CN203554424U - 基于八元天线阵列的gnss抗干扰接收机射频前端装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于八元天线阵列的GNSS抗干扰接收机射频前端装置，包括本振模块和八个信号处理单元，八个信号处理单元分别包括依次连接的低噪声放大器(101)、射频滤波放大单元(102)、下混频器(103)、中频滤波器(104)、中频放大器(105)和自动增益控制放大器(106)，射频滤波放大单元(102)包括依次连接的第一级射频滤波器(1021)、射频放大器(1022)和第二级射频滤波器(1023)，本振模块与下混频器(103)连接。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。

Description

基于八元天线阵列的GNSS抗干扰接收机射频前端装置

技术领域

本实用新型涉及无线通信和卫星导航领域，具体涉及一种基于八元天线阵列的GNSS抗干扰接收机射频前端装置。

背景技术

全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System）简称GNSS，它包括全球的、区域的和增强的所有卫星导航系统，如中国的北斗卫星导航系统、美国的GPS（Global Positioning System）、俄罗斯的Glonass（格洛纳斯）系统、欧洲的Galileo（伽利略）系统等。以应用最广泛的GPS为例，GPS信号由于功率过低，从遥远卫星发射下来，到接收机的天线接收端信号功率远远低于噪声功率，很容易受到各种有意或无意的干扰，这会严重影响GPS接收机性能。因为GPS所带来的巨大经济效益和军事价值，不管是在发达国家还是发展中国家都对GPS有很大的关注，GPS产业目前都呈现高速增长的趋势。GPS在全球范围内的认可和普遍应用使得人们对其在干扰环境下的完好性愈加关注，如何提高GPS抗干扰的性能，满足GPS在民用和军事方面的应用需求，尤其是在军事上的用途是一个很有意义而且很重要的课题，同时对GPS抗干扰的研究同样也适用于我国正在组建的北斗二代，为今后的北斗抗干扰提供技术储备。

目前还比较少见针对八元天线阵列，可以兼容处理GPS L1和北斗B1信号并且输出中频信号功率自适应调整的抗干扰接收机射频前端装置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于八元天线阵列的GNSS抗干扰接收机射频前端装置。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为一种基于八元天线阵列的GNSS抗干扰接收机射频前端装置，包括本振模块和八个信号处理单元，

八个信号处理单元分别包括依次连接的低噪声放大器101、射频滤波放大单元102、下混频器103、中频滤波器104、中频放大器105和自动增益控制放大器106，射频滤波放大单元102包括依次连接的第一级射频滤波器1021、射频放大器1022和第二级射频滤波器1023，本振模块与下混频器103连接。

而且，本振模块包括频点切换单元201、单片机202、本振发生器203、八功分器205和基准频率单元204，频点切换单元201与单片机202相连，单片机202与本振发生器203相连，基准频率单元204与本振发生器203相连，本振发生器203与八功分器205相连；

频点切换单元201输出标志位到单片机202，单片机202输出相应控制信号到本振发生器203，本振发生器203输出的相应1525.42MHz或1511.098MHz的本振信号到八功分器205，八功分器205的八路输出分别与八个信号处理单元中的下混频器103相连接。

而且，所述八功分器205由7片BP2G1+二功分器芯片级联构成，单片机202采用C8051F410芯片，本振发生器203采用Si4133频率综合器芯片，基准频率单元204采用10MHz晶振。

而且，所述低噪声放大器101采用工作频率为1.5GHz-1.6GHz、固定增益为21dB的MAAM12021芯片，第一级射频滤波器1021和第二级射频滤波器1023采用中心频率1568MHz、通带带宽18.322MHz的TA1584A芯片，射频放大器1022采用固定增益19dB的HMC478ST89芯片，下混频器103采用MAX2682芯片，中频滤波器104采用中心频率50MHz、1dB通带带宽5.77MHz的 TB0281A芯片，中频放大器105采用固定增益19dB的MSA-0611芯片，自动增益控制放大器106采用AD8347芯片。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和效果：

1.本实用新型能处理八元天线阵列输入的GPS L1信号或北斗B1信号，同时输出八路GPS L1频点的中频信号或北斗B1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可以根据天线输入信号功率大小自适应调整保证最终输出稳定，可以很好地满足后级接收机AD采样的需要。

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是本实用新型实施例的系统整体框图。

   图2是本实用新型实施例的本振模块框图。

   图3是本实用新型实施例的八功分器构成框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的最佳实施方案作进一步的详细的描述。

