CN204465459U - 一种变频电路及接收机板卡 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种变频电路及接收机板卡。本实用新型实施例提供的变频电路，包括：第一本振电路和N个射频通道；所述第一本振电路与每个射频通道中的第一混频器、第二混频器、第三混频器相连，并将产生的第一本振信号输入所述第一混频器，第二本振信号输入所述第二混频器和第三本振信号输入所述第三混频器，所述第二本振信号与所述第三本振信号相位相差90°；所述N个射频通道中的每个射频通道用于将接收到的与所述射频通道对应的射频信号转换为I路和Q路基带信号并输出。本实用新型实施例实现了在一个变频电路上对多个频点进行处理，并且共用一个本振电路，在实现多频点的射频信号的处理上大大节约了硬件资源。
Description
技术领域
本实用新型涉及卫星导航定位领域，尤其涉及一种变频电路及接收机板卡。
背景技术
卫星定位系统包括多个，如全球定位系统(Global Positioning System，GPS系统)、北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，简称BDS)等可用于向导航接收机提供位置信息的卫星系统。GPS系统包括至少24颗绕地周期大约为12个小时的地球卫星和若干地面控制站。
导航接收机的主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当导航接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据，得到卫星导航电文，卫星导航电文由一系列的导航比特构成，包含有卫星时间、时钟改正参数、电离层延迟模型参数、卫星星历及卫星健康状况等信息数据。根据这些数据，导航接收机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、及用户的位置、速度和时间等导航定位信息。
在无线通信领域，接收机的射频部分主要是从众多电磁波中选出有用的信号，将信号进行放大、滤波、变频和采样，最后将得到的数字信号传送给信号处理器解调。在高精度导航领域中，现有的接收机射频方案主要有两种方案：(1)超外差式接收机；(2)直接下变频接收机。对于超外差式接收机，两次下变频方案采用多个滤波器和两级混频器缓解镜像干扰，并在每次混频时实现对频带的选择，进行滤波和放大，但是这种电路增加硬件成本，另外，要实现多频点的收星定位需要成本的增加硬件开销。对于直接下变频接收机，在应用的过程中往往需要引入锁相环和外部混频器，大大增加硬件开销。
综上所述，亟需一种接收机射频方案，在不增加硬件成本的基础上，用以对不同的卫星信号的不同的工作频点进行处理。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种变频电路及接收机板卡，用以实现解决现有技术中
本实用新型实施例提供的一种变频电路，包括：第一本振电路和N个射频通道，其中，N大于1；
所述第一本振电路与每个射频通道中的第一混频器、第二混频器、第三混频器相连，并将产生的第一本振信号输入所述第一混频器，第二本振信号输入所述第二混频器和第三本振信号输入所述第三混频器，所述第二本振信号与所述第三本振信号相位相差90°；
所述N个射频通道中的每个射频通道用于将接收到的与所述射频通道对应的射频信号转换为I路和Q路基带信号并输出；
所述第一混频器，用于将接收到的与所述射频通道对应的射频信号与所述第一本振信号混频，得到所述射频通道对应的第一中频信号并输出给所述第二混频器和所述第三混频器；
所述第二混频器，用于将接收到的所述射频通道对应的第一中频信号与所述第二本振信号混频，得到所述射频通道对应的I路第二低中频信号并输出；
所述第三混频器，用于将接收到的所述射频通道对应的第一中频信号与所述第三本振信号混频，得到所述射频通道对应的Q路第二低中频信号并输出。
较佳地，所述第二本振信号的频率为所述第一本振信号的频率的八分之一；所述第二本振信号的相位为0°；
所述第三本振信号的频率为所述第一本振信号的频率的八分之一；所述第三本振信号的相位为90°。
较佳地，所述I路第二低中频信号和所述Q路的第二低中频信号的频率小于等于10M。
较佳地，还包括：与天线连接的功分器、与所述功分器连接的N个第一滤波器、与所述N个第一滤波器连接的所述N个射频通道；
所述N个第一滤波器的滤波器参数均不同，用于将所述天线接收的卫星导航射频信号滤波后输出给对应射频通道的第一混频器。
较佳地，所述N个射频通道中的每个射频通道还包括：
与所述第二混频器连接的第二滤波器，用于对接收到的所述第二混频器输出的I路第二低中频信号进行滤波；
与所述第二滤波器的连接的第一自动增益控制器，用于对接收到的所述第二滤波器输出的滤波后的I路第二低中频信号进行增益控制调节；
与所述第一自动增益控制器连接的第一模数转换器，用于将接收到的所述第一自动增益控制器输出的调节后的I路第二低中频信号转换为数字信号；
与所述第三混频器连接的第三滤波器，用于对接收到的所述第三混频器输出的Q路第二低中频信号进行滤波；
