CN203519831U - 一种五天线双频点gps接收机射频前端装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种五天线双频点GPS接收机射频前端装置，包括五个信号处理单元，单元1和单元5包括依次连接的低噪声放大器、功分器、后续处理电路，单元2、单元3、单元4均包括依次连接的低噪声放大器、后续处理电路；后续处理电路包括本振单元、微控制单元以及依次连接的、射频放大单元、下混频器、IF滤波器，IF放大器、VGA放大器，射频放大单元包括两级RF滤波器以及位于两级RF滤波器之间的RF放大器，本振单元与下混频器连接，微控制单元与VGA放大器连接。本实用新型实现了五路天线同时输入，同时产生2路GPSL1中频信号和5路GPSL2中频信号，其体积小，噪声系数低，集成度高，输出信噪比高。
Description
技术领域
本实用新型属于无线通信和卫星导航技术领域，具体涉及一种五天线双频点GPS（Global Position System，全球定位系统）接收机射频前端装置。
背景技术
GPS是英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称。GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用至今已经发展比较成熟，在民航、公路、航海等交通领域以及军事领域广泛应用。随着汽车、手机等高档消费品的普及，中国正在成为全球卫星定位导航系统（GPS）产业增长最快的市场之一。“十一五”期间，GPS在多个领域将会拥有更大的发展空间。
目前多数GPS双频接收机都是单天线输入，两路中频信号输出（GPS L1中频信号和GPS L2中频信号）。在需要同时处理多路GPS信号的应用中，这种设计将会增加成本并增大了系统的复杂度。
实用新型内容
针对背景技术存在的问题，本实用新型提供一种五天线双频点GPS接收机射频前端装置。本实用新型可以同时处理5路天线输入的GPS信号，同时输出其中2路天线的GPS L1频点和GPS L2频点的中频信号，以及其他3路天线的GPS L2频点的中频信号，并且具有输出功率32级可调，低噪声系数，抗干扰能力强等特点。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种五天线双频点GPS接收机射频前端装置，包括五个信号处理单元，分别为单元1、单元2、单元3、单元4、单元5；单元1和单元5包括依次连接的低噪声放大器LNA、功分器、后续处理电路，单元2、单元3、单元4均包括依次连接的低噪声放大器LNA、后续处理电路；
后续处理电路包括本振单元、微控制单元MCU以及依次连接的、射频放大单元、下混频器、IF滤波器，IF放大器、VGA放大器，射频放大单元包括两级RF滤波器以及位于两级RF滤波器之间的RF放大器，本振单元与下混频器连接，微控制单元MCU与VGA放大器连接。
所述本振单元包括两个本振发生器，分别为本振发生器a和本振发生器b，两个本振发生器共用61.38MHz晶振，本振发生器a的频点为1529.385MHz，本振发生器b的频点为1181.565MHz；本振发生器a和本振发生器b均与单元1和单元5中的下混频器连接；本振发生器b分别与单元2、单元3、单元4中的下混频器连接。
所述RF滤波器有两个，分别为中心频率为15785.5MHz、3dB带宽为13MHz
的TA0549A和中心频率为1228MHz、3bB带宽为20MHz的RF滤波器TA0490A；单元1和单元5的后续处理电路中包括 TA0549A和TA0490A；单元2、单元3、单元4的后续处理电路中包括TA0490A。
所述IF滤波器的中心频率为46MHz，带宽为13MHz。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和效果：
1、 本实用新型能同时处理5路天线输入的GPS信号，同时输出其中2路天线的GPS L1频点和GPS L2频点的中频信号，以及其他3路天线的GPS L2频点的中频信号。
2、 本实用新型最终输出的中频信号功率大小32级可调，可以很好地满足不同条件下的应用需求。
3、 本实用新型具有体积小、功耗低、集成度高、接收信噪比高，抗干扰能力强等特点。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图。
