CN201508412U - 北斗卫星导航定位系统接收机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种北斗卫星导航定位系统接收机，包括依次连接的频带选择滤波器、低噪声放大器、第一混频器、镜频抑制滤波器、第二混频器；从所述频带选择滤波器滤波后的输入信号通过多级下变频方式与本振信号进行减频混合，产生中频输出信号从所述第二混频器输出端输出。本实用新型将高频输入信号通过多级下变频方式与本振信号进行减频混合滤波，产生高精度的中频输出信号更容易进行处理，新的设计结构也提高了放大器的稳定性，减小了特定滤波器的制造难度。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子通信领域，尤其涉及一种用于北斗卫星导航定位系统中的移动接收机。
背景技术
北斗卫星导航定位系统，是中国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统(CNSS)，是除美国的GPS、俄罗斯的GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。该系统由三颗卫星组成北斗卫星定位系统，地面部份分为地面控制中心以及北斗用户接收终端，总共三部分组成。北斗定位系统可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务，定位精度可达数十纳秒(ns)的同步精度，其精度与GPS相当。
目前卫星移动接收机的作用就是从众多的电波中选出规定的频带，并放大到调制解调器所要求的电平值后再由调制解调器解调出基带信号，进而进行数字处理。由于传播路径上的损耗和各种频率相互调制形成的频率干扰，接收到的卫星信号往往是变化和微弱的，因此接收机的主要指标是保证较高的灵敏度和选择性。卫星移动接收机从变频结构上划分接收机可以分为外差式接收机、零中频接收机和数字中频接收机三种。
由于“北斗”系统提供的信号载波频率高达2.5GHz，接收机天线单元接收并提供给射频单元的信号频率很高而信道带宽又很窄，要直接滤出所需信道，则需Q值非常大的滤波器，至少目前的技术水平难以满足这一指标；另外由于高频电路在增益、精度和稳定性等方面的问题，在高频范围直接对卫星信号进行解调很不现实，现有的卫星接收机都难以有效的滤波和变频处理信号。
发明内容
为克服现有技术的不足，本实用新型实施例提供了一种北斗卫星导航定位系统接收机，将高频输入信号通过多级下变频方式与本振信号进行减频混合滤波，产生高精度的中频输出信号更容易进行处理，同时提高了放大器的稳定性。
本实用新型实施例提供了一种北斗卫星导航定位系统接收机，包括依次连接的频带选择滤波器、低噪声放大器、第一混频器、镜频抑制滤波器、第二混频器；从所述频带选择滤波器滤波后的输入信号通过多级下变频方式与本振信号进行减频混合，产生中频输出信号从所述第二混频器输出端输出。
进一步，所述接收机还包括第一中频放大器和第二中频放大器，用于分别补偿第一混频器和第二混频器的损耗；所述接收机的电路结构为：带接收天线的所述频带选择滤波器、所述低噪声放大器、所述第一混频器、所述镜频抑制滤波器、所述第一中频放大器、所述第二混频器、所述第二中频放大器依次连接。这样产生中频输出信号经放大补偿后从所述第二中频放大器输出端输出。
进一步，所述频带选择滤波器采用单向通路和反向隔离电路设计。
再进一步，所述镜频抑制滤波器中有镜频抑制电路，实现镜频抑制，根据所述第一混频器输出的中频信号频率大小匹配调整所述镜频抑制滤波器的通频带带宽。
更进一步，所述北斗卫星导航定位系统接收机为外差式接收机，将输入信号载波通过两级下变频方式变换到合适的中频输出信号后，再由连接在接收机后的A/D器件对中频输出信号进行采样，然后由FPGA和DSP器件对采样结果进行数字信号处理。
本实用新型的北斗卫星导航定位系统接收机采用频带选择滤波器、低噪声放大器、第一混频器、镜频抑制滤波器、第二混频器依次连接的方式，将高频输入信号通过多级下变频方式与本振信号进行减频混合滤波，产生高精度的中频输出信号更容易进行后续基带处理，新的设计结构也有利于放大器的稳定，另外滤波器的Q值不必设计太大，减小了滤波器的制造难度。
整个接收机的结构设计简单，制造成本低，广泛适用于各种移动的手机、车载导航仪、卫星接收导航仪等设备中。
附图说明
图1是本实用新型实施例一提供的北斗卫星导航定位系统接收机结构示意方框图；
图2是本实用新型实施例二提供的北斗卫星导航定位系统接收机结构示意方框图。
具体实施方式
为使本本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
如图1所示，本实用新型实施例一提供了一种北斗卫星导航定位系统接收机，其包括依次连接的频带选择滤波器、低噪声放大器、第一混频器、镜频抑制滤波器、第二混频器；从所述频带选择滤波器滤波后的输入信号通过多级下变频方式与本振信号进行减频混合，产生中频输出信号从所述第二混频器输出端输出。
作为一种改进后的实施方式，如图2所示，本实用新型实施例二提供了一种北斗卫星导航定位系统接收机，还包括第一中频放大器和第二中频放大器，用于分别补偿第一混频器和第二混频器的损耗。所述接收机的电路结构为：带接收天线的所述频带选择滤波器、所述低噪声放大器、所述第一混频器、所述镜频抑制滤波器、所述第一中频放大器、所述第二混频器、所述第二中频放大器依次连接。从所述频带选择滤波器滤波后的输入信号通过多级下变频方式与本振信号进行减频混合，产生中频输出信号从所述第二中频放大器输出端输出。