与所述第三滤波器的连接的第二自动增益控制器，用于对接收到的所述第三滤波器输出的滤波后的Q路第二低中频信号进行增益控制调节；
与所述第二自动增益控制器连接的第二模数转换器，用于将接收到的所述第二自动增益控制器输出的调节后的Q路第二低中频信号转换为数字信号。
较佳地，所述第一模数转换器，具体用于：
对接收到的所述第一自动增益控制器输出的调节后的I路第二低中频信号以第一采样频率进行采样，并将采样后的I路第二低中频信号转换为数字信号；
所述第二模数转换器，具体用于：
对接收到的所述第二自动增益控制器输出的调节后的Q路第二低中频信号以所述第一采样频率进行采样，并将采样后的Q路第二低中频信号转换为数字信号；
其中，所述第一采样频率为第二本振的频率的四分之一。
较佳地，所述天线接收的卫星导航射频信号包括频点B1、B2、L1和L2上的数据，所述N个第一滤波器为第一滤波器单元和第二滤波器单元，所述N个射频通道为第一射频通道和第二射频通道；
所述第一滤波器单元输出至所述第一射频通道的射频信号包括频点B1和L1上的数据；
所述第二滤波器单元输出至所述第二射频通道的射频信号包括频点B2和L2上的数据。
所述第一射频通道中所述第一模数转换器输出的I路第二低中频信号包括频点B1的Q路数据和频点L1的I路数据；
所述第一射频通道中所述第二模数转换器输出的Q路第二低中频信号包括频点B1的I路数据和频点L1的Q路数据；
所述第二射频通道中所述第一模数转换器输出的I路第二低中频信号包括频点B2的Q路数据和频点L2的I路数据；
所述第二射频通道中所述第二模数转换器输出的Q路第二低中频信号包括频点B2的I路数据和频点L2的Q路数据。
本实用新型实施例提供一种接收机板卡，包括上述实施例中所述的变频电路，还包括：
与所述变频电路的输出端连接的基带处理器；所述基带处理器包括第二本振电路、与所述变频电路的射频通道一一对应的N个基带处理通道；
所述第二本振电路，用于产生第四本振信号和第五本振信号，所述第四本振信号的相位与第五本振信号的相位相差90°；
所述每个基带处理通道包括I路处理通道、Q路处理通道和处理单元：
所述I路处理通道将接收到的对应射频通道输出的每个频点的I路第二低中频信号分别与所述第四本振信号和所述第五本振信号进行混频，得到每个频点的II路第二低中频信号和IQ路第二低中频信号；
所述Q路处理通道将接收到的对应射频通道输出的每个频点的Q路第二低中频信号分别与所述第四本振信号和所述第五本振信号进行混频，得到每个频点的QI路第二低中频信号和QQ路第二低中频信号；
所述处理单元，根据接收到的对应的射频通道的每个频点的所述II路第二低中频信号、所述IQ路第二低中频信号、所述QI路第二低中频信号和所述QQ路第二低中频信号，得到该射频通道对应的每个频点的I路第三信号和Q路第三信号。
较佳地，所述I路处理通道具体包括：第四混频器和第五混频器，所述第四混频器和所述第五混频器的一个输入端与对应的射频通道的每个频点的I路第二低中频信号输出端相连的，所述第四混频器的另一输入端与所述第二本振电路相连并接收所述第四本振信号，所述第五混频器的另一输入端与所述第二本振电路相连并接收所述第五本振信号；所述第四混频器和所述第五混频器输出端与所述处理单元的第一加减法器相连；
所述Q路处理通道具体包括：第六混频器和第七混频器，所述第六混频器和所述第七混频器的一个输入端与对应的射频通道的每个频点的Q路第二低中频信号输出端相连，所述第六混频器的另一输入端与所述第二本振电路相连并接收所述第四本振信号，所述第七混频器的另一输入端与所述第二本振电路相连并接收所述第五本振信号，所述第六混频器和所述第七混频器输出端与所述处理单元的第二加减法器相连。
较佳地，所述处理单元的第一加减法器用于对所述所述II路第二低中频信号和所述QQ路第二低中频信号相减得到每个频点的所述I路第三信号；
所述处理单元的第二加减法器用于将所述IQ路第二低中频信号和所述QI路第二低中频信号相加得到每个频点的所述Q路第三信号。
较佳地，所述天线接收的卫星导航射频信号包括频点B1、B2、L1和L2上的数据，所述N个基带处理通道为第一基带处理通道和第二基带处理通道；
所述第一基带处理通道用于处理接收到的所述第一射频通道输出的包括I路第二低中频信号和Q路第二低中频信号；
所述第二基带处理通道用于处理接收到的所述第二射频通道输出的I路第二低中频信号和Q路第二低中频信号；
所述第一基带处理通道的I路处理通道处理B1频点的I路第二低中频信号和L1频点的I路第二低中频信号，所述B1频点的I路第二低中频信号由所述第一射频通道输出的Q路第二低中频信号确定；
所述第一基带处理通道的Q路处理通道处理B1频点的Q路第二低中频信号和L1频点的Q路第二低中频信号，所述B1频点的Q路第二低中频信号由所述第一射频通道输出的I路第二低中频信号确定；
所述第二基带处理通道的I路处理通道处理B2频点的I路第二低中频信号和L2频点的I路第二低中频信号，所述B2频点的I路第二低中频信号由所述第二射频通道输出的Q路第二低中频信号确定；
