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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Empfangsvorrichtung für
ein satellitengestütztes Positionsbestimmungssystem, in
dem von Navigationssatelliten ausgesendete Positionsbestimmungssignale von
einer Mehrzahl von Signalempfangsverarbeitungsschaltungen empfangen
werden.
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Als
satellitengestütztes Positionsbestimmungssystem zur Bestimmung
der momentanen Position oder Geschwindigkeit eines beweglichen Körpers,
wie beispielsweise eines Fahrzeugs, ist das globales Positionsbestimmungssystem
GPS bekannt, das in Flugzeugen, Schiffen und Fahrzeugen zum Einsatz
kommt. Des Weiteren sind das in Russland entwickelte und betriebene
satellitengestützte Positionsbestimmungssystem GLONASS
und das in einer internationalen Kooperation unter Leitung der EU
entwickelte satellitengestützte Positionsbestimmungssystem
Galileo bekannt.
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Die
Systeme GPS und Galileo weisen im Wesentlichen das gleiche Prinzip
und die gleiche Berechnung bei der Positionsbestimmung auf, unterscheiden
sich jedoch bezüglich der Einstellung des pseudozufälligen
Rauschens (PN-Codes) und der Trägerwellenfrequenzen, die
bei der Spread-Spectrum-Modulation der von den Navigationssatelliten ausgesendeten
Positionsbestimmungssignale verwendet werden.
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Die
JP 7-128423 A schlägt
eine Empfangsvorrichtung vor, die für eine Mehrzahl von
Positionsbestimmungssystemen ausgelegt ist und derart aufgebaut
ist, dass sie den Signalempfang der Positionsbestimmungssignale
mit Hilfe einer Mehrzahl von Signalempfangsverarbeitungsschaltungen
ausführt. Die Empfangsvorrichtung ist als GPS-/GLONASS-Empfangsvorrichtung
konfiguriert, die dazu ausgelegt, sowohl die Positionsbestimmungssignale der
GPS-Satelliten als auch die Positionsbestimmungssignale der GLONASS-Satelliten
zu empfangen.
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Die
Empfangsvorrichtung setzt eine Frequenz eines lokalen Schwingungssignals
in einem Bildentfernungsmischer einer ersten Stufe auf eine Frequenz,
die zwischen den Trägerwellenfrequenzen der Positionsbestimmungssignale
des GPS-Satelliten und des GLONASS-Satelliten liegt. Anschließend trennt
die Empfangsvorrichtung die Positionsbestimmungssignale des GPS-Satelliten
und des GLONASS-Satelliten und wandelt sie von einem Hochfrequenz-(HF)-Signal
in ein Zwischenfrequenz-(ZF)-Signal. Folglich empfängt
die Empfangsvorrichtung die Positionsbestimmungssignale verschiedener
Trägerwellenfrequenzen mit Hilfe zweier Signalempfangsverarbeitungsschaltungen.
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Bei
dieser bekannten Empfangsvorrichtung werden die Positionsbestimmungssignale
des GPS-Satelliten und des GLONASS-Satelliten, die verschiedene
Trägerwellenfrequenzen aufweisen, durch den in der ersten
Stufe vorgesehenen Bildentfernungsmischer voneinander getrennt und
werden die ZF-Signale beider Positionsbestimmungssignale, die in
der Frequenz von der Trägerwellenfrequenz auf die Zwischenfrequenz
gewandelt werden, ferner durch einen in einer zweiten Stufe vorgesehenen Mischer
in der Frequenz gewandelt.
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Das
heißt, die obige Empfangsvorrichtung weist den Aufbau einer
Doppel-Superheterodynschaltung auf. Da die Empfangsvorrichtung mit
dem Aufbau einer Doppel-Superheterodynschaltung eine Frequenzwandlung
mit Hilfe von zwei Mischern in zwei Stufen ausführt, nimmt
das Rauschen, das bei dem Frequenzwandlungsprozess in der ersten
Stufe überlagert wird, bei dem zweiten Frequenzwandlungsprozess
in der zweiten Stufe multiplikativ zu. Das führt dazu,
dass die Empfangsvorrichtung mit dem Doppel-Superheterodynaufbau
rauschempfindlich ist.
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Wenn
die Positionsbestimmungssignale verschiedener Trägerwellenfrequenzen
in der ersten Stufe unter Verwendung der Zwischenfrequenz zwischen
den zwei verschiedenen Trägerwellenfrequenzen als die Frequenz
des lokalen Schwingungssignals in der Frequenz gewandelt werden,
nimmt die Zwischenfrequenz in der ersten Stufe einen hohen Wert
gleich der Differenz zwischen den verschiedenen Trägerwellenfrequenzen
der Positionsbestimmungssignale an.
