CN110995335A - 一种支持双天线的北斗短报文接收装置及方法 - Google Patents

一种支持双天线的北斗短报文接收装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种支持双天线的短报文接收装置及方法，该装置包括用于接收和发送信号的信号处理单元、连接信号处理单元的信号接收模块、用于处理和输出发射信号的L频点发射通道、射频开关以及通过射频开关控制的信号发射模块。通过北斗设备正面和背面两个S频点接收天线接收下行北斗信号，比对双天线接收的北斗信号强度完成天线面确定，自动切换为确定的L频点发射天线发射上行北斗信号。本发明可确保设备在任何姿态时，自动切换与北斗卫星通视的L频点发射天线，实现可靠的北斗卫星信号收发，确保北斗短报文通信成功率。

Description

一种支持双天线的北斗短报文接收装置及方法
技术领域
本发明涉及北斗通信领域，尤其涉及一种支持双天线的北斗短报文接收装置及方法。
背景技术
随着北斗卫星导航系统及通信应用的发展，北斗卫星导航及通信设备在各个领域得到广泛应用。由于北斗短报文通信需实现北斗短报文终端设备与北斗卫星间的射频信号接收与发射，北斗短报文终端设备的接收灵敏度及发射功率应满足北斗系统规定范围，北斗短报文终端设备的S频点接收天线和L频点发射天线需与北斗卫星通视才能确保可靠通信。对于旋转姿态、翻滚姿态、跌落姿态等不确定姿态的北斗短报文设备，如采用单天线、或采用双天线而未进行天线自动选取和切换，当北斗短报文设备天线朝地或遮挡与北斗卫星未能通视，此时北斗短报文设备通信会失败，严重影响北斗短报文设备的通信成功率和可用度。为提升不确定姿态的北斗短报文设备的通信成功率和可用度，要求北斗短报文设备在任意姿态时所采用的S频点接收天线和L频点发射天线均与北斗卫星通视。
传统的支持双天线的北斗短报文设备包括正反面2个S频点接收通道和2个L频点发射通道，不进行所使用天线面确定及切换，正反面2个S频点接收通道和L频点发射通道同时工作，发射时正反两面的L频点发射天线均发射出上行北斗信号。传统的支持双天线的北斗短报文设备有2个L频点发射通道，发射时功耗大对电源要求高，不适用于功耗要求苛刻采用内置电池供电设备；且多个L频点发射通道，尺寸大不利于系统集成；由于2个L频点发射天线同时发射同频上行北斗信号，传统的支持双天线的北斗短报文设备易导致上行北斗信号串扰导致通信失败。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种支持双天线的短报文接收装置及方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种支持双天线的短报文接收装置：包括用于接收和发送信号的信号处理单元、连接信号处理单元的信号接收模块、用于处理和输出发射信号的L频点发射通道、射频开关以及通过射频开关控制的信号发射模块。所述信号接收模块包括正面S频点接收天线、S频点接收通道1、背面S频点接收天线以及S频点接收通道2；所述信号发送模块包括正面L频点发射天线和背面L频点发射天线。
进一步的，所述正面S频点接收天线和背面S频点接收天线为右旋圆极化天线，天线面朝向相反，接收北斗S频点接收信号。
进一步的，所述正面L频点发射天线和背面L频点发射天线为左旋圆极化天线，天线面朝向相反，发射北斗L频点发射信号。
进一步的，所述正面S频点接收天线和正面L频点发射天线的天线面朝向一致，布局于北斗短报文设备正面。
进一步的，所述背面S频点接收天线和背面L频点发射天线的天线面朝向一致，布局于北斗短报文设备背面。
进一步的，所述S频点接收通道1实现正面S频点接收天线输出接收信号的放大、滤波、下变频，输出中频信号1。
进一步的，所述S频点接收通道2实现背面S频点接收天线输出接收信号的放大、滤波、下变频，输出中频信号2。
进一步的，所述射频开关为单刀双掷开关。
进一步的，所述信号处理单元实现中频信号1和中频信号2的接收信号处理，解算提取出接收信号1和接收信号2的信号强度，并调制产生发射中频信号。
一种支持双天线的短报文接收方法：
通过正面S频点接收天线和背面S频点接收天线接收信号并变频为中频信号1和中频信号2；信号处理单元比对接收信号1和接收信号2的信号强度，并调制产生天线切换信号输出至射频开关；信号处理单元调制产生中频发射信号并将发射中频信号输出至L频点发射通道输出至射频开关；射频开关根据接收到的天线切换信号切换发射天线发射信号。
进一步的，北斗卫星信号经正面S频点接收天线接收输出接收信号1至S频点接收通道1，在S频点接收通道1中完成放大、滤波、下变频为中频信号1；经背面S频点接收天线接收输出接收信号2至S频点接收通道1，在S频点接收通道2中完成放大、滤波、下变频为中频信号2。
进一步的，中频信号1和中频信号2输入信号处理单元完成接收信号处理，解算提取出接收信号1和接收信号2的信号强度并完成强度比对；若背面S频点接收天线背向北斗卫星，正面S频点接收天线接收输出的接收信号1比背面S频点接收天线接收输出的接收信号2强，输出发射天线切换信号为高电平；若正面S频点接收天线背向北斗卫星，正面S频点接收天线接收输出的接收信号1比背面S频点接收天线接收输出的接收信号2弱，输出发射天线切换信号为低电平。
进一步的，信号处理单元输出发射中频信号至L频点发射通道，经上变频、滤波、放大的发射信号输出至射频开关。
进一步的，当射频开关控制输入发射天线切换信号为低电平时，射频输入与射频输出2接通，射频输入与射频输出1断开，发射信号经射频开关切换后经射频输出2输出发射信号2，经背面L频点发射天线发射信号；当射频开关控制输入发射天线切换信号为高电平时，射频输入与射频输出1接通，射频输入与射频输出2断开，发射信号经射频开关切换后经射频输出1输出发射信号1，经正面L频点发射天线发射信号。
本发明的有益效果：本发明通过设备正面和背面两个S频点接收天线接收下行北斗信号，比对双天线接收的北斗信号强度完成天线面确定，自动切换为确定的L频点发射天线发射上行北斗信号，可确保设备在任何姿态时，自动切换与北斗卫星通视的L频点发射天线，实现可靠的北斗卫星信号收发，确保北斗短报文通信成功率。
附图说明
图1是一种支持双天线的北斗短报文接收装置系统结构图。
图2是一种支持双天线的北斗短报文接收装置方法流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
在本实施例中，如图1所示，一种支持双天线的短报文接收装置，包括用于接收和发送信号的信号处理单元、连接信号处理单元的信号接收模块、用于处理和输出发射信号的L频点发射通道、射频开关以及通过射频开关控制的信号发射模块。所述信号接收模块包括正面S频点接收天线、S频点接收通道1、背面S频点接收天线以及S频点接收通道2；所述信号发送模块包括正面L频点发射天线和背面L频点发射天线。
进一步的，所述正面S频点接收天线和背面S频点接收天线为右旋圆极化天线，天线面朝向相反，接收北斗S频点接收信号；所述正面L频点发射天线和背面L频点发射天线为左旋圆极化天线，天线面朝向相反，发射北斗L频点发射信号；所述正面S频点接收天线和正面L频点发射天线的天线面朝向一致，布局于北斗短报文设备正面；所述背面S频点接收天线和背面L频点发射天线的天线面朝向一致，布局于北斗短报文设备背面；所述S频点接收通道1实现正面S频点接收天线输出接收信号的放大、滤波、下变频，输出中频信号1；所述S频点接收通道2实现背面S频点接收天线输出接收信号的放大、滤波、下变频，输出中频信号2；所述射频开关为单刀双掷开关；所述信号处理单元实现中频信号1和中频信号2的接收信号处理，解算提取出接收信号1和接收信号2的信号强度，并调制产生发射中频信号。
通过正面S频点接收天线和背面S频点接收天线接收信号并变频为中频信号1和中频信号2；信号处理单元比对接收信号1和接收信号2的信号强度，并调制产生天线切换信号输出至射频开关；信号处理单元调制产生中频发射信号并将发射中频信号输出至L频点发射通道输出至射频开关；射频开关根据接收到的天线切换信号切换发射天线发射信号。
进一步的，北斗卫星信号经正面S频点接收天线接收输出接收信号1至S频点接收通道1，在S频点接收通道1中完成放大、滤波、下变频为中频信号1；经背面S频点接收天线接收输出接收信号2至S频点接收通道1，在S频点接收通道2中完成放大、滤波、下变频为中频信号2；中频信号1和中频信号2输入信号处理单元完成接收信号处理，解算提取出接收信号1和接收信号2的信号强度并完成强度比对；若背面S频点接收天线背向北斗卫星，正面S频点接收天线接收输出的接收信号1比背面S频点接收天线接收输出的接收信号2强，输出发射天线切换信号为高电平；若正面S频点接收天线背向北斗卫星，正面S频点接收天线接收输出的接收信号1比背面S频点接收天线接收输出的接收信号2弱，输出发射天线切换信号为低电平；信号处理单元输出发射中频信号至L频点发射通道，经上变频、滤波、放大的发射信号输出至射频开关；当射频开关控制输入发射天线切换信号为低电平时，射频输入与射频输出2接通，射频输入与射频输出1断开，发射信号经射频开关切换后经射频输出2输出发射信号2，经背面L频点发射天线发射信号；当射频开关控制输入发射天线切换信号为高电平时，射频输入与射频输出1接通，射频输入与射频输出2断开，发射信号经射频开关切换后经射频输出1输出发射信号1，经正面L频点发射天线发射信号。
本发明通过设备正面和背面两个S频点接收天线接收下行北斗信号，比对双天线接收的北斗信号强度完成天线面确定，自动切换为确定的L频点发射天线发射上行北斗信号，可确保设备在任何姿态时，自动切换与北斗卫星通视的L频点发射天线，实现可靠的北斗卫星信号收发，确保北斗短报文通信成功率。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都应落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (17)