所述第二基带处理通道的Q路处理通道处理B2频点的Q路第二低中频信号和L2频点的Q路第二低中频信号，所述B2频点的Q路第二低中频信号由所述第二射频通道输出的L路第二低中频信号确定。
较佳地，所述第四本振信号与所述第五本振信号的频率相等，所述第四本振信号的相位为0°；所述第五本振信号的相位90°。
本实用新型实施例提供一种变频电路，包括：第一本振电路和N(N大于1)个射频通道；所述第一本振电路与每个射频通道中的第一混频器、第二混频器、第三混频器相连，并将产生的第一本振信号输入所述第一混频器，第二本振信号输入所述第二混频器和第三本振信号输入所述第三混频器，所述第二本振信号与所述第三本振信号相位相差90°；所述N个射频通道中的每个射频通道用于将接收到的与所述射频通道对应的射频信号转换为I路和Q路基带信号并输出；所述第一混频器，用于将接收到的与所述射频通道对应的射频信号与所述第一本振信号混频，得到所述射频通道对应的第一中频信号并输出给所述第二混频器和所述第三混频器；所述第二混频器，用于将接收到的所述射频通道对应的第一中频信号与所述第二本振信号混频，得到所述射频通道对应的I路第二低中频信号并输出；所述第三混频器，用于将接收到的所述射频通道对应的第一中频信号与所述第三本振信号混频，得到所述射频通道对应的Q路第二低中频信号并输出。本实用新型实施例实现了在一个变频电路上对多个频点进行处理，并且共用一个本振电路，在实现多频点的射频信号的处理上大大节约了硬件资源。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种变频电路示意图；
图2为本实用新型实施例中当N等于2时的变频电路示意图；
图3a-图3b为本实用新型实施例中LI频点两次下变频的I路输出原理示意图；
图4a-图4b为本实用新型实施例中BI频点两次下变频的I路输出原理示意图；
图5为本实用新型实施例提供的一种接收机板卡示意图；
图6为本实用新型实施例中正交变频处理情况示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、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，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
图1示出了本实用新型实施例提供的一种变频电路示意图，包括：第一本振电路101和射频通道1021、射频通道1022、…、射频通道102N，其中，N大于1；
所述第一本振电路101与每个射频通道中的第一混频器、第二混频器、第三混频器相连，并将产生的第一本振信号输入所述第一混频器，第二本振信号输入所述第二混频器和第三本振信号输入所述第三混频器，所述第二本振信号与所述第三本振信号相位相差90°；
所述N个射频通道中的每个射频通道用于将接收到的与所述射频通道对应的射频信号转换为I路和Q路基带信号并输出；
所述第一混频器，用于将接收到的与所述射频通道对应的射频信号与所述第一本振信号混频，得到所述射频通道对应的第一中频信号并输出给所述第二混频器和所述第三混频器；
所述第二混频器，用于将接收到的所述射频通道对应的第一中频信号与所述第二本振信号混频，得到所述射频通道对应的I路第二低中频信号并输出；
所述第三混频器，用于将接收到的所述射频通道对应的第一中频信号与所述第三本振信号混频，得到所述射频通道对应的Q路第二低中频信号并输出。
上述实施例中通过在一个变频电路上实现了多频点射频信号的同时处理，并且共用一个本振电路，大大节约了硬件成本，且减小了导航接收机板卡的大小。另外，每个射频通道原来只可以处理一个频点，但通过选取合适的信号频点和频率规划也可实现一个通道处理两个频点的射频信号，进一步减小了硬件成本和接收机板卡的大小。
本实用新型实施例中天线接收到的卫星导航信号可为多种卫星导航系统的信号，较佳的，卫星导航信号为以下内容中的一项或几项：全球定位系统(Global Positioning System，简称：GPS)、全球卫星导航系统(Global NavigationSatellite System，简称：GNSS)、北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation SatelliteSystem，简称：BDS)、全球卫星导航系统(GLONASS)、伽利略卫星导航(GALILEO)。不同的卫星导航系统所传输的信号的工作频点不同，即该卫星导航系统在不同的频点上传输信号。如GPS L1的频点为1561.098MHz，GPS L2的频点为1227.6MHz，BDS B1的频点为1575.42MHz，BDS B2的频点为1207.14MHz。本实用新型实施例中以该四个频点为例进行介绍，本领域技术人员可知，本实用新型实施例可适用于其它卫星导航系统的其它频点。
本实用新型实施例中，较佳地，所述变频电路还包括：与天线连接的功分器、与所述功分器连接的N个第一滤波器、与所述N个第一滤波器连接的所述N个射频通道。
上述N个第一滤波器的滤波器参数均不同，用于将所述天线接收的卫星导航射频信号滤波后输出给对应射频通道的第一混频器；通过滤波器可以使得各射频通道上处理的信号频点不同。
