CN204515143U

CN204515143U - 一种抗干扰gps双频接收机射频前端装置

Info

Publication number: CN204515143U
Application number: CN201520119934.7U
Authority: CN
Inventors: 郑建生; 周琪; 潘伟; 吴越
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2015-02-28
Filing date: 2015-02-28
Publication date: 2015-07-29
Anticipated expiration: 2025-02-28

Abstract

本实用新型提供了一种抗干扰GPS双频接收机射频前端装置，本装置将GPS信号通过二功分器后分别经两个第一级带通滤波器得到L1、L2两路信号再进入后续调理电路，输出两种不同频点的中频信号；本实用新型实现了L1、L2两路GPS信号同时处理，输出两个不同频点的中频信号，输出信号功率可调等功能，极大的改善了两路信号同时处理时相互干扰的问题，并且具有体积小，噪声系数低，抗干扰能力强等优点。

Description

一种抗干扰GPS双频接收机射频前端装置

技术领域

本实用新型属于无线通信和卫星导航技术领域，具体涉及一种抗干扰GPS双频接收机射频前端装置。

背景技术

全球定位系统(Global Position System，GPS)是一种高精度的导航定位系统，由于它可以实现全天候、全球性与高精度的连续导航与定位，近些年来被广泛应用于经济建设、科学技术和军事等诸多领域。随着GPS的广泛应用，人们对GPS接收机也提出了高精度和高动态的要求。GPS卫星在L1(1575.42MHz)和L2(1227.6MHz)两个波段上发射卫星信号，一般的单频GPS接收机由于不能消除电离层误差，不能较好的解决整周模糊度等问题，因此定位精度较差。与单频接收机相比，抗干扰双频接收机能够较好的解决单频接收机中存在的一些问题，从而提高定位精度。因此，积极地展开抗干扰双频接收机的相关研究是很有必要的。

在超外差式接收机中，天线接收的信号经过射频滤波器的选择、LNA的放大后混频到中频信号，经过中频滤波器的选频及中频放大器的放大后就得到了所需的中频信号了。超外差式接收机的优点是可以将射频信号下变频到中频处理，因为在中频段实现对有用信道的选择要比在射频段对所需滤波器Q值的要求低的多，信号下变频为中频后，在较低的固定中频上做高增益的放大器要比在射频段做高增益的放大器容易和稳定许多，在较低的固定中频上解调或A/D变换也相对容易一些。

就目前的情况来看，开展抗干扰双频接收机研究的意义主要有以下两点：

1)抗干扰GPS双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。

2)GPS是一种比较成熟的定位导航技术，抗干扰GPS双频接收机射频前端的研究对我国自己的北斗导航定位有重要的参考借鉴作用。为今后高性能导航接收机的开发打下良好的基础。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本实用新型提供一种抗干扰GPS双频接收机射频前端装置，本实用新型采取的技术方案如下：

一种抗干扰GPS双频接收机射频前端装置，包括二功分器和与其分别连接的两个第一级带通滤波器，所述的两个第一级带通滤波器分别连接后续调理电路；GPS信号通过二功分器后分别经两个第一级带通滤波器得到L1、L2两路信号再进入后续调理电路，输出两种不同频点的中频信号。

进一步的，所述的后续调理电路包括依次连接的低噪声放大器、射频放大器、第二级带通滤波器、混频器、中频滤波器、中频放大器和数控衰减器；信号经过低噪声放大器后再经过射频放大器放大然后经第二级带通滤波，然后送入混频器下变频，最后依次经过中频滤波器、中频放大器、数控衰减器后输出。

进一步的，所述的混频器与本振模块连接，下变频的本振信号由本振模块给出，L1、L2两路信号的本振模块具有不同的本振输出。

作为优选，所述的本振模块的型号为ADF4350。

作为优选，所述的中频放大器由4个22dB中频放大器级联而成。

作为优选，所述的中频放大器的型号为HMC478。

作为优选，所述的第一级带通滤波器和第二级带通滤波器的型号为TA0549A；所述的低噪声放大器的型号为WHM14-3020BE；所述的射频放大器的型号为BGA430；所述的混频器的型号MAX2682；所述的中频放大器的型号为HMC478；所述的数控衰减器的型号为HMC273MS10G。

