CN203554427U - 一种多频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多频接收机射频前端装置，包括依次连接的低噪声放大器、四功分器、信号处理单元，信号处理单元有四个，分别为单元1、单元2、单元3、单元4；四个信号处理单元的电路结构相同，每个信号处理单元均包括本振单元、MCU以及依次连接的RF滤波器、两级RF放大器、下混频器、IF滤波器，IF放大器、VGA，本振单元与下混频器连接，MCU与VGA连接。本实用新型实现了GPS或者北斗射频信号的输入，输出GPSL1和L2的中频信号或者北斗B1和B3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，体积小功耗低的特点。
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，具体涉及一种多频接收机射频前端装置。
背景技术
随着卫星导航定位技术发展，对接收机的性能也提出了进一步的要求，从传统的单频接收，到双频接收机，再到多模态接收机，使接收机能同时接收到不同的卫星导航系统信号。多频接收机射频前端的研究不仅可以提高国内接收机的水平，使我国不依赖国外技术开发高精度接收机，同时还可以打破欧美在大地测绘、遥感测速、导航定位等方面的技术垄断。同时多频接收机射频前端的设计也能对我国自己的北斗导航定位技术提供服务，为今后高性能导航接收机的开发打下良好的基础。目前缺少可以同时兼容处理GPS L1、GPS L2信号和北斗B1、B3信号并且输出功率多级可调的射频前端。
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多频接收机射频前端装置。本实用新型可以实现GPS 或者北斗射频信号的输入，输出GPS L1和L2的中频信号或者北斗B1和B3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，体积小功耗低的特点。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种多频接收机射频前端装置，包括依次连接的低噪声放大器、四功分器、信号处理单元，信号处理单元有四个，天线信号经过低噪声放大器后，由四功分器功分为四份，送入后续四个信号处理单元，分别为单元1、单元2、单元3、单元4；四个单元的结构相同，每个信号处理单元均包括本振单元、MCU（Micro Control Unit，微控制单元）以及依次连接的RF（Radio Frequency，射频）滤波器、两级RF放大器、下混频器、IF（Intermediate Frequency，中频）滤波器、IF放大器、VGA（Variable Gain Amplifier，可变增益放大器）放大器，本振单元与下混频器连接， MCU与VGA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产生两路本振信号LO_L1和LO_L2，LO_L1为1529.385MHz，LO_L2为1181.565MHz；本振发生器b产生两路本振信号LO_B1和LO_B3，LO_B1为1515.063MHz，LO_B3为1314.555MHz；LO_L1和LO_L2分别与单元1和单元2中的下混频器连接，LO_B1和LO_B3分别与单元3和单元4中的下混频器连接。
所述RF滤波器有四个：分别为中心频率为1575.42MHz、通带带宽为15.3MHz
的RF滤波器SF1186B-2；中心频率为1228MHz、通带带宽为20MHz的RF滤波器TA0490A；中心频率为1561MHz、通带带宽为21.5MHz的RF滤波器TA0967A；中心频率为1268.52MHz、通带带宽为38.3MHz的RF滤波器SF2186E；单元1、单元2、单元3和单元4分别采用 SF1186B-2、TA0490A、TA0967A和SF2186E。
所述IF滤波器的中心频率为46MHz，带宽为13MHz。
本实用新型具有以下优点和效果：
1、 本实用新型能处理天线输入的GPS信号或北斗信号，同时输出GPS L1频点和GPS L2频点的中频信号或者北斗 B1频点和北斗B3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，抗干扰能力强的特点。
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，天线信号经过低噪声放大器后，由四功分器功分为四份，送入后续四路信号处理单元分别，为单元1、单元2、单元3、单元4。四个单元的结构相同，包括本振单元、MCU以及依次连接的RF滤波器、两级RF放大器、下混频器、IF滤波器、IF放大器、VGA，本振单元与下混频器连接， MCU与VGA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产生两路本振信号LO_L1和LO_L2，LO_L1为1529.385MHz，LO_L2为1181.565MHz；本振发生器b产生两路本振信号LO_B1和LO_B3，LO_B1为1515.063MHz，LO_B3为1314.555MHz。LO_L1和LO_L2分别与单元1和单元2中的下混频器连接，LO_B1和LO_B3分别与单元3和单元4中的混频器连接。RF滤波器有四个：中心频率为1575.42MHz、通带带宽为15.3MHz的RF滤波器SF1186B-2；中心频率为1228MHz、通带带宽为20MHz的RF滤波器TA0490A；中心频率为1561MHz、通带带宽为21.5MHz的RF滤波器TA0967A；中心频率为1268.52MHz、通带带宽为38.3MHz的RF滤波器SF2186E。单元1、单元2、单元3和单元4分别采用 SF1186B-2、TA0490A、TA0967A和SF2186E。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1GHz-2GHz低噪声放大器WHM14-3020AE来放大天线输入的微弱卫星信号。