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Wenn
die zwei Positionsbestimmungssignale beispielsweise in der ersten
Stufe durch Setzen der Frequenz des lokalen Schwingungssignals auf die
Zwischenfrequenz zwischen der Trägerwellenfrequenz von
1575,42 MHz des L1-Signals des Systems GPS und der Trägerwellenfrequenz
von 1176,45 MHz des L5-Signals in ZF-Signale gewandelt werden, nimmt
die Frequenz des ZF-Signals einen Wert von 200 MHz an.
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Es
ist schwierig, ein Bandpassfilter (BPF) zu konfigurieren, welches
den Durchlassbereich für das Hochfrequenzsignal von 200
MHz beispielsweise bis zu ungefähr 10 MHz beschränkt,
da das Verhältnis des Durchlassbereichs zur Eingangsfrequenz
gering ist. Bei ICs ist dies mit nicht unerheblichen Schaltungsänderungen
verbunden. Folglich muss das Bandpassfilter bei einer Begrenzung
des Durchlassbereichs für Hochfrequenzsignale von über
100 MHz in Anbetracht der Schaltungsänderungen derart konfiguriert
werden, dass es einen breiten Durchlassbereich aufweist.
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Wenn
der Durchlassbereich breiter ausgelegt wird, nimmt auch das Rauschen
zu. Es ist folglich nicht möglich, das Bandpassfilter in
der ersten Stufe des IC derart zu konfigurieren, dass es die Positionsbestimmungssignale,
die einen hohen Frequenzunterschied aufweisen, in die Zwischenfrequenzsignale wandelt.
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Bei
der obigen Empfangsvorrichtung sind drei Mischer vorgesehen. Ferner
sind zwei Bandpassfilter in jeder Signalempfangsverarbeitungsschaltung
vorgesehen, da die Positionsbestimmungssignale in zwei Stufen in
der Frequenz gewandelt werden. Dies führt dazu, dass die
Empfangsvorrichtung verhältnismäßig groß ausgelegt
werden muss und einen erhöhten Stromverbrauch aufweist.
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Es
ist folglich Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Empfangsvorrichtung
für ein satellitengestütztes Positionsbestimmungssystem
bereitzustellen, die dazu ausgelegt ist, die Positionsbestimmungssignale
einer Mehrzahl von Trägerwellenfrequenzen zu empfangen,
und die in hohem Maße rauschbeständig ist.
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Gemäß einer
ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist eine Empfangsvorrichtung für
ein satellitengestütztes Positionsbestimmungssystem eine
erste und eine zweite Signalempfangsverarbeitungsschaltung auf,
die von Satelliten ausge sendete Positionsbestimmungssignale empfangen und
verarbeiten. Die Empfangsvorrichtung weist einen Schwingungssignalerzeuger,
einen ersten und einen zweiten Frequenzteiler und einen ersten und einen
zweiten Mischer auf. Der Schwingungssignalerzeuger erzeugt ein Referenzschwingungssignal einer
vorbestimmten Frequenz. Der erste und der zweite Frequenzteiler,
von denen der erste in der ersten Signalempfangsverarbeitungsschaltung
und der zweite in der zweiten Signalempfangsverarbeitungsschaltung
vorgesehen ist, erzeugen ein erstes und ein zweites lokales Schwingungssignal,
indem sie das Referenzschwingungssignals durch ein erstes und ein
zweites Teilungsverhältnis, die jeweils den Trägerwellenfrequenzen
der Positionsbestimmungssignale entsprechen, teilen. Der erste und
der zweite Mischer, von denen der erste in der ersten Signalempfangsverarbeitungsschaltung
und der zweite in der zweiten Signalempfangsverarbeitungsschaltung vorgesehen
ist, wandeln die Positionsbestimmungssignale in einer einzigen Stufe
in ein erstes und ein zweites Zwischenfrequenzsignal, indem sie
die Positionsbestimmungssignale mit dem ersten bzw. dem zweiten
lokalen Schwingungssignal mischen.
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Die
obige und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung,
die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gemacht
wurde, näher ersichtlich sein. In der Zeichnung zeigt:
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1 einen
Schaltplan einer Empfangsvorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 einen
Schaltplan einer Empfangsvorrichtung gemäß der
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 einen
Schaltplan einer Empfangsvorrichtung gemäß der
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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4 einen
Schaltplan einer Empfangsvorrichtung gemäß der
vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachstehend näher unter Bezugnahme
auf ihre verschiedenen Ausführungsformen beschrieben. Diese
Ausführungsformen sind dazu ausgelegt, die folgenden drei Frequenzen
aufweisenden fünf Typen von Positionsbestimmungssignalen,
die sowohl im satellitengestützten Positionsbestimmungssystem
GPS als auch im satellitengestützten Positionsbestimmungssystem Galileo
verwendet werden, zu empfangen und zu verarbeiten.