其中，所述N个射频通道中的每个射频通道还包括：
与所述第二混频器连接的第二滤波器，用于对接收到的所述第二混频器输出的I路第二低中频信号进行滤波；
与所述第二滤波器的连接的第一自动增益控制器，用于对接收到的所述第二滤波器输出的滤波后的I路第二低中频信号进行增益控制调节；
与所述第一自动增益控制器连接的第一模数转换器，用于将接收到的所述第一自动增益控制器输出的调节后的I路第二低中频信号转换为数字信号；
与所述第三混频器连接的第三滤波器，用于对接收到的所述第三混频器输出的Q路第二低中频信号进行滤波；
与所述第三滤波器的连接的第二自动增益控制器，用于对接收到的所述第三滤波器输出的滤波后的Q路第二低中频信号进行增益控制调节；
与所述第二自动增益控制器连接的第二模数转换器，用于将接收到的所述第二自动增益控制器输出的调节后的Q路第二低中频信号转换为数字信号。
经过上述电路，可保障每个射频通道输出的数字中频信号质量良好。
较佳地，N等于2，即本实用新型实施例中的变频电路包含两个射频通道。图2示出了本实用新型实施例中当N等于2时的变频电路示意图。
本实用新型实施例中，当N等于2，即变频电路具备两个射频通道时，采用两次下变频，两个射频通道共用一个本振电路，且相应地，具备第一滤波器单元和第二滤波器单元。本实用新型实施例中的第一滤波器单元和第二滤波器单元均可以为SAW(surface acoustic wave，声表面波滤波器)。第二滤波器与第三滤波器可以为低通滤波器LPF(Low Pass Filter)。本实用新型实施例中的声表滤波器的另外一个作用是为变频电路中的第一级混频做镜像抑制。
本实用新型实施例中的射频信号对应的频点分别为GPS L1的频点为1561.098MHz，GPS L2的频点为1227.6MHz，BDS B1的频点为1575.42MHz，BDS B2的频点为1207.14MHz。由于GPS L1和BDS B1的频点相近，因此可以对两个第一滤波器的参数进行选取，例如可选取中心频率为1570MHz，通带带宽为40MHz的第一滤波器单元，此时第一滤波器单元能通过的信号的频点范围为1550MHz至1590MHz，可见此时第一滤波器单元在该四个频点中仅能通过GPS L1和BDS B1的频点对应的信号。同样的道理，由于GPS L2和BDSB2的频点相近，因此可选取中心频率为1217MHz，通带带宽为40MHz的第二滤波器单元，此时第二滤波器单元能通过的信号的频点范围为1197MHz至1237MHz，可见此时第二滤波器单元在该四个频点中仅能通过GPS L2和BDSB2的频点对应的信号。
由此可知，通过上述两个第一滤波器对接收到的射频信号的处理，实现了对包括多个频点的射频信号的第一次分离，通过两个第一滤波器可将频点接近的信号分为一组。
经过上述两个第一滤波器滤波后，两路信号分别经过两个射频通道，其中，B1/L1信号在第一射频通道中进行处理，B2/L2信号在第二射频通道中进行处理。
下面通过步骤一至步骤五来具体介绍B1/L1信号在第一射频通道中的处理过程。
步骤一：第一混频器将接收到的B1/L1信号与本振电路所产生的第一本振信号混频，得到对应的第一中频信号并输出给第二混频器和第三混频器。
步骤二：第二混频器将接收到的第一中频信号与本振电路所产生的第二本振信号混频，得到射频通道1对应的I路第二低中频信号并输出；第三混频器将接收到的射频通道1对应的第一中频信号与本振电路所产生的第三本振信号混频，得到射频通道1对应的Q路第二低中频信号并输出。
本实用新型实施例经过步骤一和步骤二进行两次变频，具体的频率规划情况如表1所示：
表1
本实用新型实施例经过步骤一和步骤二对射频信号进行两次变频，并对不同变频过程中所采用的本振信号的采样频率进行了相应的设计。
本实用新型实施例中本振信号的采样频率具体的设计结果为：第二本振信号的频率为所述第一本振信号的频率的八分之一，第三本振信号的频率为所述第一本振信号的频率的八分之一。I路第二低中频信号和Q路第二低中频信号经过两次变频得到的I路第二低中频信号和Q路第二低中频信号频率在10Mhz左右，可以为后续采样频率的降低提供保障，降低硬件成本，同时，也可以克服现有技术中直接下变频为零中频所带来的问题。
具体的设计原理为：综合四个频点来看，B1、L1、B2、L2频点中L1和L2包含P码，带宽为20.46M，四个频点的模拟低中频的最高频为9.6M+10.23M＝19.83M，根据奈奎斯特采样定理，ADC的采样率至少为39.66M，考虑采样频率的谐波对射频前段的干扰，选取本振的分频信号最为采样率，第二本振信号为174M，权衡最低采样率39.66M，设计中选取174÷4＝43.5M作为采样率，这样采样频率的倍频与本振的混频为零，不会引入差频干扰。相比于国外接收机OEM628，模数转换的采样率由100M降到43.5M，本实用新型实施例中的这种设计降低了数字信号处理的主频，为后级数字信号处理器减轻了压力，也节省了硬件资源。
除对第二本振信号和第三本振信号的采样频率进行设计外，本实用新型实施例中还设定第二本振信号与第三本振信号相位相差90°，例如第二本振信号的相位为0°，第三本振信号的相位为90°。