经过低噪声放大器放大后的信号再通过四功分器SCA-4-20+将输入信号等分为四路信号，然后输入后续四个单元。后续四个单元中，使用中心频率1575.42MHz、通带带宽为15.3MHz的RF滤波器SF1186B-2来选择GPS L1频点（频率为1575.42MHz）；使用中心频率为1228MHz、通带带宽为20MHz的RF滤波器TA0490A来选择GPS L2频点（频率为1227.6MHz）；使用中心频率为1561MHz、通带带宽为21.5MHz的RF滤波器TA0967A来选择北斗 B1频点（频率为1561.098MHz）；使用中心频率为1268.52MHz、通带带宽为38.3MHz的RF滤波器SF2186E来选择北斗B3频点（频率为1268.52MHz）；单元1的信号通过一级RF滤波器SF1186B-2和两级固定增益RF放大器MRFIC0916，只有GPS L1频点的信号通过并得到适当放大；单元2的信号通过一级RF滤波器TA0490A和两级固定增益RF放大器MRFIC0916，只有GPS L2频点的信号通过并得到适当放大。单元3的信号通过一级RF滤波器TA0967A和两级固定增益RF放大器MRFIC0916，只有北斗B1频点的信号通过并得到适当放大。单元4的信号通过一级RF滤波器TA0967A和两级固定增益RF放大器MRFIC0916，只有北斗B3频点的信号通过并得到适当放大。
GPS L1频点的信号经过第二级RF放大输出后进入下混频器MAX2682，下混频器输入本振为本振LO_L1：1529.385MHz，混频后中频输出为46.035MHz。GPS L2频点的信号经过第二级RF放大输出后进入下混频器MAX2682，下混频器输入本振为本振LO_L2：1181.565MHz，混频后中频输出为46.035MHz。北斗B1频点的信号经过第二级RF放大输出后进入下混频器MAX2682，下混频器输入本振为本振LO_B1：1515.063MHz，混频后中频输出为46.035MHz。北斗B3频点的信号经过第二级RF放大输出后进入下混频器MAX2682，下混频器输入本振为本振LO_B3：1314.555MHz，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CF46-13滤除中频带外干扰，然后信号进入一级固定增益IF放大器MSA-0611，最后IF放大输出的信号进入AD8367构成的VGA单元，VGA单元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，本实用新型使用四通道的DA转换器DAC7554配合C8051F021型号的MCU可以同时产生4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。
本实用新型共四路通道，四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：天线信号经过低噪声放大器 
和四功分器之后分别进入后续四个信号处理单元。
后续四个信号单元的处理电路的原理和结构是一致的：信号先通过第一级RF带通滤波器
，滤除带外噪声和干扰，然后经过两级串联的RF放大器
和
将信号适当放大，此处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、GPS L2频点的信号、北斗B1频点的信号、北斗B3频点的信号中的一种。RF放大器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
进行可变增益放大，增益控制电平由MCU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。本振信号a产生两路本振信号，分别对应GPS L1频点和GPS L2频点；本振信号b产生两路本振信号，分别对应北斗B1频点和北斗B3频点。
附图4为MCU框图。C8051F021配合四通道DA芯片DAC7554产生四路直流电平信号，四路直流电平信号分别控制四通道的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)
1.一种多频接收机射频前端装置，其特征在于：包括依次连接的低噪声放大器、四功分器、信号处理单元，信号处理单元有四个，分别为单元1、单元2、单元3、单元4；四个信号处理单元的电路结构相同，每个信号处理单元均包括本振单元、MCU以及依次连接的RF滤波器、两级RF放大器、下混频器、IF滤波器，IF放大器、VGA，本振单元与下混频器连接， MCU与VGA连接。
2.根据权利要求1所述的一种多频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产生两路本振信号LO_L1和LO_L2，LO_L1为1529.385MHz，LO_L2为1181.565MHz；本振发生器b产生两路本振信号LO_B1和LO_B3，LO_B1为1515.063MHz，LO_B3为1314.555MHz；LO_L1和LO_L2分别与单元1和单元2中的下混频器连接，LO_B1和LO_B3分别与单元3和单元4中的下混频器连接。
3. 根据权利要求1或2所述的一种多频接收机射频前端装置，其特征在于：所述单元1，单元2，单元3，单元4分别采用中心频率为1575.42MHz、通带带宽为15.3MHz的RF滤波器SF1186B-2，中心频率为1228MHz、通带带宽为20MHz的RF滤波器TA0490A，中心频率为1561MHz、通带带宽为21.5MHz的RF滤波器TA0967A，中心频率为1268.52MHz、通带带宽为38.3MHz的RF滤波器SF2186E。
4.根据权利要求1或2所述的一种多频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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