- (1) GPS-L1
und Galileo-E1 (beide 1575,42 MHz und gemeinsam auch als L1 bezeichnet)
- (2) GPS-L2 (1227,6 MHz und auch als L2 bezeichnet)
- (3) GPS-L5 und Galileo-E5a (beide 1176,45 MHz und gemeinsam
auch als 15 bezeichnet)
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Die
Trägerwellenfrequenzen aller Positionsbestimmungssignale
(1) bis (3) sind Vielfache von f0 = 1,023 MHz. Die Trägerwellenfrequenzen
der Positionsbestimmungssignale L1, 12 und 15 werden folglich durch
1540f0, 1200f0 bzw. 1150f0 dargestellt.
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Bei
den Satellitennavigationssystemen GPS und Galileo werden die Positionsbestimmungssignale
ausgesendet, nachdem sie einer Spread-Spectrum-Modulation (Frequenzspreizung)
unter Verwendung vorbestimmter PN-Codes unterzogen wurden.
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(Erste Ausführungsform)
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Nachstehend
wird auf die 1 Bezug genommen. Eine Empfangsvorrichtung 100 wird
vorgesehen, um jedes von einem Navigationssatelliten empfangene
Positionsbestimmungssignal in der Frequenz von einer Trägerwellenhochfrequenz
(HF) in eine Zwischenfrequenz (ZF) zu wandeln.
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Ein
Signalprozessor 6 wird vorgesehen, um das empfangene Positionsbestimmungssignal
zu demodulieren, indem er die Trägerwelle des Navigationssatelliten,
welcher das Positionsbestimmungssignal ausgesendet hat, und den
PN-Code, der bei der Spread-Spectrum-Modulation durch den Navigationssatelliten
verwendet wurde, gewinnt. Der Signalprozessor 6 berechnet
einen geschätzten Abstand und die Position des Navigationssatelliten,
indem er das demodulierte Positionsbestimmungssignal verwendet,
und führt verschiedene Korrekturen, wie beispielsweise
eine Verzögerung in einer ein elektrisches Feld aufweisenden
Schicht, aus, um so die momentane Position, Geschwindigkeit, Richtung
und dergleichen eines beweglichen Körpers, wie beispielsweise
eines Fahrzeugs, der eine Antenne 2, die Empfangsvorrichtung 100 und
den Prozessor 6 aufweist, zu bestimmen.
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Das
Positionsbestimmungssystem der Empfangsvorrichtung 100 kann
durch einen Speicher (ROM) im Signalprozessor 6 definiert
sein.
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Die
Empfangsvorrichtung 100 kann durch einen IC auf einem Chip
oder durch eine Mehrzahl von Chips realisiert werden. Der Signalprozessor 6 kann ebenso
in die Empfangsvorrichtung 100 integriert werden.
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Die
Empfangsvorrichtung 100 wandelt die von der Antenne 2 empfangenen
Positionsbestimmungssignale verschiedener Trägerwellenfrequenzen
mit Hilfe zweier Signalempfangsverarbeitungsschaltungen 100A und 100B in
Zwischenfrequenzsignale und gibt die gewandelten Signale als digitale Signale
aus. Der Signalprozessor 6 demoduliert die von der Empfangsvorrichtung 100 ausgegebenen
digitalisierten Positionsbestimmungssignale und führt eine
Positionsberechnung aus.
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Die
Empfangsvorrichtung 100 weist einen rauscharmen Verstärker
(LNA) 102, einen ersten und einen zweiten HF-Verstärker 110 und 130,
einen ersten und einen zweiten Phasenschieber 112 und 132, erste
und zweite Mischer 114 und 134, ein erstes und ein
zweites komplexes Filter 116 und 136, einen ersten
und einen zweiten AGC-(automatische Verstärkungsregelung)-Verstärker 118 und 138,
einen ersten und einen zweiten A/D-(Analog-Digital)-Wandler 120 und 140,
Frequenzteiler 150 und 164, einen ersten und einen
zweiten Frequenzteiler 160 und 162, Phasendetektoren
(PD) 152, einen Komparator (CP) 154, ein Tiefpassfilter
(LPF) 156, einen spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) 158 und
dergleichen auf.
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Der
HF-Verstärker 110, der Phasenschieber 112,
die Mischer 114, das komplexe Filter 116, der AGC-Verstärker 118 und
der A/D-Wandler 120 bilden eine Signalemp fangsverarbeitungsschaltung 100A. Der
HF-Verstärker 130, der Phasenschieber 132,
die Mischer 134, das komplexe Filter 136, der
AGC-Verstärker 138 und der A/D-Wandler 140 bilden
die andere Signalempfangsverarbeitungsschaltung 100B.