图2是本实用新型原理框图的简化图。
图3是本实用新型的本振单元结构框图。
图4是微控制单元MCU结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。
如图1所示，本实用新型包括五个信号处理单元，分别为单元1、单元2、单元3、单元4、单元5；单元1和单元5包括依次连接的低噪声放大器LNA、功分器、后续处理电路，单元2、单元3、单元4均包括依次连接的低噪声放大器LNA、后续处理电路；后续处理电路包括本振单元、微控制单元MCU以及依次连接的、射频放大单元、下混频器、IF滤波器，IF放大器、VGA放大器，射频放大单元包括两级RF滤波器以及位于两级RF滤波器之间的RF放大器，本振单元与下混频器连接，微控制单元MCU与VGA放大器连接；本振单元包括两个本振发生器，分别为本振发生器a和本振发生器b，两个本振发生器共用61.38MHz晶振，本振发生器a的频点为1529.385MHz，本振发生器b的频点为1181.565MHz；本振发生器a和本振发生器b均与单元1和单元5中的下混频器连接；本振发生器b分别与单元2、单元3、单元4中的下混频器连接；RF滤波器有两个，分别为中心频率为15785.5MHz、3dB带宽为13MHz的TA0549A和中心频率为1228MHz、3bB带宽为20MHz的RF滤波器TA0490A；单元1和单元5的后续处理电路中包括 TA0549A和TA0490A；单元2、单元3、单元4的后续处理电路中包括TA0490A；IF滤波器的中心频率为46MHz，带宽为13MHz。
本实用新型使用工作频率为1GHz-2GHz低噪声放大器LNA来放大每一路天线输入的微弱卫星信号。针对天线1和天线5，经过LNA放大后的信号再通过二功分器将输入信号等分为两路信号，然后输入后续调理电路。天线2、天线3、天线4的信号则在通过LNA后直接进入后续调理电路。后续调理电路中，使用中心频率为15785.5MHz，3dB带宽为13MHz的RF滤波器TA0549A来选择GPS L1频点（频率为1575.42MHz）；使用中心频率为1228MHz，3bB带宽为20MHz的RF滤波器TA0490A来选择GPS L2频点（频率为1227.6MHz）。天线1功分出来的第一路信号通过一级固定增益RF放大和两级RF滤波器TA0549A，只有GPS L1频点的信号通过并得到适当放大；第二路信号通过一级固定增益RF放大和两级RF滤波器TA0490A，只有GPS L2频点的信号通过并得到适当放大。天线5的设计同天线1。天线2、天线3、天线4对应的第三路，第四路，第五路信号通过一级固定增益RF放大和两级RF滤波器TA0490A，只有GPS L2频点的信号通过。
GPS L1频点的信号经过第二级RF滤波输出后进入下混频器部分，混频器输入本振为本振a:1529.385MHz，混频后中频输出为46.035MHz。GPS L2频点的信号经过第二级RF滤波输出后进入下混频器部分，混频器输入本振为本振b:1181.565MHz，混频后中频输出为46.035MHz。混频输出的中频信号通过中心频率为46MHz带宽为13MHz的IF滤波器滤除中频带外干扰，然后信号进入一级固定增益IF放大，最后IF放大输出的信号进入VGA模块，VGA模块的增益大小由外接控制电平控制，电平越大增益越大。该处控制电平由MCU配合DA转换器产生，本实用新型使用八通道的DAC8568配合C8051F066型号的MCU可以同时产生8路可控的直流电平信号，输出电压控制在50mv到950mv之间，VGA在控制控制电压对应为50mv和950mv时有最小和最大增益。各路信号VGA增益的大小由7个五位拨码开关控制，每个5位拨码开关可以产生32级调控，MCU通过接收各路拨码开关的反馈信息来产生不同大小级别的控制电平信号从而实现最终输出中频信号的增益32级可调。
本实用新型共七路通道，七路通道的原理和结构相似，下面结合附图2简要说明设计思路：第一路信号和第二路信号由天线一的输入信号经过LNA（Low Noise Amplifier，低噪声放大器，电子专业术语）和二功分器之后得到。第三路信号、第四路信号、第五路信号分别由天线二、天线三、天线四的输入信号经过低噪放后得到。第六路信号和第七路信号由天线五的输入信号经过LNA和二功分器之后得到。