作为优选，L1线路的中频滤波器的型号为CF76.725-13；L2线路的中频滤波器的型号为CF46-13。

本实用新型具有以下优点和效果：

1)本实用新型先采用二功分器将信号分成两路然后再对L1、L2通道分别滤波，防止其相互干扰。

2)本实用新型使用的混频器具有开关功能，一路信号形成的干扰过大时，可以选择关闭该通道，从而保证另一路正常工作。

3)GPS的L1、L2中频输出分别为76.725MHz和40.035MHz，这是两个不相同并且分隔较远的中频频点，这两个频点错开可以防止同时输出时相互干扰。

4)数控衰减器衰减倍数可调，可以满足不同条件下应用的需求。

附图说明

图1为超外差式接收机示意图；

图2为本实用新型系统整体框图；

图3为中频放大器示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明：

该射频前端基于传统的超外差结构用于同时处理L1和L2两路GPS卫星信号，采用一级混频。该装置主要由功率分配器、低噪声放大器(LNA)、射频(RF)放大器、GPS滤波器、中频(IF)滤波器、中频放大器、数控衰减器以及本振模块等单元构成。该装置同时处理两路GPS信号，中频输出的频点不同，具有低噪声系数，抗干扰能力强等特点。为了实现该功能，采取的技术方案如下：

如图2，一种抗干扰GPS双频接收机射频前端装置，包括二功分器和与其分别连接的两个第一级带通滤波器，所述的两个第一级带通滤波器分别连接后续调理电路；GPS信号通过二功分器后分别经两个第一级带通滤波器得到L1、L2两路信号再进入后续调理电路，输出两种不同频点的中频信号。

所述的后续调理电路包括依次连接的低噪声放大器、射频放大器、第二级带通滤波器、混频器、中频滤波器、中频放大器和数控衰减器；信号经过低噪声放大器后再经过射频放大器放大然后经第二级带通滤波，然后送入混频器下变频，最后依次经过中频滤波器、中频放大器、数控衰减器后输出。

所述的混频器与本振模块连接，下变频的本振信号由本振模块给出，L1、L2两路信号的本振模块具有不同的本振输出。

所述的本振模块的型号为ADF4350。

所述的中频放大器由4个22dB中频放大器级联而成。

所述的中频放大器的型号为HMC478。

所述的第一级带通滤波器和第二级带通滤波器的型号为TA0549A；所述的低噪声放大器的型号为WHM14-3020BE；所述的射频放大器的型号为BGA430；所述的混频器的型号MAX2682；所述的中频放大器的型号为HMC478；所述的数控衰减器的型号为HMC273MS10G。

L1线路的中频滤波器的型号为CF76.725-13；L2线路的中频滤波器的型号为CF46-13。

以前的设计是L1、L2通道信号同时滤波再经过功分器。如果其中一路信号比较大，会使滤波器饱和，从而干扰另一路信号。本实用新型先采用二功分器将信号分成两路然后再对L1、L2通道分别滤波，防止其相互干扰。

图1是传统超外差式接收机的框图，天线接收的信号经过射频滤波器的选择、低噪声放大器(LNA)的放大后由混频器混频到中频信号，经过中频滤波器的选频及中频放大器的放大后就得到所需的中频信号。本实用新型在传统超外差式接收机的基础上进行了改进，它共有两路通道，工作的原理相似，如图2所示，GPS信号经二功分器后将两路信号分别送到两个通道。其中L1通道的信号经第一级滤波器(此处两路的第一级带通滤波器的中心频率和带宽决定通过的是L1频点信号或L2频点信号)，滤除带外噪声和干扰得到GPS L1频点信号，然后经过低噪声放大器(LNA)将信号送入射频(RF)放大器适当的放大，再经过第二级带通滤波器(根据L1和L2波段的频点选择)以进一步滤除带外噪声和干扰并提高对镜像频率的抑制。经带通滤波的信号送入混频器(带开关功能)，下变频后产生频率较低的中频信号。下变频的本振信号由本振模块给出(L1通道和L2通道具有不同的本振输出)。输出的中频信号经过中频(IF)滤波器(L1和L2通道具有不同的中心频率和带宽)，滤除带外无用信号后输送到中频(IF)放大器进行放大，最后信号经过由五位数据位控制的数控衰减器进行增益衰减，衰减到合适大小以配合后面的A/D采样。其中L1线路的第一级带通滤波器的中心频率为1575.42MHz，L2线路的第一级带通滤波器的中心频率为1227.6MHz。L1线路本振信号输出为1498.659MHz，L2线路的本振信号的输出为1181.565MHz。L1通道和L2通道中频滤波的中心频率分别为76.725MHz和46.035MHz。图3是中频(IF)放大器，由4个22dB中频放大器级联而成。