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Der
Phasendetektor 152, der Komparator 154, das Tiefpassfilter 156 und
die Teiler 150, 164 bilden eine Schaltung, welche
die Phase und die Frequenz eines vom Oszillator 158 erzeugten
Referenzschwingungssignals in Übereinstimmung mit dem Frequenzteilungsverhältnis
der Teiler 150 und 164 bestimmt.
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Die
Antenne 2 kann eine Dualband-Antenne sein, die Pole entweder
bei L1 und L2 oder bei L1 und L5 aufweist, um entweder die Positionsbestimmungssignale
von L1 und L2 oder die Positionsbestimmungssignale von L1 und L5
zu empfangen. Die Antenne 2 kann alternativ eine Dreibandantenne sein,
die einen Pol in einem Frequenzband von L1 und den anderen Pol in
einem Frequenzband zwischen den Frequenzbändern von L2
und L5 aufweist. Die Antenne 2 kann eine Dreibandantenne
sein, die Pole in den Frequenzbändern der Positionsbestimmungssignale
von L1, L2 und L5 aufweist. Die Antenne 2 ist folglich
dazu ausgelegt, die Positionsbestimmungssignale von den GPS-Satelliten
und den Galileo-Satelliten zu empfangen.
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Das
HF-Signal jedes von der Antenne 2 empfangenen Positionsbestimmungssignals
wird vom Verstärker 102 verstärkt. Der
Verstärker 102 kann ein Dualband-Verstärker
sein, der zwei Pole entweder in den Frequenzbändern von
L1 und L2 oder in den Frequenzbändern von L1 und L5 aufweist,
um entweder die Signale von L1 und L2 oder die Signale von L1 und
L5 zu verstärken. Der Verstärker 102 kann
alternativ ein Dreibandverstärker sein, der einen Pol in
L1 und den anderen Pol in einem Frequenzband zwischen den Frequenzbändern
von L2 und L5 aufweist. Der Verstärker 102 kann
ferner ein Breitbandverstärker sein, der nur einen Pol
aufweist und alle Frequenzbänder der Signale von L1, L2
und L5 verstärkt.
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Das
HF-Signal jedes vom Verstärker 102 verstärkten
Positionsbestimmungssignals wird durch die Durchlassfrequenz des
Filters 4 beschränkt. Das Filter 4 kann
als SAW-(akustische Oberflächenwelle)-Filter oder dergleichen
aufgebaut sein. Das Filter 4 kann ein Dualband-Filter sein,
das nur die Signale in den Frequenzbändern von entwe der
L1 und L2 oder L1 und L5 durchlässt. Das Filter 4 kann
alternativ ein Dreibandfilter sein, das nur die Signale in den Frequenzbändern
von L1, L2 und L5 durchlässt.
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Das
HF-Signal jedes Positionsbestimmungssignals, welches das Filter 4 passiert
hat, wird vom HF-Verstärker 110 oder 130 verstärkt,
durch den Phasenschieber 112 oder 113 um 90 Grad
in der Phase verschoben und durch die Mischer 114 oder 134 mit
dem lokalen Schwingungssignal der Frequenz, welche der Trägerwellenfrequenz
des Positionsbestimmungssignals entspricht, gemischt.
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Hierbei
wird angenommen, dass die Signale von L1 und L5 von der Empfangsvorrichtung 100 empfangen
und verarbeitet werden. Die lokalen Schwingungssignale, die von
den Mischern 114 und 134 mit dem Positionsbestimmungssignal
von L1 bzw. L5 gemischt werden, werden erzeugt, indem ein Referenzschwingungssignal
(Frequenz von 4632f0) des Oszillators 158 durch den Teiler 160 auf
ein Drittel (Frequenz von 1544f0) und durch den Teiler 162 auf
ein Viertel (Frequenz von 1158f0) heruntergeteilt wird. Die Frequenz
des Referenzschwingungssignals des Oszillators 158 wird
derart eingestellt, dass sie verglichen mit der Frequenz (40f0)
eines von einem temperaturkompensierten Quarzoszillator (TCXO) 8 erzeugten
Referenztakts ausreichend hoch ist.
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Das
Positionsbestimmungssignal von L1 wird in dem Mischer 114 mit
dem lokalen Schwingungssignal mit der Frequenz von 1544f0 gemischt und
in der Frequenz von der Trägerwellenfrequenz von 1540f0
auf die Zwischenfrequenz von 4f0 gewandelt. Das Positionsbestimmungssignal
von L5 wird in dem Mischer 134 mit dem lokalen Schwingungssignal
mit der Frequenz von 1158f0 gemischt und in der Frequenz von der
Trägerwellenfrequenz von 1150f0 auf die Zwischenfrequenz
von 8f0 gewandelt.