由于高频电路在增益、精度和稳定性等方面的问题，在高频范围直接对卫星信号进行解调很不现实，另外考虑到前端增益较大，多级变频可以将增益分配在各个环节进行，有利于放大器的稳定，所以本实用新型实施例的北斗卫星导航定位系统接收机采用外差式接收机，通过两级下变频方式将输入信号载波变换到合适的中频输出信号后，再由连接在接收机后的A/D器件对中频输出信号进行采样，然后由FPGA和DSP器件对采样结果进行数字信号处理。
外差式接收机就是对外来的输入信号进行两次混频后将频率逐渐降低，信号频率WRF与本振信号Wω混频后得到中频信号WIF＝WRF-Wω，经过几次这样的下变频，再通过放大和滤波最终得到想要的信号。
采用外差式接收的好处主要是中频比载波低很多，便于基带处理。通频带公式为：
BW3dB＝fQ/Q
由此可知同样带宽的信号在较低的中频上对有用信道进行选取要比在载频上选取对滤波器的Q值要求低很多。
由于卫星无线电信号很微弱，前端的增益一般要达到100-200dB。为了放大器的稳定和避免振荡，在一个频带内的放大器其增益一般不超过50-60dB。采用外差式接收方案后增益被分配到了高频、中频和基带三个频段上，有利于放大器的稳定。
上述实施例提供的北斗卫星导航定位系统接收机中各个模块功能如下：
(a)所述频带选择滤波器采用单向通路和反向隔离电路设计，具有良好的单向性能和良好的反向隔离性，防止除接收频率以外的干扰信号从接收天线进入，同时还防止本振(或发射)信号通过接收天线泄漏。
(b)所述低噪声放大器是补偿预选器的损耗、提高接收机系统的信噪比、加强混频器/本振电路与输入端口之间的隔离。
(c)所述镜频抑制滤波器中有镜频抑制电路，主要是实现镜频抑制，在低噪声放大器后必须有抑制，否则低噪声放大器的噪声系数会由于放大后的镜频噪声混频进入信道而成倍增加。所述镜频抑制滤波器根据所述第一混频器输出的中频信号频率大小匹配调整镜频抑制滤波器的通频带带宽，第一混频器输出的中频信号频率越高镜频抑制滤波器的通频带越宽。
(d)所述第一混频器是将天线接收的信号与第一本振信号相减，产生第一中频信号；所述第二混频器是将第一中频信号与第二本振信号相减，产生第二中频输出信号。
(e)所述第一中频放大器和所述第二中频放大器的作用为补偿混频器的损耗，使系统增益满足设定的要求。
需要说明的是，上述实施例中的北斗卫星导航定位系统接收机还可采用三级或更多级混频器与本振信号进行减频混合，产生中频输出信号，其增加的混频器和中频放大器连接方式如实施例二的原理一样，这里不在重复说明。
北斗卫星定位导航系统的建立可为我国陆地、海洋、空中和空间的各类军事和民用提供多种业务保障，如陆上的大地测量、地震预报、各种车辆的运输调度、森林防火、地质勘探和国土开发、航海、航空的安全航行和交通管制、空间飞行器的定位和测控，以及定时授时、移动通信、搜索救援等。
北斗卫星导航定位系统接收机的结构设计简单，制造成本低，可广泛适用于各种移动的手机，车载导航仪，航海、航空的卫星接收导航仪等设备中。
以上所述是本实用新型的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.北斗卫星导航定位系统接收机，其特征在于，包括依次连接的频带选择滤波器、低噪声放大器、第一混频器、镜频抑制滤波器、第二混频器；从所述频带选择滤波器滤波后的输入信号通过多级下变频方式与本振信号进行减频混合，产生中频输出信号。
2.根据权利要求1所述的北斗卫星导航定位系统接收机，其特征在于，还包括第一中频放大器和第二中频放大器，分别用于补偿第一混频器和第二混频器的损耗；所述接收机的电路结构为：带接收天线的所述频带选择滤波器、所述低噪声放大器、所述第一混频器、所述镜频抑制滤波器、所述第一中频放大器、所述第二混频器、所述第二中频放大器依次连接。
3.根据权利要求1或2所述的北斗卫星导航定位系统接收机，其特征在于，所述频带选择滤波器采用单向通路和反向隔离电路设计。
4.根据权利要求1或2所述的北斗卫星导航定位系统接收机，其特征在于，所述镜频抑制滤波器中有镜频抑制电路，用于镜频抑制，根据所述第一混频器输出的中频信号频率大小匹配调整所述镜频抑制滤波器的通频带带宽。
5.根据权利要求1或2所述的北斗卫星导航定位系统接收机，其特征在于，所述北斗卫星导航定位系统接收机为外差式接收机，将输入信号载波通过两级下变频方式变换到合适的中频输出信号后，再由连接在接收机后的A/D器件对中频输出信号进行采样，然后由FPGA和DSP器件对采样结果进行数字信号处理。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN102540203A (zh) * | 2010-12-17 | 2012-07-04 | 北京广嘉创业电子技术有限公司 | 北斗一号卫星导航系统射频接收机 |
| CN106657940A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-05-10 | 安徽波维电子科技有限公司 | 一种多级变频的高频头 |
| CN110244327A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-09-17 | 广东工业大学 | 一种卫星定位接收机及其射频前端 |
| CN111555998A (zh) * | 2020-04-21 | 2020-08-18 | 上海航天测控通信研究所 | 星载原子钟的下变频信号处理方法和变频组件 |
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2009
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