对二次功率分配后的多路射频信号进行三次功率分配并输出至所述第五功分器(809)和所述第六功分器(810)，所述第五功分器(809)用于对三次功率分配后的多路射频信号进行四次功率分配并输出至所述所述第一射频支路(811)和所述第二射频支路(812)，所述第六功分器(810)用于对三次功率分配后的多路射频信号进行四次功率分配并输出至所述第三射频支路(813)和所述第四射频支路(814)，所述第三平衡-不平衡变换器(802)、所述第四平衡-不平衡变换器(804)、所述第五平衡-不平衡变换器(806)和所述第六平衡-不平衡变换器(807)均用于将进入所述第四射频链路(80)的单端射频信号转换为差分射频信号，所述宽带声表面滤波器(803)用于对射频信号进行滤波，所述第四MAX2769C低噪声放大器(805)用于对射频信号进行功率放大。

6.根据权利要求5所述的卫星导航射频前端电路，其特征在于，所述第一射频支路(811)还包括第七射频衰减器(811a)、第四声表面滤波器(811b)和第八射频衰减器(811c)，所述第七射频衰减器(811a)、所述第四声表面滤波器(811b)、所述第八射频衰减器(811c)和所述第五MAX2769C芯片(800a)依次串联连接，所述第七射频衰减器(811a)和所述第八射频衰减器(811c)用于对进入所述第一射频支路(811)的射频信号的功率进行衰减，所述第四声表面滤波器(811b)用于对射频信号进行滤波。

7.根据权利要求5所述的卫星导航射频前端电路，其特征在于，所述第二射频支路(812)还包括第九射频衰减器(812a)、第五声表面滤波器(812b)和第十射频衰减器(812c)，所述第九射频衰减器(812a)、所述第五声表面滤波器(812b)、所述第十射频衰减器(812c)和所述第六MAX2769C芯片(800b)依次串联连接，所述第九射频衰减器(812a)和所述第十射频衰减器(812c)用于对进入所述第二射频支路(812)的射频信号的功率进行衰减，所述第五声表面滤波器(812b)用于对射频信号进行滤波。

8.根据权利要求5所述的卫星导航射频前端电路，其特征在于，所述第三射频支路(813)还包括第十一射频衰减器(813a)、第六声表面滤波器(813b)和第十二射频衰减器(813c)，所述第十一射频衰减器(813a)、所述第六声表面滤波器(813b)、所述第十二射频衰减器(813c)和所述第七MAX2769C芯片(800c)依次串联连接，所述第十一射频衰减器(813a)和所述第十二射频衰减器(813c)用于对进入所述第三射频支路(813)的射频信号的功率进行衰减，所述第六声表面滤波器(813b)用于对射频信号进行滤波。

9.根据权利要求5所述的卫星导航射频前端电路，其特征在于，所述第四射频支路(814)还包括第十三射频衰减器(814a)、第七声表面滤波器(814b)和第十四射频衰减器(814c)，所述第十三射频衰减器(814a)、所述第七声表面滤波器(814b)、所述第十四射频衰减器(814c)和所述第八MAX2769C芯片(800d)依次串联连接，所述第十三射频衰减器(814a)和所述第十四射频衰减器(814c)用于对进入所述第四射频支路(814)的射频信号的功率进行衰减，所述第七声表面滤波器(814b)用于对射频信号进行滤波。

10.一种用于卫星导航射频前端电路的时钟电路，其特征在于，所述卫星导航射频前端电路为权利要求1至9中任一项所述的卫星导航射频前端电路，所述时钟电路包括DA调节模块(100)、压控温补晶振(200)、低抖动驱动模块(300)、第一锁相环(400)、第二锁相环(500)、第七平衡-不平衡变换器(600)和第八平衡-不平衡变换器(700)，所述DA调节模块(100)、所述压控温补晶振(200)、所述低抖动驱动模块(300)以及多个MAX2769C芯片依次串联连接，所述低抖动驱动模块(300)、所述第一锁相环(400)和所述第七平衡-不平衡变换器(600)串联连接以输出用于第一上变频器(51)的LO1本振信号，所述低抖动驱动模块(300)、所述第二锁相环(500)和所述第八平衡-不平衡变换器(700)串联连接以输出用于第二上变频器(801)的LO2本振信号。

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