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Das
von den Mischern 114 oder 134 zum Zwischenfrequenzsignal
gewandelte Positionsbestimmungssignal wird vom komplexen Filter 116 oder 136 einer
Bildentfernung (Image Removal) unterzogen. Das Positionsbestimmungssignal
wird anschließend vom Verstärker 118 oder 138 auf
einen Pegel verstärkt, der vom A7D-Wandler 120 oder 140 benötigt
wird. Auf die A/D-Wandlung durch den A/D-Wandler 120 oder 140 folgend
wird das dem Positionsbestimmungssignal entsprechende digitale Signal
an den Signalprozessor 6 gegeben.
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Der
Signalprozessor 6 erzeugt den gleichen PN-Code, der auch
bei der Spread-Spectrum-Modulation des Positionsbestimmungssignals
verwendet wird, und führt eine Spektrumentspreizung des
Positionsbestimmungssignals aus. Anschließend berechnet
der Signalprozessor 6 die momentane Position, Geschwindigkeit
und Richtung des mobilen Körpers, indem er das entspreizte
Positionsbestimmungssignal analysiert.
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Bei
der ersten Ausführungsform werden das erste und das zweite
Frequenzteilungsverhältnis des ersten und des zweiten Teilers 160 und 162 in Übereinstimmung
mit den Trägerwellenfrequenzen der Positionsbestimmungssignale
auf jeweils verschiedene Verhältnisse eingestellt und wird
jedes Positionsbestimmungssignal durch die Frequenzwandlungsverarbeitung
einer Stufe, die durch den Phasenschieber 112 oder 132,
die Mischer 114 oder 134 und das komplexe Filter 116 oder 136 gebildet
wird, in das Zwischenfrequenzsignal gewandelt. Dies führt dazu,
dass die Rauschtoleranz verglichen mit einem Fall, in welchem die
Frequenzwandlungsverarbeitung zwei oder mehr als zwei Stufen ausgeführt
wird, verbessert werden kann.
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Ebenso
werden die Frequenzen der lokalen Schwingungssignale in der ersten
und der zweiten Signalempfangsverarbeitungsschaltung 100A und 100B in Übereinstimmung
mit den Trägerwellenfrequenzen der Positionsbestimmungssignale
auf verschiedene Werte eingestellt. Dies führt dazu, dass die
Trägerwellenfrequenzen von den Mischern 114 und 134 auf
die Zwischenfrequenzen von 4f0 und 8f0 gewandelt werden können.
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Folglich
können die komplexen Filter 116 und 136 in
einem IC integriert und kann die Empfangsvorrichtung 100 au
einem oder einer Mehrzahl von Chips realisiert werden.
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Da
die Positionsbestimmungssignale der Trägerwellenfrequenzen
durch nur eine Frequenzwandlungsstufe in die Zwischenfrequenzsignale
gewandelt werden, kann die Empfangsvorrichtung 100 klein
ausgebildet und der Stromverbrauch reduziert werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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Bei
der in der 2 gezeigten zweiten Ausführungsform
werden die Frequenzteilungsverhältnisse der Teiler 150, 160, 162 und 164 auf
Teilungsverhältnisse gesetzt, die sich von denen der ersten Ausführungsform
unterscheiden.
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Die
Teiler 160 und 162 weisen, wie in 2 gezeigt,
jeweils zwei Frequenzteilungsverhältnisse auf, die jeweils
umschaltbar sind, so dass die Positionsbestimmungssignale von drei
verschiedenen Trägerwellenfrequenzen von entweder L1 und
L2 oder L1 und L5 empfangen werden können.
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Wenn
die Empfangsvorrichtung 100 die Positionsbestimmungssignale
von L1 und L2 empfängt, werden die lokalen Schwingungssignale,
die in den Mischern 114 und 134 mit den Positionsbestimmungssignalen
gemischt werden, bereitgestellt, indem die Frequenz des Referenzschwingungssignals des
Oszillators 158 auf 10836f0 eingestellt und durch den Teiler 160 auf
ein Siebtel (1548f0) und durch den Teiler 162 auf ein Neuntel
(1204f0) geteilt wird.
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Das
Positionsbestimmungssignal von L1 wird in den Mischern 114 mit
dem lokalen Schwingungssignal der Frequenz von 1548f0 gemischt,
so dass die Frequenz von der Trägerwellenfrequenz von 1540f0
auf die Zwischenfrequenz von 8f0 gewandelt wird.
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Das
Positionsbestimmungssignal von L2 wird in den Mischern 134 mit
dem lokalen Schwingungssignal mit der Frequenz von 1204f0 gemischt, so
dass die Frequenz von Trägerwellenfrequenz von 1200f0 auf
die Zwischenfrequenz von 4f0 gewandelt wird.
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Wenn
Empfangsvorrichtung 100 die Positionsbestimmungssignale
von L1 und L5 empfängt, werden die lokalen Schwingungssignale,
die in den Mischern 114 und 134 mit den Positionsbestimmungssignalen
gemischt werden, bereitgestellt, indem die Frequenz des Referenzschwingungssignals des
Oszillators 158 auf 9288f0 gesetzt und durch den Teiler 160 auf
ein Sechstel (1548f0) und durch den Teiler 162 auf ein
Achtel (1161f0) geteilt wird.