如图1所示，本实用新型实施例包括本振模块和八个信号处理单元，八个信号处理单元结构相同，分别包括依次连接的低噪声放大器101、射频滤波放大单元102、下混频器103、中频滤波器104、中频放大器105、自动增益控制放大器106，射频滤波放大单元102包括依次连接的第一级射频滤波器1021、射频放大器1022和第二级射频滤波器1023，本振模块与下混频器103连接，本领域通常将射频简称RF，中频简称IF，自动增益控制放大器简称AGC放大器。

本振模块包括单片机202、本振发生器203、八功分器205、频点切换单元201和基准频率单元204，频点切换单元201与单片机202相连，单片机202与本振发生器203相连，基准频率单元204与本振发生器203相连，本振发生器203与八功分器205相连。其中本振发生器203可以输出两种本振频点，分别为1525.42MHz和1511.098MHz，对应GPS L1和北斗B1。频点切换单元201的开关信息输入单片机202，单片机202输出相应控制信号到本振发生器203，本振发生器203输出相应频点的本振信号。本振发生器203输出的本振信号经过八功分器205分为八路输出信号LO1、LO2、LO3、LO4、LO5、LO6、LO7、LO8，分别与八个信号处理单元中的下混频器103相连接，八个信号处理单元分别得到相应中频输出1、2、3、4、5、6、7、8。

本实用新型共八个信号处理单元，八个信号处理单元的原理和结构相同，以下简要说明每路信号处理单元接收信号工作过程原理供实施参考： 

天线的信号最先进入低噪声放大器101，对信号进行放大的同时保证系统的整体噪声系数不至于过大。低噪声放大器101的输出信号先通过第一级射频滤波器1021，抑制带外噪声和干扰，然后经过一级射频放大器1022将信号适当放大，放大之后的信号再通过第二级射频滤波器1023以进一步抑制噪声和干扰并提高对镜像频率的抑制。此处两级射频滤波器的中心频点及带宽保证该路即可以通过GPS L1频点的信号，也可以通过北斗B1频点的信号。第二级射频滤波器1023的输出送入到下混频器103进行下变频产生频率较低的中频信号，下混频器103的本振信号由本振模块提供。下混频器103输出的中频信号进入中频滤波器104，滤除带外无用的干扰信号。然后中频滤波器104的输出信号输入到中频放大器105进行放大，最后信号送入自动增益控制放大器106，自动增益控制放大器106根据上一级输入信号功率大小自适应调整该级增益，保证最终输出的中频信号功率保持在一个合适的稳定的大小。

实施例中，所述低噪声放大器101采用工作频率为1.5GHz-1.6GHz、固定增益为21dB的MAAM12021芯片，第一级射频滤波器1021和第二级射频滤波器1023采用中心频率1568MHz、通带带宽18.322MHz的TA1584A芯片，射频放大器1022采用固定增益19dB的HMC478ST89芯片，下混频器103采用MAX2682芯片，中频滤波器104采用中心频率50MHz、1dB通带带宽5.77MHz的 TB0281A芯片，中频放大器105采用固定增益19dB的MSA-0611芯片，AGC模块采用AD8347芯片。本实用新型使用低噪声放大器芯片MAAM12021来放大每一路天线输入的微弱卫星信号，八元天线阵列一般采用GNSS天线，如图1中GNSS天线1、2、3、4、5、6、7、8分别接入本实用新型所提供前端装置的八个信号处理单元中低噪声放大器101。经过低噪声放大器101放大输出的信号再通过中心频率1568MHz、通带带宽18.322MHz的第一级射频滤波器芯片TA1584A允许带内信号通过，即1525.42MHz（GPS L1模式）和1511.098MHz（北斗B1模式）的信号都能通过，抑制带外的噪声和干扰。第一级射频滤波器芯片TA1584A的输出送入到固定增益19dB的射频放大器芯片HMC478ST89构成进行放大，放大后的信号输入到第二级射频滤波器芯片TA1584A，进一步抑制带外噪声和干扰并提高镜频抑制能力。第二级射频滤波器TA1584A输出后的信号进入下混频器芯片MAX2682，输入MAX2682的本振信号为1525.42MHz（GPS L1模式）或1511.098MHz（北斗B1模式），混频后中频输出为50MHz。混频输出的中频信号通过中心频率50MHz、1dB通带带宽5.77MHz的中频滤波器芯片TB0281A滤除中频带外干扰，然后信号进入一级19dB固定增益的中频放大器芯片MSA-0611，最后MSA-0611输出的信号进入自动增益控制放大器芯片AD8347，AGC模块的增益大小由上一级输入信号大小决定，上一级输入信号越大，AGC模块增益相对越小；上一级输入信号越小，AGC模块增益相对越大。这样可以保证最终输出的中频信号功率保持在一个合适的稳定的大小。