由于天线接收的信号要功分成两路，分别进行L1和L2波段的处理，所以功分器是必不可少的。本系统采用插入损耗小、隔离度高的BP2G1+功分器芯片。卫星信号经过二功分器后得到两路信号，送入第一级带通滤波器。本系统采用针对L1、L2频点的第一级带通滤波器TA0549A、TA0490A来预选频段并抑制镜像干扰和各种噪声，这两路预选频滤波器都有足够的大的带外抑制能力。使用中心频率为15785.5MHz，3dB带宽为13MHz的第一级带通滤波器TA0549A来选择L1通道频点(频率为1575.42MHz)；使用中心频率为1228MHz，3dB带宽为20MHz的第一级带通滤波器TA0490A来选择L2通道频点(频率为1227.6MHz)。低噪声放大器的噪声系数小，对整个接收机的噪声系数起决定作用，本实用新型使用1.2-1.6GHz低噪声放大器WHM14-3020BE来放大每一路微弱的卫星信号。射频(RF)放大器采用的是35dB正增益斜率LNB中频放大器BGA430。

GPS信号经过第二级带通滤波器进入到混频器中。混频器采用美信公司生产的高频、低噪的双平衡混频器MAX2682。本振模块采用ADF4350，它具有一个集成电压控制振荡器(VCO)，可输出1/2/4/8/16分频，输出频率范围是137.5MHz-4400MHz，结合外部环路滤波器和外部基准频率使用时，可实现小数N分频或整数N分频锁相环(PLL)频率合成器，不用时可以关断。L1和L2通道的本振信号输出分别为1498.659MHz和1181.565MHz。L1和L2通道的中频滤波器分别采用的中心频率为76.725MHZ和46MHz的订制芯片CF76.725-13、CF46-13。数控衰减器采用的是HMC273MS10G，它是一个宽频带5位正控制数控衰减器，频率范围从0.7到3.7GHz，衰减位的值为1(LSB),2,4,8,和16dB，总共31dB。本实用新型选用HMC478芯片作为中频放大器，它是Hittite公司出品的一款放大器芯片，可广泛应用于RF级和IF级的放大电路。HMC478管脚较少，电路连接非常简单，不需要输入输出阻抗匹配，在76MHz和40MHz附近增益为22dB且增益很平坦。最后得到L1通道和L2通道的信号中频分别为76.725MHz和40.035MHz。

综上所述，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。数控衰减器衰减倍数可调，可以满足不同条件下应用的需求。本设计将中频输出的频点分开以及利用混频器的开关功能能很好的实现双频接收机的抗干扰。

Claims

1.一种抗干扰GPS双频接收机射频前端装置，其特征在于：包括二功分器和与其分别连接的两个第一级带通滤波器，所述的两个第一级带通滤波器分别连接后续调理电路；GPS信号通过二功分器后分别经两个第一级带通滤波器得到L1、L2两路信号再进入后续调理电路，输出两种不同频点的中频信号。

2.根据权利要求1所述的一种抗干扰GPS双频接收机射频前端装置，其特征在于：所述的后续调理电路包括依次连接的低噪声放大器、射频放大器、第二级带通滤波器、混频器、中频滤波器、中频放大器和数控衰减器；信号经过低噪声放大器后再经过射频放大器放大然后经第二级带通滤波，然后送入混频器下变频，最后依次经过中频滤波器、中频放大器、数控衰减器后输出。

3.根据权利要求2所述的一种抗干扰GPS双频接收机射频前端装置，其特征在于：所述的混频器与本振模块连接，下变频的本振信号由本振模块给出，L1、L2两路信号的本振模块具有不同的本振输出。

4.根据权利要求3所述的一种抗干扰GPS双频接收机射频前端装置，其特征在于：所述的本振模块的型号为ADF4350。

5.根据权利要求2所述的一种抗干扰GPS双频接收机射频前端装置，其特征在于：所述的中频放大器由4个22dB中频放大器级联而成。

6.根据权利要求5所述的一种抗干扰GPS双频接收机射频前端装置，其特征在于：所述的中频放大器的型号为HMC478。

7.根据权利要求2所述的一种抗干扰GPS双频接收机射频前端装置，其特征在于：所述的第一级带通滤波器和第二级带通滤波器的型号为TA0549A；所述的低噪声放大器的型号为WHM14-3020BE；所述的射频放大器的型号为BGA430；所述的混频器的型号为MAX2682；所述的中频放大器的型号为HMC478；所述的数控衰减器的型号为HMC273MS10G。

8.根据权利要求2所述的一种抗干扰GPS双频接收机射频前端装置，其特征在于：L1线路的中频滤波器的型号为CF76.725-13；L2线路的中频滤波器的型号为CF46-13。

9.根据权利要求2所述的一种抗干扰GPS双频接收机射频前端装置，其特征在于：所述的混频器为具有开关的混频器。

10.根据权利要求2所述的一种抗干扰GPS双频接收机射频前端装置，其特征在于：所述的数控衰减器为衰减倍数可调的数控衰减器。