通过相互正交的第二本振信号和第三本振信号，将B1(或B2)信号的I路输出叠加在L1(或L2)信号得Q路，将B1(或B2)信号的Q路输出叠加在L1(或L2)信号得I路，由上述频率规划可得知第一射频通道输出的I、Q两路信号实际包含了两个频点的I、Q信号。例如，I路输出为IOUT，Q路输出为QOUT。射频部分混频乘cosωLOt(其中169.098MωLO＝174M 183.42M)，则L1频点的二次下变频的I路输出如图3a-图3b所示。
同理可得对于B1频点，二次下变频的I路输出的频谱如图4a-图4b所示。
步骤三：与第二混频器连接的第二滤波器对接收到的所述第二混频器输出的I路第二低中频信号进行滤波；与所述第三混频器连接的第三滤波器对接收到的第三混频器输出的Q路第二低中频信号进行滤波。
步骤四：与第二滤波器的连接的第一自动增益控制器对接收到的所述第二滤波器输出的滤波后的I路第二低中频信号进行增益控制调节；与所述第三滤波器的连接的第二自动增益控制器对接收到的所述第三滤波器输出的滤波后的Q路第二低中频信号进行增益控制调节。
步骤五：与第一自动增益控制器连接的第一模数转换器将接收到的第一自动增益控制器输出的调节后的I路第二低中频信号转换为数字信号并输出；与所述第二自动增益控制器连接的第二模数转换器，用于将接收到的所述第二自动增益控制器输出的调节后的Q路第二低中频信号转换为数字信号。
具体地，第一模数转换器对接收到的所述第一自动增益控制器输出的调节后的I路第二低中频信号以第一采样频率进行采样，并将采样后的I路第二低中频信号转换为数字信号；第二模数转换器对接收到的所述第二自动增益控制器输出的调节后的Q路第二低中频信号以所述第一采样频率进行采样，并将采样后的Q路第二低中频信号转换为数字信号；其中，所述第一采样频率为第二本振的频率的四分之一。
所述第一射频通道中所述第一模数转换器输出的I路第二低中频信号包括频点B1的Q路数据和频点L1的I路数据；
所述第一射频通道中所述第二模数转换器输出的Q路第二低中频信号包括频点B1的I路数据和频点L1的Q路数据。
B2/L2信号在第二射频通道中的处理过程，与B1/L1信号在第一射频通道中的处理过程相同，此处不再赘述。
上述实施例在两个射频通道上实现了四频点的射频信号的处理，将频点频率相近的射频信号通过一个射频通道来处理，进一步降低了硬件成本并减小了导航接收机板卡的大小。
图5为本实用新型实施例提供的一种接收机板卡，包括上述实施例中所述的变频电路，还包括：
与所述变频电路的输出端连接的基带处理器；所述基带处理器包括第二本振电路、与所述变频电路的射频通道一一对应的N个基带处理通道；
所述第二本振电路，用于产生第四本振信号和第五本振信号，所述第四本振信号的相位与第五本振信号的相位相差90°；
所述每个基带处理通道包括I路处理通道、Q路处理通道和处理单元：
所述I路处理通道将接收到的对应射频通道输出的每个频点的I路第二低中频信号分别与所述第四本振信号和所述第五本振信号进行混频，得到每个频点的II路第二低中频信号和IQ路第二低中频信号；本实用新型实施例中，第四本振信号与第五本振信号的频率相等，第四本振信号的相位为0°，第五本振信号的相位为90°。
所述Q路处理通道将接收到的对应射频通道输出的每个频点的Q路第二低中频信号分别与所述第四本振信号和所述第五本振信号进行混频，得到每个频点的QI路第二低中频信号和QQ路第二低中频信号。
所述处理单元，根据接收到的对应的射频通道的每个频点的所述II路第二低中频信号、所述IQ路第二低中频信号、所述QI路第二低中频信号和所述QQ路第二低中频信号，得到该射频通道对应的每个频点的I路第三信号和Q路第三信号。
上述实施例中，将射频通道输出的第二低中频信号中的每个频点经过基带处理器的处理，能够有效抑制镜像频率，确保接收信号的准确性。将每个频点的I路第二低中频信号与每个频点的Q路第二低中频信号通过第四和第五本振信号混频正交后进行合并处理，来消除部分镜像干扰。
如图6所示，为本实用新型实施例中正交变频处理情况示意图。通过第二本振信号(如第二混频器)和第三本振信号(如第三混频器)对射频信号进行了第一次正交变频，通过低通滤波器等处理后输出给基带处理器处理，基带处理器中的相互正交的第四本振信号(如第四混频器)和所述第五本振信号(如第五混频器)对射频信号进行第二次正交变频，通过两次正交变频能够有效抑制镜像干扰。
其中，I路处理通道具体包括：第四混频器和第五混频器，所述第四混频器和所述第五混频器的一个输入端与对应的射频通道的每个频点的I路第二低中频信号输出端相连的，所述第四混频器的另一输入端与所述第二本振电路相连并接收所述第四本振信号，所述第五混频器的另一输入端与所述第二本振电路相连并接收所述第五本振信号；所述第四混频器和所述第五混频器输出端与所述处理单元的第一加减法器相连；Q路处理通道具体包括：第六混频器和第七混频器，所述第六混频器和所述第七混频器的一个输入端与对应的射频通道的每个频点的Q路第二低中频信号输出端相连，所述第六混频器的另一输入端与所述第二本振电路相连并接收所述第四本振信号，所述第七混频器的另一输入端与所述第二本振电路相连并接收所述第五本振信号，所述第六混频器和所述第七混频器输出端与所述处理单元的第二加减法器相连。