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Das
Positionsbestimmungssignal von L1 wird in den Mischern 114 mit
dem lokalen Schwingungssignal mit der Frequenz von 1548f0 gemischt, so
dass die Frequenz von der Trägerwellenfrequenz von 1540f0
auf die Zwischenfrequenz von 8f0 gewandelt wird. Das Positionsbestimmungssignal
von L5 wird in den Mischern 134 mit dem lokalen Schwingungssignal
mit der Frequenz von 1161f0 gemischt, so dass die Frequenz von der
Trägerwellenfrequenz von 1150f0 auf die Zwischenfrequenz
von 11f0 gewandelt wird.
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Die
Positionsbestimmungssignale, die von den Mischern 114 und 134 in
die Zwischenfrequenzsignale gewandelt wurden, werden in den komplexen Filtern 116 und 136 jeweils
einer Bildentfernung (Image Removal) unterzogen. Da das Positionsbestimmungssignal
von L1 in beiden Fällen, in denen die Positionsbestimmungssignale
von L2 und L5 durch die Mischer 134 auf 4f0 und 11f0 gewandelt werden,
durch die Mischer 114 in der Frequenz auf 8f0 gewandelt
wird, können der Durchlassbereich und die Mittenfrequenz
des komplexen Filters 116 fest eingestellt sein und müssen
beide nicht verändert werden.
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In
der Signalempfangsverarbeitungsschaltung für L2 und L5
sind die Zwischenfrequenzen für L2 und L5 auf 4f0 bzw.
11f0 gesetzt. Die Bandbreiten von L2 und L5 liegen bei 2 bzw. bei
20 MHz. Wenn die Bandbreite des komplexen Filters 136 derart
eingestellt wird, es das Signal von L5 mit der Bandbreite von 20
MHz verarbeiten kann, muss die Frequenzcharakteristik des Filters 136 nicht
geändert werden. Auch dann, wenn die Frequenzcharakteristik
geändert werden muss, können die Signale von sowohl
L1 als auch L5 mit geringen Änderungen verbunden verarbeitet
werden. Wenn die Bandbreite des komplexen Filters 136 für
L5 auf diese Weise eingestellt wird, kann das Positionsbestimmungssignal
von L2 durchgeleitet werden, ohne bei der Signalempfangsverarbeitung
für L2 in hohem Maße gedämpft zu werden.
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Gemäß der
zweiten Ausführungsform können die Positionsbestimmungssignale
der drei Arten von Trägerwellenfrequenzen von L1 und L2
oder L1 und L5 von zwei Signalempfangsverarbeitungsschaltungen 100A und 100B verarbeitet
werden, indem die Frequenzteilungsverhältnisse der Teiler 160 und 162 umgeschaltet
werden.
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Das
heißt, die Positionsbestimmungssignale verschiedener Kombinationen
von Trägerwellenfrequenzen können empfangen und
verarbeitet werden, ohne dass der Schaltungsaufbau der Empfangsvorrichtung 100 verändert
werden muss. Das heißt, die Empfangsvorrichtung 100 kann
Positionsbestimmungssignale einer Anzahl verschiedener Trägerwellenfrequenzen,
die über der Anzahl ihrer Signalempfangsverarbeitungsschaltungen
liegt, empfangen und verarbeiten.
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(Dritte Ausführungsform)
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Bei
der in der 3 gezeigten dritten Ausführungsform
werden die Frequenzteilungsverhältnisse der Teiler 160 und 162 auf
Verhältnisse gesetzt, die sich von denen der zweiten Ausführungsform
unterscheiden.
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Ferner
werden anstelle der Dualband-Antenne 2 und des Dualband-Filters 4 der
zweiten Ausführungsform eine erste und eine zweite Singleband-Antenne 10 und 20,
ein erster und ein zweiter rauscharmer Singleband-Verstärker 12 und 22 und
ein erstes und ein zweites Singleband-Bandpassfilter 14 und 24 verwendet.
Der in der Empfangsvorrichtung 100 vorgesehene rauscharme
Verstärker 102 weist keine Verbindung zu den anderen
Beuteilen auf und wird folglich nicht verwendet.
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Die
Antennen 10 und 20, die Verstärker 12 und 22 und
die Filter 14 und 24 weisen nur einen Pol auf,
welcher dem Frequenzband von L1 entspricht. Beide Signalempfangsverarbeitungsschaltungen 100A und 100B sind
dazu ausgelegt, die Positionsbestimmungssignale von L1 der gleichen
Trägerwellenfrequenz zu empfangen und zu verarbeiten. Die Verstärker 12 und 22 können
in der Antenne 10 bzw. 20 oder getrennt von den
Antennen 10 und 20 vorgesehen sein.