如图2所示，实施例的本振模块包括C8051F410实现的单片机202、由频率综合器芯片Si4133构成的本振发生器203、由二功分器BP2G1+构成的八功分器205、频点切换单元201和基准频率单元204，频点切换单元201与单片机202相连，基准频率单元204与本振发生器203相连。其中本振发生器203可以产生两种本振频点，分别为1525.42MHz和1511.098MHz，对应GPS L1信号和北斗B1信号通过混频器下变频到50MHz所需要的本振信号。频点切换单元201可采用开关电路实现，根据应用的需要，本领域技术人员可通过操作频点切换单元201产生相应标志位，1代表选用GPS L1模式，0代表选用北斗B1模式。标志位输入到单片机202，单片机202输出控制信号到Si4133，Si4133产生相应频点的本振信号。本振发生器203产生的本振信号经过八功分器205分为八路，分别与八个信号处理单元中的下混频器103相连接。本振模块所需的基准频率为10MHz，基准频率单元204采用10MHz晶振实现提供。

如图3所示，实施例的八功分器205由7片BP2G1+二功分器芯片构成，输入信号经过第一片BP2G1+后被功分为两路，接着两路输出分别输入到两片BP2G1+被分为四路，最后四路输出信号分别被送入4片BP2G1+被功分为八路输出信号LO1、LO2、LO3、LO4、LO5、LO6、LO7、LO8。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所做的进一步详细说明，便于该技术领域的技术人员能理解和应用本实用新型，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下还可以做出若干简单推演或替换，而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，对本实用新型做出的简单改进都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于八元天线阵列的GNSS抗干扰接收机射频前端装置，其特征在于：包括本振模块和八个信号处理单元，

八个信号处理单元分别包括依次连接的低噪声放大器(101)、射频滤波放大单元(102)、下混频器(103)、中频滤波器(104)、中频放大器(105)和自动增益控制放大器(106)，射频滤波放大单元(102)包括依次连接的第一级射频滤波器(1021)、射频放大器(1022)和第二级射频滤波器(1023)，本振模块与下混频器(103)连接。

2.根据权利要求1所述基于八元天线阵列的GNSS抗干扰接收机射频前端装置，其特征在于：本振模块包括频点切换单元(201)、单片机(202)、本振发生器(203)、八功分器 (205)和基准频率单元(204)，频点切换单元(201)与单片机(202)相连，单片机(202)与本振发生器(203)相连，基准频率单元(204)与本振发生器(203)相连，本振发生器(203)与八功分器(205)相连；

频点切换单元(201)输出标志位到单片机(202)，单片机(202)输出相应控制信号到本振发生器(203)，本振发生器(203)输出相应1525.42MHz或1511.098MHz的本振信号到八功分器(205)，八功分器(205)的八路输出分别与八个信号处理单元中的下混频器(103)相连接。

3.根据权利要求2所述基于八元天线阵列的GNSS抗干扰接收机射频前端装置，其特征在于：所述八功分器(205)由7片BP2G1+二功分器芯片级联构成，单片机(202)采用C8051F410芯片，本振发生器(203)采用Si4133频率综合器芯片，基准频率单元(204)采用10MHz晶振。

4.根据权利要求1或2或3所述基于八元天线阵列的GNSS抗干扰接收机射频前端装置，其特征在于：所述低噪声放大器(101)采用工作频率为1.5GHz-1.6GHz、固定增益为21dB的MAAM12021芯片，第一级射频滤波器(1021)和第二级射频滤波器(1023)采用中心频率1568MHz、通带带宽18.322MHz的TA1584A芯片，射频放大器(1022)采用固定增益19dB的HMC478ST89芯片，下混频器(103)采用MAX2682芯片，中频滤波器(104)采用中心频率50MHz、1dB通带带宽5.77MHz的 TB0281A芯片，中频放大器(105)采用固定增益19dB的MSA-0611芯片，自动增益控制放大器(106)采用AD8347芯片。

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