第一路至第七路信号的后续处理电路的原理和结构是一致的：信号先通过第一级RF（Radio Frequency）带通滤波器 
，滤除带外噪声和干扰，然后经过一级RF放大器
将信号适当放大，放大之后的信号再通过一级RF带通滤波以进一步抑制噪声和干扰并提高对镜像频率的抑制。此处两级RF带通滤波器的中心频点及带宽决定该路通过GPS L1频点的信号或者GPS L2频点的信号。RF带通滤波
的输出送入到下混频器进行下变频产生频率较低的中频信号，下混频器的本振信号由本振发生器单元提供，通过的不同频点的信号对应不同的本振信号。输出的中频信号进入IF（Intermediate Frequency，中频）滤波器
，滤除带外无用的干扰信号。然后的输出信号输入到IF放大电路
进行放大，最后信号送入VGA（Variable Gain Amplifier，可变增益放大器）
进行可变增益放大，增益控制电平由MCU（Micro Control Unit，微控制单元）配合DA发生器提供。
附图3为本振单元电路，本振发生器a和本振发生器b共用61.38MHz的晶振单元，分别产生两路不同频点的本振信号a和本振信号b，本振信号a对应GPS L1频点，本振信号b对应GPS L2频点。如附图2中所示，第一路信号和第七路信号采用本振信号a，该路信号对应GPS L1频点。其余几路信号都采用本振信号b，对应GPS L2频点。
附图4为微控制单元MCU框图。MCU配合多通道DA转换器产生七路直流电平信号，七路直流电平信号分别控制七通道的VGA来实现增益可控。外部控制接口的反馈信息决定每一路控制电平的电压大小，本设计中电压大小32级可调，因而可以实现中频信号输出功率32级可调。
Claims (4)
1.一种五天线双频点GPS接收机射频前端装置，其特征在于：包括五个信号处理单元，分别为单元1、单元2、单元3、单元4、单元5；单元1和单元5包括依次连接的低噪声放大器LNA、功分器、后续处理电路，单元2、单元3、单元4均包括依次连接的低噪声放大器LNA、后续处理电路；
后续处理电路包括本振单元、微控制单元MCU以及依次连接的、射频放大单元、下混频器、IF滤波器，IF放大器、VGA放大器，射频放大单元包括两级RF滤波器以及位于两级RF滤波器之间的RF放大器，本振单元与下混频器连接，微控制单元MCU与VGA放大器连接。
2.根据权利要求1所述的一种五天线双频点GPS接收机射频前端装置，其特征在于：所述本振单元包括两个本振发生器，分别为本振发生器a和本振发生器b，两个本振发生器共用61.38MHz晶振，本振发生器a的频点为1529.385MHz，本振发生器b的频点为1181.565MHz；本振发生器a和本振发生器b均与单元1和单元5中的下混频器连接；本振发生器b分别与单元2、单元3、单元4中的下混频器连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种五天线双频点GPS接收机射频前端装置，其特征在于：所述RF滤波器有两个，分别为中心频率为15785.5MHz、3dB带宽为13MHz的TA0549A和中心频率为1228MHz、3bB带宽为20MHz的RF滤波器TA0490A；单元1和单元5的后续处理电路中包括 TA0549A和TA0490A；单元2、单元3、单元4的后续处理电路中包括TA0490A。
4.根据权利要求3所述的一种五天线双频点GPS接收机射频前端装置，其特征在于：所述IF滤波器的中心频率为46MHz，带宽为13MHz。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105137458A (zh) * | 2015-07-24 | 2015-12-09 | 北京星地恒通信息科技有限公司 | 一种基于gps射频芯片的北斗一号接收通道 |
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- 2013-11-07 CN CN201320701145.5U patent/CN203519831U/zh not_active Expired - Fee Related
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