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Das
Frequenzteilungsverhältnis des Teilers 160 ist
auf ein Drittel festgelegt. Das Frequenzteilungsverhältnis
des Teilers 162 ist zwischen einem Drittel und einem Viertel,
das für L5 vorgesehen ist, umschaltbar. Die Empfangsvorrichtung 100 ist
folglich derart aufgebaut, dass sie die Positionsbestimmungssignale
dreier Trägerwellenfrequenzen, d. h. entweder L1 und L2
oder L1 und L5, empfangen und verarbeiten kann, gleich der zweiten
Ausführungsform. Die Empfangsvorrichtung 100 derart
aufgebaut, dass sie zwei Signalempfangsverarbeitungsschaltungen
für L1 aufweist.
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Wenn
die Empfangsvorrichtung 100 das gleiche Positionsbestimmungssignal
von L1 über zwei Signalempfangsverarbeitungsschaltungen 100A und 100B empfängt,
werden die von den Antennen 10 und 20 empfangenen
Positionsbestimmungssignale von den Verstärkern 12 und 22 verstärkt
und anschließend durch die Durchlassbereiche der Filter 14 und 24 im
Frequenzbereich beschränkt.
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Die
lokalen Schwingungssignale, das in den Mischern 114 und 134 mit
den Positionsbestimmungssignalen von L1 gemischt werden, werden
bereitgestellt, indem das Referenzschwingungssignal der Frequenz
von 4644f0 durch die Teiler 160 und 162 in der
Frequenz auf ein Drittel (1548f0) geteilt wird. Das vom Oszillator 158 erzeugte
Referenzschwingungssignal mit der Frequenz von 4644f0 wird derart
eingestellt, dass es ausreichend höher als der vom Quarzoszillator 8 erzeugte
Referenztakt (Frequenz von 40f0) ist.
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Das
Positionsbestimmungssignal von L1 wird in den Mischern 114 und 134 mit
dem lokalen Schwingungssignal mit der Frequenz von 1548f0 gemischt
und in der Frequenz von der Trägerwellenfrequenz von 1540f0
auf die Zwischenfrequenz von 8f0 gewandelt.
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Bei
dem Empfang und der Verarbeitung des gleichen Positionsbestimmungssignals
von L1 in den zwei Signalempfangsverarbeitungsschaltungen wird das
Positionsbestimmungssignal von L1 in der Signalempfangsverarbeitungsschaltung
mit dem breiteren Frequenzband für L5 verarbeitet. Das
Positionsbestimmungssignal kann auf der Grundlage des von der breitbandigen
Verarbeitungsschaltung, die für L5 vorgesehen ist, verarbeiteten
Positionsbestimmungssignals mit hoher Genauigkeit erfasst werden. Die
Positionsbestimmungsfehler, die durch eine Mehrzahl von Pfaden verursacht
werden, können reduziert werden.
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Wenn
die Empfangsvorrichtung 100 die Positionsbestimmungssignale
von L1 und L5 empfängt, werden die lokalen Schwingungssignale
bereitgestellt, indem die Fre quenz des Referenzschwingungssignals
mit der Frequenz von 4644f0 des Oszillators 158 durch den
Teiler 160 auf ein Drittel (1548f0) und durch den Teiler 162 auf
ein Viertel (1161f0) heruntergeteilt wird.
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Das
Positionsbestimmungssignal von L5 wird in den Mischern 134 mit
dem lokalen Schwingungssignal mit der Frequenz von 1161f0 gemischt, so
dass die Frequenz von der Trägerwellenfrequenz von 1150f0
auf die Zwischenfrequenz von 11f0 gewandelt wird.
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In
der Signalempfangsverarbeitungsschaltung für L1 und L5
sind die Zwischenfrequenzen für L1 und L5 auf 8f0 bzw.
11f0 gesetzt. Die Bandbreiten von L1 und L5 liegen bei 2 MHz bzw.
bei 20 MHz. Folglich können beide Positionsbestimmungssignale von
L1 und L5 ohne eine Veränderung oder nur mit einer geringen Änderung
der Frequenzcharakteristik des komplexen Filters 136 verarbeitet
werden, indem die Bandbreite des komplexen Filters 136 derart
eingestellt wird, dass die Bandbreite von 20 MHz von L5 verarbeitet
werden kann.
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Gemäß der
dritten Ausführungsform können die zwei Signalempfangsverarbeitungsschaltungen 100A und 100B dazu
verwendet werden, das gleiche Positionsbestimmungssignal von L1
parallel oder verschiedene Positionsbestimmungssignale von L1 und
L5 zu verarbeiten.