1.一种支持双天线的北斗短报文接收装置，包括用于接收和发送信号的信号处理单元、连接信号处理单元的信号接收模块、用于处理和输出发射信号的L频点发射通道、射频开关以及通过射频开关控制的信号发射模块。
2.根据权利要求1所述的一种支持双天线的北斗短报文接收装置，其特征在于，所述信号接收模块包括正面S频点接收天线、S频点接收通道1、背面S频点接收天线以及S频点接收通道2。
3.根据权利要求1所述的一种支持双天线的北斗短报文接收装置，其特征在于，所述信号发送模块包括正面L频点发射天线和背面L频点发射天线。
4.根据权利要求1所述的一种支持双天线的北斗短报文接收装置，其特征在于，所述正面S频点接收天线和背面S频点接收天线为右旋圆极化天线，天线面朝向相反，接收北斗S频点接收信号。
5.根据权利要求1所述的一种支持双天线的北斗短报文接收装置，其特征在于，所述正面L频点发射天线和背面L频点发射天线为左旋圆极化天线，天线面朝向相反，发射北斗L频点发射信号。
6.根据权利要求1所述的一种支持双天线的北斗短报文接收装置，其特征在于，所述正面S频点接收天线和正面L频点发射天线的天线面朝向一致，布局于北斗短报文设备正面。
7.根据权利要求1所述的一种支持双天线的北斗短报文接收装置，其特征在于，所述背面S频点接收天线和背面L频点发射天线的天线面朝向一致，布局于北斗短报文设备背面。
8.根据权利要求1所述的一种支持双天线的北斗短报文接收装置，其特征在于，所述S频点接收通道1实现正面S频点接收天线输出接收信号的放大、滤波、下变频，输出中频信号1。
9.根据权利要求1所述的一种支持双天线的北斗短报文接收装置，其特征在于，所述S频点接收通道2实现背面S频点接收天线输出接收信号的放大、滤波、下变频，输出中频信号2。
10.根据权利要求1所述的一种支持双天线的北斗短报文接收装置，其特征在于，所述L频点发射通道实现发射中频信号的上变频、滤波、放大，输出发射信号。
11.根据权利要求1所述的一种支持双天线的北斗短报文接收装置，其特征在于，所述射频开关为单刀双掷开关。
12.根据权利要求1所述的一种支持双天线的北斗短报文接收装置，其特征在于，所述信号处理单元实现中频信号1和中频信号2的接收信号处理，解算提取出接收信号1和接收信号2的信号强度，并调制产生发射中频信号。
13.一种支持双天线的北斗短报文接收方法，包括以下步骤：
S1：通过正面S频点接收天线和背面S频点接收天线接收信号并变频为中频信号1和中频信号2；
S2：信号处理单元比对接收信号1和接收信号2的信号强度，并调制产生天线切换信号输出至射频开关；
S3：信号处理单元调制产生中频发射信号并将发射中频信号输出至L频点发射通道输出至射频开关；
S4：射频开关根据接收到的天线切换信号切换发射天线发射信号。
14.根据权利要求13所述的一种支持双天线的北斗短报文接收方法，其特征在于，所述步骤S1中北斗卫星信号经正面S频点接收天线接收输出接收信号1至S频点接收通道1，在S频点接收通道1中完成放大、滤波、下变频为中频信号1；经背面S频点接收天线接收输出接收信号2至S频点接收通道1，在S频点接收通道2中完成放大、滤波、下变频为中频信号2。
15.根据权利要求13所述的一种支持双天线的北斗短报文接收方法，其特征在于，所述步骤S2中中频信号1和中频信号2输入信号处理单元完成接收信号处理，解算提取出接收信号1和接收信号2的信号强度并完成强度比对；若背面S频点接收天线背向北斗卫星，正面S频点接收天线接收输出的接收信号1比背面S频点接收天线接收输出的接收信号2强，输出发射天线切换信号为高电平；若正面S频点接收天线背向北斗卫星，正面S频点接收天线接收输出的接收信号1比背面S频点接收天线接收输出的接收信号2弱，输出发射天线切换信号为低电平。
16.根据权利要求13所述的一种支持双天线的北斗短报文接收方法，其特征在于，所述步骤S3中，信号处理单元输出发射中频信号至L频点发射通道，经上变频、滤波、放大的发射信号输出至射频开关。
17.根据权利要求13所述的一种支持双天线的北斗短报文接收方法，其特征在于，所述步骤S4中，当射频开关控制输入发射天线切换信号为低电平时，射频输入与射频输出2接通，射频输入与射频输出1断开，发射信号经射频开关切换后经射频输出2输出发射信号2，经背面L频点发射天线发射信号；当射频开关控制输入发射天线切换信号为高电平时，射频输入与射频输出1接通，射频输入与射频输出2断开，发射信号经射频开关切换后经射频输出1输出发射信号1，经正面L频点发射天线发射信号。
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