本实用新型实施例中，处理单元的第一加减法器用于对所述所述II路第二低中频信号和所述QQ路第二低中频信号相减得到每个频点的所述I路第三信号；
第二加减法器用于将所述IQ路第二低中频信号和所述QI路第二低中频信号相加得到每个频点的所述Q路第三信号。
本实用新型实施例中，可假设天线接收的卫星导航射频信号包括频点B1、B2、L1和L2上的数据，所述N个基带处理通道为第一基带处理通道和第二基带处理通道，分别与变频电路中的第一射频通道和第二射频通道相对应。
其中，第一基带处理通道用于处理接收到的所述第一射频通道输出的包括I路第二低中频信号和Q路第二低中频信号；第二基带处理通道用于处理接收到的所述第二射频通道输出的I路第二低中频信号和Q路第二低中频信号。
所述第一基带处理通道的I路处理通道处理B2频点的I路第二低中频信号和L2频点的I路第二低中频信号，所述B2频点的I路第二低中频信号由所述第一射频通道输出的Q路第二低中频信号确定；所述第一基带处理通道的Q路处理通道处理B2频点的Q路第二低中频信号和L2频点的Q路第二低中频信号，所述B2频点的Q路第二低中频信号由所述第一射频通道输出的I路第二低中频信号确定。
所述第二基带处理通道的I路处理通道处理B1频点的I路第二低中频信号和L1频点的I路第二低中频信号，所述B1频点的I路第二低中频信号由所述第二射频通道输出的Q路第二低中频信号确定；所述第二基带处理通道的Q路处理通道处理B1频点的Q路第二低中频信号和L1频点的Q路第二低中频信号，所述B1频点的Q路第二低中频信号由所述第二射频通道输出的L路第二低中频信号确定。
在上述实施例中，由于每个射频通道输出了两个频点的I路第二低中频信号和Q路第二低中频信号，故需要先确定出每个频点I路第二低中频信号和Q路第二低中频信号，具体的确定过程如下示例。然后根据每个频点I路第二低中频信号和Q路第二低中频信号经过基带处理器的处理，实现了每个频点最终输出的I路第三信号和Q路第三信号。在基带处理器中通过两个相互正交的数字本振信号对四个频点的IQ信号进行数字正交变频，从而实现对每个频点的镜像抑制。
上述实施例中的变频电路输出的I路信号为IOUT，Q路信号为QOUT。
由余弦函数的希尔伯特变换及解析信号相关知识可得，若对上述信号乘以一个变换因子ejπ/2＝j，则表示该信号的频谱逆时针旋转90°。则Q路表示该信号的Q路变为实部，I路变为虚部。若记B1信号得I路为IB1，则IB1＝QOUT×j。同理可得，对于B1的Q路则有QB1＝IOUT×j。于是，I路输出的数据IOUT本身即为L1频点的I路信号，IOUT×j则是B1频点的Q路信号。同理，Q路输出的数据QOUT本身即为L1频点的Q路信号，QOUT×j则是B1频点的I路信号。按照正交下变频的原理，分别对L1频点的IQ两路信号和B1频点的IQ两路信号进行正交变换。
数字部分相互正交的数字本振信号分别为cosωt和sinωt，α、β参数是用来补偿I、Q幅度相位的参数，为方便推导公式取α＝1，β＝0。
对于L1频点有：IIL1＝IOUT×cosωt；IQL1＝IOUT×sinωt；QIL1＝QOUT×cosωt；QQL1＝QOUT×sinωt。对于L1频点，数字下变频之后的IQ两路分别为：
IdL1＝IIL1-QQL1＝IOUT×cosωt-QOUT×sinωt；
QdL1＝QIL1+IQL1＝QOUT×cosωt+IOUT×sinωt；
对于B1频点有：IIB1＝QOUT×j×cosωt；IQB1＝QOUT×j×sinωt；QIB1＝IOUT×j×cosωt；QQB1＝IOUT×j×sinωt。
IdB1＝IIB1-QQB1＝j×(QOUT×cosωt-IOUT×sinωt)；
QdB1＝QIB1+IQB1＝j×(IOUT×cosωt+QOUT×sinωt)；
IdB1、QdB1为纯虚数，表示将B1信号的频谱旋转90°，因此，在数字信号处理中可将B1频点正交变频后的IQ两路信号的虚部当作实数，直接进行信号的捕获运算。
同理，在第二基带处理通道中进行同样的下变频处理，这样在一个接收机板卡上就实现了四个频点的接收、放大、下变频和采样，大大的节省了硬件资源。
从上述内容可以看出：本实用新型实施例提供一种变频电路，包括：第一本振电路和N(N大于1)个射频通道；所述第一本振电路与每个射频通道中的第一混频器、第二混频器、第三混频器相连，并将产生的第一本振信号输入所述第一混频器，第二本振信号输入所述第二混频器和第三本振信号输入所述第三混频器，所述第二本振信号与所述第三本振信号相位相差90°；所述N个射频通道中的每个射频通道用于将接收到的与所述射频通道对应的射频信号转换为I路和Q路基带信号并输出；所述第一混频器，用于将接收到的与所述射频通道对应的射频信号与所述第一本振信号混频，得到所述射频通道对应的第一中频信号并输出给所述第二混频器和所述第三混频器；所述第二混频器，用于将接收到的所述射频通道对应的第一中频信号与所述第二本振信号混频，得到所述射频通道对应的I路第二低中频信号并输出；所述第三混频器，用于将接收到的所述射频通道对应的第一中频信号与所述第三本振信号混频，得到所述射频通道对应的Q路第二低中频信号并输出。本实用新型实施例实现了在一个变频电路上对多个频点进行处理，并且共用一个本振电路，在实现多频点的射频信号的处理上大大节约了硬件资源。
尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (12)
1.一种变频电路，其特征在于，包括：第一本振电路和N个射频通道，其中，N大于1；
所述第一本振电路与每个射频通道中的第一混频器、第二混频器、第三混频器相连，并将产生的第一本振信号输入所述第一混频器，第二本振信号输入所述第二混频器和第三本振信号输入所述第三混频器，所述第二本振信号与所述第三本振信号相位相差90°；
所述N个射频通道中的每个射频通道用于将接收到的与所述射频通道对应的射频信号转换为I路和Q路基带信号并输出；
所述第一混频器，用于将接收到的与所述射频通道对应的射频信号与所述第一本振信号混频，得到所述射频通道对应的第一中频信号并输出给所述第二混频器和所述第三混频器；
所述第二混频器，用于将接收到的所述射频通道对应的第一中频信号与所述第二本振信号混频，得到所述射频通道对应的I路第二低中频信号并输出；
所述第三混频器，用于将接收到的所述射频通道对应的第一中频信号与所述第三本振信号混频，得到所述射频通道对应的Q路第二低中频信号并输出。
2.如权利要求1所述的变频电路，其特征在于，所述第二本振信号的频率为所述第一本振信号的频率的八分之一；所述第二本振信号的相位为0°；
所述第三本振信号的频率为所述第一本振信号的频率的八分之一；所述第三本振信号的相位为90°。
3.如权利要求1所述的变频电路，其特征在于，所述I路第二低中频信号和所述Q路的第二低中频信号的频率小于等于10M。
4.如权利要求1所述的变频电路，其特征在于，还包括：与天线连接的功分器、与所述功分器连接的N个第一滤波器、与所述N个第一滤波器连接的所述N个射频通道；
所述N个第一滤波器的滤波器参数均不同，用于将所述天线接收的卫星导 航射频信号滤波后输出给对应射频通道的第一混频器。
5.如权利要求1至4任一项所述的变频电路，其特征在于，所述N个射频通道中的每个射频通道还包括：
与所述第二混频器连接的第二滤波器，用于对接收到的所述第二混频器输出的I路第二低中频信号进行滤波；
与所述第二滤波器的连接的第一自动增益控制器，用于对接收到的所述第二滤波器输出的滤波后的I路第二低中频信号进行增益控制调节；
与所述第一自动增益控制器连接的第一模数转换器，用于将接收到的所述第一自动增益控制器输出的调节后的I路第二低中频信号转换为数字信号；
与所述第三混频器连接的第三滤波器，用于对接收到的所述第三混频器输出的Q路第二低中频信号进行滤波；
与所述第三滤波器的连接的第二自动增益控制器，用于对接收到的所述第三滤波器输出的滤波后的Q路第二低中频信号进行增益控制调节；
与所述第二自动增益控制器连接的第二模数转换器，用于将接收到的所述第二自动增益控制器输出的调节后的Q路第二低中频信号转换为数字信号。
6.如权利要求5所述的变频电路，其特征在于，所述第一模数转换器，具体用于：
对接收到的所述第一自动增益控制器输出的调节后的I路第二低中频信号以第一采样频率进行采样，并将采样后的I路第二低中频信号转换为数字信号；
所述第二模数转换器，具体用于：
对接收到的所述第二自动增益控制器输出的调节后的Q路第二低中频信号以所述第一采样频率进行采样，并将采样后的Q路第二低中频信号转换为数字信号；
其中，所述第一采样频率为第二本振的频率的四分之一。
7.如权利要求5所述的变频电路，其特征在于，天线接收的卫星导航射频信号包括频点B1、B2、L1和L2上的数据，所述N个第一滤波器为第一滤 波器单元和第二滤波器单元，所述N个射频通道为第一射频通道和第二射频通道；
所述第一滤波器单元输出至所述第一射频通道的射频信号包括频点B1和L1上的数据；
所述第二滤波器单元输出至所述第二射频通道的射频信号包括频点B2和L2上的数据；
所述第一射频通道中所述第一模数转换器输出的I路第二低中频信号包括频点B1的Q路数据和频点L1的I路数据；
所述第一射频通道中所述第二模数转换器输出的Q路第二低中频信号包括频点B1的I路数据和频点L1的Q路数据；
所述第二射频通道中所述第一模数转换器输出的I路第二低中频信号包括频点B2的Q路数据和频点L2的I路数据；
所述第二射频通道中所述第二模数转换器输出的Q路第二低中频信号包括频点B2的I路数据和频点L2的Q路数据。
8.一种接收机板卡，其特征在于，包括权利要求1至7任一权利要求所述的变频电路，还包括：
与所述变频电路的输出端连接的基带处理器；所述基带处理器包括第二本振电路、与所述变频电路的射频通道一一对应的N个基带处理通道；
所述第二本振电路，用于产生第四本振信号和第五本振信号，所述第四本振信号的相位与第五本振信号的相位相差90°；
所述每个基带处理通道包括I路处理通道、Q路处理通道和处理单元：