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Wenn
das Positionsbestimmungssignal von L1 von den zwei Antennen 10 und 20 empfangen
und parallel in den zwei Signalempfangsverarbeitungsschaltungen 100A und 100B verarbeitet
wird, entsteht eine Phasendifferenz zwischen den empfangenen Positionsbestimmungssignalen
von L1, da die Antennen 10 und 20 an verschiedenen
Positionen angeordnet sind. Folglich ist es möglich, die
Haltung oder Lage des beweglichen Körpers, beispielsweise eines
Fahrzeugs, auf der Grundlage solch einer Phasendifferenz zu erfassen.
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Wenn
das Frequenzband des Bandpassfilters breiter ausgelegt wird, ist
es wahrscheinlich, dass mehr Rauschen aufgenommen wird, die Empfangscharakteristik
des Empfangssignals wird jedoch schärfer. Folglich kann
die Genauigkeit bei der Erfassung der Signale verbessert und die
Mehrzahl von Pfaden reduziert werden.
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Wenn
das Frequenzband des Bandpassfilters schmaler ausgelegt wird, ist
es wahrscheinlich, dass weniger Rauschen aufgenommen wird, die Empfangscharakteristik
des Empfangssignals wird jedoch stumpf. Folglich wird die Rauschunterdrückungsleistung
verbessert.
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(Vierte Ausführungsform)
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Bei
der in der 4 gezeigten vierten Ausführungsform
wird das gleiche Positionsbestimmungssignal von L1, das von der
Antenne 10 empfangen wird, auf zwei Signalempfangsverarbeitungsschaltungen
verteilt, um parallel verarbeitet zu werden.
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Da
nur eine Antenne 10 vorgesehen ist, kann die Haltung oder
Lage des beweglichen Körpers nicht auf der Grundlage einer
Phasendifferenz erfasst werden. Das Positionsbestimmungssignal von
L1 wird jedoch von der Signalempfangsverarbeitungsschaltung verarbeitet,
welche die Frequenzbandbreite für L5 aufweist, gleich der
dritten Ausführungsform. Folglich kann das Positionsbestimmungssignal
genau auf der Grundlage der von der Schaltung mit der Frequenzbandbreite
für L5 ausgeführten Signalverarbeitung erfasst
werden. Der Positionsbestimmungsfehler, der durch eine Mehrzahl
von Pfaden verursacht wird, kann ebenso verringert werden.
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Bei
der vierten Ausführungsform kann das ein Frequenzband aufweisende
Bandpassfilter durch ein Dualband-Bandpassfilter ersetzt werden,
um die Positionsbestimmungssignale von L1 und L5 zu empfangen und
zu verarbeiten.
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(Weitere Ausführungsformen)
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Die
Anzahl von Signalempfangsverarbeitungsschaltungen ist nicht auf
zwei Signalempfangsverarbeitungsschaltungen beschränkt,
sondern es können drei oder mehr als drei Signalempfangsverarbeitungsschaltungen
vorgesehen werden. In diesem Fall kann ein Positionsbestimmungssignal
der gleichen Trägerwellenfrequenz von der ers ten und der zweiten
Signalempfangsverarbeitungsschaltung empfangen und verarbeitet werden
und kann das andere Positionsbestimmungssignal einer verschiedenen
Trägerwellenfrequenz von einer dritten Signalempfangsverarbeitungsschaltung
(nicht gezeigt) empfangen und verarbeitet werden.
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Wenn
die Empfangsvorrichtung 100 dazu ausgelegt ist, Positionsbestimmungssignale
drei verschiedener Arten von Trägerwellenfrequenzen zu empfangen
und zu verarbeiten, kann die Positionsbestimmung mit hoher Genauigkeit
ausgeführt werden.
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Vorstehend
wurde eine Empfangsvorrichtung für ein satellitengestütztes
Positionsbestimmungssystem offenbart.
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Eine
Empfangsvorrichtung 100 weist eine Mehrzahl von Signalempfangsverarbeitungsschaltungen 100, 100B auf,
die von einer Antenne 2 empfangene GPS-Positionsbestimmungssignale
L1, L5 verschiedener Trägerwellenfrequenzen verarbeiten. In
der Empfangsvorrichtung werden die Positionsbestimmungssignale in
einer ersten Stufe, die Phasenschieber 112, 132,
Mischer 114, 134 und komplexe Filter 116, 136 aufweist,
in Zwischenfrequenzsignale gewandelt. Die Empfangsvorrichtung weist
ferner Teiler 160, 162 mit Frequenzteilungsverhältnissen, die
variabel in Übereinstimmung mit den Trägerwellenfrequenzen
in den jeweiligen Signalempfangsverarbeitungsschaltungen eingestellt
werden, auf. Durch eine Änderung der Frequenzteilungsverhältnisse
kann die Empfangsvorrichtung für einen Empfang anderer
Positionsbestimmungssignale ausgelegt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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