所述I路处理通道将接收到的对应射频通道输出的每个频点的I路第二低中频信号分别与所述第四本振信号和所述第五本振信号进行混频，得到每个频点的II路第二低中频信号和IQ路第二低中频信号；
所述Q路处理通道将接收到的对应射频通道输出的每个频点的Q路第二低中频信号分别与所述第四本振信号和所述第五本振信号进行混频，得到每个 频点的QI路第二低中频信号和QQ路第二低中频信号；
所述处理单元，根据接收到的对应的射频通道的每个频点的所述II路第二低中频信号、所述IQ路第二低中频信号、所述QI路第二低中频信号和所述QQ路第二低中频信号，得到该射频通道对应的每个频点的I路第三信号和Q路第三信号。
9.如权利要求8所述的接收机板卡，其特征在于，
所述I路处理通道具体包括：第四混频器和第五混频器，所述第四混频器和所述第五混频器的一个输入端与对应的射频通道的每个频点的I路第二低中频信号输出端相连的，所述第四混频器的另一输入端与所述第二本振电路相连并接收所述第四本振信号，所述第五混频器的另一输入端与所述第二本振电路相连并接收所述第五本振信号；所述第四混频器和所述第五混频器输出端与所述处理单元的第一加减法器相连；
所述Q路处理通道具体包括：第六混频器和第七混频器，所述第六混频器和所述第七混频器的一个输入端与对应的射频通道的每个频点的Q路第二低中频信号输出端相连，所述第六混频器的另一输入端与所述第二本振电路相连并接收所述第四本振信号，所述第七混频器的另一输入端与所述第二本振电路相连并接收所述第五本振信号，所述第六混频器和所述第七混频器输出端与所述处理单元的第二加减法器相连。
10.如权利要求9所述的接收机板卡，其特征在于，所述处理单元的第一加减法器用于对所述所述II路第二低中频信号和所述QQ路第二低中频信号相减得到每个频点的所述I路第三信号；
所述处理单元的第二加减法器用于将所述IQ路第二低中频信号和所述QI路第二低中频信号相加得到每个频点的所述Q路第三信号。
11.如权利要求8述的接收机板卡，其特征在于，天线接收的卫星导航射频信号包括频点B1、B2、L1和L2上的数据，所述N个基带处理通道为第一基带处理通道和第二基带处理通道；
所述第一基带处理通道用于处理接收到的所述第一射频通道输出的包括I路第二低中频信号和Q路第二低中频信号；
所述第二基带处理通道用于处理接收到的所述第二射频通道输出的I路第二低中频信号和Q路第二低中频信号；
所述第一基带处理通道的I路处理通道处理B1频点的I路第二低中频信号和L1频点的I路第二低中频信号，所述B1频点的I路第二低中频信号由所述第一射频通道输出的Q路第二低中频信号确定；
所述第一基带处理通道的Q路处理通道处理B1频点的Q路第二低中频信号和L1频点的Q路第二低中频信号，所述B1频点的Q路第二低中频信号由所述第一射频通道输出的I路第二低中频信号确定；
所述第二基带处理通道的I路处理通道处理B2频点的I路第二低中频信号和L2频点的I路第二低中频信号，所述B2频点的I路第二低中频信号由所述第二射频通道输出的Q路第二低中频信号确定；
所述第二基带处理通道的Q路处理通道处理B2频点的Q路第二低中频信号和L2频点的Q路第二低中频信号，所述B2频点的Q路第二低中频信号由所述第二射频通道输出的L路第二低中频信号确定。
12.如权利要求8所述的接收机板卡，其特征在于，所述第四本振信号与所述第五本振信号的频率相等，所述第四本振信号的相位为0°；所述第五本振信号的相位90°。
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Cited By (2)
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| CN110907962A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-03-24 | 重庆西南集成电路设计有限责任公司 | 一种北斗双频卫星信号射频接收机 |
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Denomination of utility model: Frequency changing circuit and receiver board Effective date of registration: 20191230 Granted publication date: 20150708 Pledgee: Anxin Agricultural Insurance Co., Ltd. Shanghai Minhang Branch Co. Pledgor: SHANGHAI HIGH GAIN INFORMATION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2019310000046 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150708 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |