RU2145422C1 - Device for reception of signals of satellite positioning systems - Google Patents
Device for reception of signals of satellite positioning systems Download PDFInfo
- Publication number
- RU2145422C1 RU2145422C1 RU98115526A RU98115526A RU2145422C1 RU 2145422 C1 RU2145422 C1 RU 2145422C1 RU 98115526 A RU98115526 A RU 98115526A RU 98115526 A RU98115526 A RU 98115526A RU 2145422 C1 RU2145422 C1 RU 2145422C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- signal
- signals
- input
- gps
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области радионавигации и может быть использовано в навигационной аппаратуре потребителей спутниковых радионавигационных систем (СРНС), а конкретно - в радиоприемных устройствах, осуществляющих одновременный прием сигналов СРНС "GPS" и "Глонасс" в частотном диапазоне L1 c кодовой модуляцией соответственно "открытым" кодом в СРНС "GPS" и кодом "стандартной точности" в СРНС "Глонасс", при этом также осуществляется преобразование принятых сигналов СРНС к виду, позволяющему осуществлять последующие радионавигационные измерения.The invention relates to the field of radio navigation and can be used in the navigation equipment of consumers of satellite radio navigation systems (SRNS), and in particular, in radio receivers that simultaneously receive GPS and GLONASS signals in the frequency range L 1 with code modulation, respectively, “open” "code in the GPS" SRNS "and the code" standard accuracy "in the GLONASS SRNS, while also converting the received SRNS signals to a form that allows for subsequent radio navigation measurements rhenium.
Как известно, см. например [1, С. 13-15], [2, с. 35], сигналы, излучаемые навигационными искусственными спутниками Земли (НИСЗ) СРНС "GPS" и использующие "открытый" код для радионавигационных измерений, представляют собой радиосигналы, передаваемые в частотном диапазоне L1 (несущая частота 1575,42 МГц) и модулированные "C/A" кодом по фазе (0, π "C/A" код сформирован по закону псевдослучайной последовательности (ПСП) с периодом 1 мс и тактовой частотой 1,023 МГц. Передаваемый в диапазоне частот L1 "C/A" код, называемый также кодом "стандартной точности", открыт для всех потребителей навигационной информации и используется в радионавигационной аппаратуре "стандартной точности", к классу которой относится заявляемое устройство. Частотная полоса сигналов СРНС "GPS", промодулированных "C/A" кодом в диапазоне L1, составляет (1574,397 - 1576, 443) МГц [1, с. 16], [2, с. 64, рис. 4.3]. Расположение частотной полосы сигналов СРНС "GPS" диапазона L1 показано на фиг. 1а (сплошная линия), где ширина спектра сигналов определена по первым нулям спектра в условиях модуляции "C/A" кодом. Для идентификации сигналов, излучаемых различными НИСЗ, в СРНС "GPS" используется кодовое разделение сигналов.As you know, see for example [1, S. 13-15], [2, p. 35], the signals emitted by GPS artificial navigation satellites (NISS) of the GPS and using the "open" code for radio navigation measurements are radio signals transmitted in the frequency range L 1 (carrier frequency 1575.42 MHz) and modulated by "C / A "phase code (0, π" C / A "code is generated according to the law of pseudorandom sequence (SRP) with a period of 1 ms and a clock frequency of 1,023 MHz. Code transmitted in the frequency range L 1 " C / A ", also called a code" standard accuracy, "open to all consumers of navigation information and is used in radio navigation equipment of "standard accuracy", the class of which the claimed device belongs to. The frequency band of GPS signals "GPS", modulated by "C / A" code in the range L 1 , is (1574.397 - 1576, 443) MHz [1 , p. 16], [2, p. 64, Fig. 4.3]. The location of the frequency band of GPS signals of the GPS range L 1 is shown in Fig. 1a (solid line), where the signal spectrum width is determined by the first zeros of the spectrum under modulation "C / A" code. To identify the signals emitted by various NEAs, the GPS GPS code division uses signals separation.
В отличие от СРНС "GPS", в СРНС "Глонасс", см. например [2, стр. 28-30], принято частотное разделение сигналов, излучаемых различными НИСЗ. In contrast to the GPS GPS, the GLONASS GPS, for example, see [2, p. 28-30], the frequency separation of the signals emitted by various NEAs is adopted.
Сигналы НИСЗ СРНС "Глонасс" идентифицируются по значению номинала их несущей ("литерной") частоты, лежащей в отведенном диапазоне частот. Номиналы литерных частот формируются по правилу:
fi = f0+iΔf,
где fi - номиналы литерных частот;
f0 - нулевая литерная частота;
i - номера литерных частот;
Δf - интервал между литерными частотами.The signals of the NISS SRNS "Glonass" are identified by the value of the nominal of their carrier ("letter") frequency lying in the allotted frequency range. Denominations of letter frequencies are formed according to the rule:
f i = f 0 + iΔf,
where f i are the nominal values of the letter frequencies;
f 0 - zero lettering frequency;
i - numbers of letter frequencies;
Δf is the interval between letter frequencies.
Для частот диапазона L1 (вблизи 1600 МГц) - f0 = 1602 МГц, Δf = 0,5625 МГц.For frequencies of the range L 1 (near 1600 MHz) - f 0 = 1602 MHz, Δf = 0.5625 MHz.
Распределение литерных частот среди функционирующих НИСЗ СРНС "Глонасс" задается альманахом, передаваемым в кадре служебной информации. The distribution of letter frequencies among the functioning GLNASS SRNS SRNS is set by the almanac transmitted in the frame of service information.
Литерные частоты вводятся в соответствии с "Интерфейсным контрольным документом [3] ". В настоящее время введены литерные частоты от i = 0 до i = 12, в дальнейшем, в соответствии с [3], предусматривается введение и использование литерных частот от i = -7 до i = 4. Letter frequencies are entered in accordance with the “Interface Control Document [3]”. Currently, letter frequencies from i = 0 to i = 12 have been introduced; further, in accordance with [3], the introduction and use of letter frequencies from i = -7 to i = 4 is provided.
Для целей стандартных навигационных определений сигналы СРНС "Глонасс" в диапазоне L1 промодулированы кодом ПСП стандартной точности (с тактовой частотой 0,511 МГц) - аналогично модуляции "C/A" кодом в СРНС "GPS".For the purposes of standard navigational definitions, GLONASS SRNS signals in the L 1 band are modulated with standard accuracy SRP code (with a clock frequency of 0.511 MHz) - similar to the C / A modulation code in GPS GPS.
Частотная полоса сигналов СРНС "Глонасс", промодулированных кодом стандартной точности в диапазоне L1, для литерных частот от i = 0 до i = 12 занимает диапазон (1601, 489 - 1609, 261) МГц (фиг. 1б, сплошная линия), а для литерных частот от i = -7 до i = 4 - занимает диапазон (1597, 5515 - 1604,76) МГц (фиг. 1в, сплошная линия). Ширина частотных полос, занимаемых сигналами СРНС "Глонасс", представленных на фиг. 1а,б, определена по первым нулям спектра при модуляции кодом стандартной точности, т.е. границы частотного диапазона L1 для случая литерных частот от i = 0 до i = 12 (нижняя fн1 и верхняя fв1) определены исходя из соотношений:
fн1= f0-0,511 МГц=(1602-0,511) МГц = 1601, 489 МГц;
fв1 = f12+ 0,511 МГц = (1608,75 + 0,511) МГц = 1609, 261 МГц,
а границы частотного диапазона L1 для случая литерных частот от i = -7 до i = 4 (нижняя fн2 и верхняя fв2) определены исходя из соотношений:
fн2 = f-7-0,511 МГц =(1598,0625 -0,511) МГц = 1597, 5515МГц;
fн2= f4 + 0,511 МГц = (1604,25 + 0,511) МГц = 1604, 761 МГц.The frequency band of the GLONASS SRNS signals, modulated with a standard accuracy code in the L 1 range, for letter frequencies from i = 0 to i = 12 occupies the band (1601, 489 - 1609, 261) MHz (Fig. 1b, solid line), and for letter frequencies from i = -7 to i = 4, it occupies the range (1597, 5515 - 1604.76) MHz (Fig. 1c, solid line). The width of the frequency bands occupied by the GLONASS signals provided in FIG. 1a, b, is determined by the first zeros of the spectrum when modulated by a standard accuracy code, i.e. the boundaries of the frequency range L 1 for the case of letter frequencies from i = 0 to i = 12 (lower f n1 and upper f b1 ) are determined based on the relations:
f n1 = f 0 -0.511 MHz = (1602-0.511) MHz = 1601, 489 MHz;
f in1 = f 12 + 0.511 MHz = (1608.75 + 0.511) MHz = 1609, 261 MHz,
and the boundaries of the frequency range L 1 for the case of letter frequencies from i = -7 to i = 4 (lower f n2 and upper f b2 ) are determined based on the relations:
f H2 = f -7 -0.511 MHz = (1598.0625 -0.511) MHz = 1597, 5515 MHz;
f H2 = f 4 + 0.511 MHz = (1604.25 + 0.511) MHz = 1604, 761 MHz.
В целях уменьшения шумовой ошибки слежения за кодом и уменьшения ошибок, связанных с многолучевостью распространения сигнала, при последующей цифровой обработке принимаемых сигналов СРНС в аппаратуре потребите лей используется, как правило, метод "узкого" коррелятора [4]. Для реализации указанного метода цифровой обработки сигналов СРНС радиоприемный тракт должен иметь более широкую полосу пропускания, т.е. должен пропускать полосу частот сигналов с учетом по крайней мере 2-4 лепестков по обе стороны от несущей, определенных соответственно по 2-4 нулям в спектре сигнала для любой литерной частоты сигнала "Глонасс" и всех сигналов системы "GPS". Определенная таким образом (по четырем нулям спектра при модуляции кодом стандартной точности в диапазоне L1) полоса частот сигналов СРНС "Глонасс" для случая литерных частот от i = 0 до i = 12 занимает диапазон (1599,956 - 1610, 794) МГц (фиг. 1б - пунктир), а для случая литерных частот от i = -7 до i = 4 - занимает диапазон (1596,0185 - 1606, 294) МГц (фиг. 1в - пунктир). Определенная аналогично по четырем нулям спектра при модуляции "C/A" кодом частотная полоса сигналов СРНС "GPS" в диапазоне L1 занимает диапазон (1571,328 - 1579, 512) МГц (фиг. 1а - пунктир).In order to reduce the noise error of tracking the code and to reduce errors associated with the multipath propagation of the signal, the subsequent digital processing of the received SRNS signals in the consumer equipment uses, as a rule, the “narrow” correlator method [4]. To implement this method of digital processing of SRNS signals, the radio receiving path must have a wider bandwidth, i.e. must pass the frequency band of the signals taking into account at least 2-4 petals on both sides of the carrier, respectively determined by 2-4 zeros in the signal spectrum for any letter frequency of the Glonass signal and all GPS system signals. The frequency band of the GLONASS SRNS signals determined in this way (using four zeros of the spectrum when modulated with a standard accuracy code in the range L 1 ) for the case of letter frequencies from i = 0 to i = 12 occupies the range (1599.956 - 1610, 794) MHz ( Fig. 1b is a dashed line), and for the case of letter frequencies from i = -7 to i = 4, it occupies the range (1596.0185 - 1606, 294) MHz (Fig. 1c is a dashed line). The frequency band of GPS GPS signals in the L 1 band, defined similarly using four zeros of the spectrum when modulated with a “C / A” code, occupies the band (1571.328 - 1579, 512) MHz (Fig. 1a is a dotted line).
Различия, существующие между сигналами СРНС "GPS" и "Глонасс", обусловленные кодовым разделением при одной несущей в СРНС "GPS" и частотным разделением при нескольких несущих, определяемых литерными частотами, в СРНС "Глонасс", обуславливают различия в технических средствах, с помощью которых осуществляется прием сигналов этих СРНС и преобразование их к виду, позволяющему осуществлять последующие радионавигационные измерения. The differences that exist between the GPS and GLONASS SRNS signals due to code separation at one carrier in the GPS GPS and frequency division at several carriers determined by the letter frequencies in the GLONASS SRNS cause differences in technical means, using which receive signals from these SRNSs and convert them to a form that allows for subsequent radio navigation measurements.
Известно, например из [5, фиг. 1], устройство для приема сигналов СРНС "GPS", содержащее малошумящий усилитель, фильтр, первый смеситель, усилитель первой промежуточной частоты, квадратурный смеситель, два квантователя для синфазного и квадратурного каналов, формирователь сигнала первой гетеродинной частоты (1401,51 МГц), а также блок деления, формирующий из сигнала первой гетеродинной частоты сигнал второй гетеродинной частоты. Устройство решает техническую задачу приема и преобразования сигналов СРНС "GPS" к виду, позволяющему потребителю осуществлять в дальнейшем соответствующие радионавигационные измерения. Устройство не позволяет решить задачу приема сигналов СРНС "Глонасс". It is known, for example, from [5, FIG. 1], a device for receiving GPS signals "GPS", comprising a low-noise amplifier, a filter, a first mixer, an amplifier of the first intermediate frequency, a quadrature mixer, two quantizers for in-phase and quadrature channels, a signal conditioner of the first heterodyne frequency (1401.51 MHz), and also a division unit generating a second heterodyne frequency signal from a signal of the first heterodyne frequency. The device solves the technical problem of receiving and converting GPS GPS signals to a form that allows the consumer to carry out further appropriate radio navigation measurements. The device does not allow to solve the problem of receiving signals from the GLONASS SRNS.
Известно, например из [2, с. 147-148, рис. 9.2], устройство для приема сигналов СРНС "Глонасс", реализованное в составе одноканальной аппаратуры потребителей "АСН-37". Устройство содержит входной фильтр, малошумящий усилитель, первый смеситель, усилитель промежуточной частоты, фазовый демодулятор, второй смеситель с фазовым подавлением зеркального канала, ограничитель, синтезатор литерных частот, формирователи гетеродинных частот. Синтезатор литерных частот формирует свои выходные сигналы в соответствии с литерными частотами принимаемых сигналов СРНС "Глонасс". Шаг литерных частот, формируемых синтезатором, составляет 0,125 МГц. Сигнал первой гетеродинной частоты формируется в результате умножения частоты выходного сигнала синтезатора на четыре, а сигнал второй гетеродинной частоты - в результате деления частоты выходного сигнала синтезатора на два. Устройство решает техническую задачу приема и преобразования сигналов СРНС "Глонасс" к виду, позволяющему потребителю осуществлять соответствующие радионавигационные измерения. Устройство не позволяет решить задачу приема сигналов СРНС "GPS". It is known, for example, from [2, p. 147-148, fig. 9.2], a device for receiving signals from the GLONASS SRNS, implemented as part of the ASN-37 single-channel consumer equipment. The device comprises an input filter, a low-noise amplifier, a first mixer, an intermediate frequency amplifier, a phase demodulator, a second mixer with phase suppression of the mirror channel, a limiter, a letter frequency synthesizer, and heterodyne frequency drivers. The letter frequency synthesizer generates its output signals in accordance with the letter frequencies of the received GLONASS signals. The pitch of the letter frequencies generated by the synthesizer is 0.125 MHz. The signal of the first heterodyne frequency is formed by multiplying the frequency of the output signal of the synthesizer by four, and the signal of the second heterodyne frequency is formed by dividing the frequency of the output signal of the synthesizer by two. The device solves the technical problem of receiving and converting GLONASS signals to a form that allows the consumer to carry out appropriate radio navigation measurements. The device does not allow to solve the problem of receiving GPS-GPS signals.
Несмотря на указанные выше различия, существующие между СРНС "GPS" и "Глонасс", их близость по баллистическому построению орбитальной группировки НИСЗ и используемому частотному диапазону, позволяет ставить и решать задачи, связанные с созданием интегрированной навигационной аппаратуры потребителей, работающей по сигналам этих двух СРНС. Достигаемый при этом результат состоит в повышении надежности, достоверности и точности определения местоположения объекта, в частности, за счет возможности выбора рабочих созвездий НИСЗ с лучшими значениями геометрических факторов [2, с. 160]. В наибольшей степени этот результат важен для аппаратуры, определяющей местоположение по сигналам частотного диапазона L1, промодулированных кодами стандартной точности.Despite the above differences, existing between the GPS and Glonass SRNSs, their proximity to the ballistic construction of the orbital constellation of the NISS and the used frequency range, allows us to set and solve problems associated with the creation of integrated navigation equipment for consumers using the signals from these two SRNSs . The result achieved in this case is to increase the reliability, reliability and accuracy of determining the location of the object, in particular, due to the possibility of choosing the working constellations of the NISS with the best values of geometric factors [2, p. 160]. To the greatest extent, this result is important for equipment that determines the location by the signals of the frequency range L 1 modulated by codes of standard accuracy.
Известно, см., например, [2, с. 158-161, рис. 9.8], устройство, решающее задачу приема сигналов СРНС "GPS" и "Глонасс" частотного диапазона L1 и преобразования их к виду, позволяющему с помощью цифрового процессора (процессора первичной обработки и навигационного процессора) осуществить последующие радионавигационные измерения и определение местоположения объекта. Устройство содержит частотный разделитель ("диплексер"), осуществляющий частотное разделение сигналов СРНС "GPS" и "Глонасс", полосовые фильтры и малошумящие усилители каналов "GPS" и "Глонасс", смеситель, СВЧ-коммутатор, подключающий на сигнальный вход смесителя сигналы СРНС "GPS" или "Глонасс", СВЧ-коммутатор, подключающий на опорный вход смесителя сигнал первого гетеродина для канала "GPS" или канала "Глонасс". За счет соответствующего формирования частоты гетеродинного сигнала первая промежуточная частота является постоянной для сигналов СРНС "GPS" и "Глонасс" и весь дальнейший тракт устройства реализован как общий для этих сигналов.It is known, see, for example, [2, p. 158-161, fig. 9.8], a device that solves the problem of receiving GPS and Glonass SRNS signals of the frequency range L 1 and converting them to a form that allows using the digital processor (primary processing processor and navigation processor) to carry out subsequent radio navigation measurements and determining the location of the object. The device contains a frequency splitter (“diplexer”), performing frequency separation of GPS and GLONASS signals, bandpass filters and low-noise amplifiers of GPS and GLONASS channels, a mixer, a microwave switch that connects SRNS signals to the signal input of the mixer “GPS” or “Glonass”, a microwave switch that connects to the reference input of the mixer the signal of the first local oscillator for the “GPS” channel or the “Glonass” channel. Due to the corresponding formation of the frequency of the heterodyne signal, the first intermediate frequency is constant for the GPS and GLONASS signals and the entire further path of the device is implemented as common to these signals.
Особенностью устройства является то, что прием и преобразование сигналов каждой из СРНС осуществляется последовательно во времени с использованием одного и того же радиоканала, что увеличивает время, затрачиваемое при последующей обработке на получение навигационной информации. Кроме этого, реализация устройства требует сложного по своему выполнению высокочастотного переключаемого синтезатора частот, обеспечивающего формирование двух разных гетеродинных сигналов, используемых для преобразования сигналов СРНС "GPS" и "Глонасс" соответственно. A feature of the device is that the reception and conversion of signals from each of the SRNS is carried out sequentially in time using the same radio channel, which increases the time spent in subsequent processing to obtain navigation information. In addition, the implementation of the device requires a complex in its implementation high-frequency switchable frequency synthesizer, which provides the formation of two different heterodyne signals used to convert the SRNS signals "GPS" and "Glonass", respectively.
Известно устройство для приема сигналов СРНС "GPS" и "Глонасс", описанное в [6, с. 835-844, фиг. 2], в котором решена задача одновременного приема сигналов СРНС "GPS" и "Глонасс" (литерные частоты от i = 1 до i = 24) с преобразованием их к виду, позволяющему осуществлять последующие радионавигационные измерения с помощью цифрового процессора. Функционально законченная часть этого устройства, решающая задачу одновременного приема сигналов СРНС "GPS" и "Глонасс" частотного диапазона L1, принята в качестве прототипа.A device for receiving signals SRNS "GPS" and "Glonass", described in [6, p. 835-844, FIG. 2], in which the problem of simultaneously receiving GPS and Glonass SRNS signals (letter frequencies from i = 1 to i = 24) was solved with their conversion to a form that allows subsequent radio navigation measurements using a digital processor. The functionally complete part of this device, which solves the problem of simultaneously receiving GPS and GLONASS signals of the L 1 frequency band, is adopted as a prototype.
Структурная схема устройства, принятого в качестве прототипа, представлена на фиг. 2. A block diagram of a device adopted as a prototype is shown in FIG. 2.
Устройство, принятое в качестве прототипа, содержит (фиг.2) входной блок 1, вход которого является сигнальным входом устройства, блок 2 первого преобразования частоты сигналов, содержащий последовательно соединенные входной усилитель 3, смеситель 4 и усилитель 5 промежуточной частоты, первый 6 и второй 7 каналы второго преобразования частоты сигналов - соответственно сигналов СРНС "GPS" и "Глонасс", выходы которых являются выходами устройства, а также формирователь (синтезатор) 8 сигнала первой гетеродинной частоты и формирователь 9 сигнала тактовой частоты. The device adopted as a prototype contains (Fig. 2) an
Канал 6 второго преобразования частоты сигналов содержит последовательно соединенные первый фильтр 10, вход которого является входом канала 6, смеситель 11, второй фильтр 12 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 13, выход которого является выходом канала 6.
Канал 7 второго преобразования частоты сигналов содержит последовательно соединенные первый фильтр 14, вход которого является входом канала 7, смеситель 15, второй фильтр 16 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 17, выход которого является выходом канала 7.
Входы фильтров 10 и 14 соответственно первого 6 и второго 7 каналов второго преобразования частоты сигналов подключены к выходу усилителя 5, то есть к выходу блока 2 первого преобразования частоты сигналов. Вход усилителя 3, то есть вход блока 2, подключен к выходу блока 1. Опорный вход смесителя 4 блока 2 первого преобразования частоты сигналов соединен с выходом формирователя (синтезатора) 8 сигнала первой гетеродинной частоты. Тактовые входы АЦП 13 и 17 соответственно первого 6 и второго 7 каналов второго преобразования частоты сигналов соединены с выходом формирователя 9 сигнала тактовой частоты. Опорные входы смесителей 11 и 15 соответственно первого 6 и второго 7 каналов второго преобразования частоты сигналов подключены к выходам двух отдельных формирователей (синтезаторов) сигналов второй и третьей гетеродинных частот (на фиг. 2 не показаны). The inputs of the
Устройство, принятое в качестве прототипа, работает следующим образом. The device, adopted as a prototype, works as follows.
Сигналы СРНС "GPS" и "Глонасс" частотного диапазона L1 с входной антенны (на фиг. 2 не показана) через входной блок 1, осуществляющий частотную фильтрацию сигналов данного частотного диапазона, поступают на вход блока 2 первого преобразования частоты сигналов.The GPS and Glonass SRNS signals of the frequency range L 1 from the input antenna (not shown in FIG. 2) through the
В блоке 2 первого преобразования частоты сигналов сигналы СРНС "GPS" и "Глонасс" частотного диапазона L1 усиливаются во входном усилителе 3, преобразуются по частоте в смесителе 4 и усиливаются в усилителе 5 промежуточной частоты.In
Для первого преобразования частоты, осуществляемого в блоке 2, в устройстве-прототипе используется сигнал первой гетеродинной частоты fг1 = 1416 МГц, синтезируемый формирователем 8 сигнала первой гетеродинной частоты.For the first frequency conversion, carried out in
Преобразованные в блоке 2 сигналы СРНС "GPS" и "Глонасс" частотного диапазона L1 поступают на входы первого 6 и второго 7 каналов второго преобразования частоты сигналов, то есть на входы фильтров 10 и 14. Каждый из этих фильтров осуществляет фильтрацию сигналов одной из СРНС, а именно, фильтр 10 - фильтрацию сигналов СРНС "GPS", а фильтр 14 - фильтрацию сигналов СРНС "Глонасс".The converted signals are in
Отфильтрованные с помощью фильтров 10 и 14 от внеполосных помех и разделенные по системам ("GPS" и "Глонасс") преобразованные по частоте сигналы в каждом из каналов 6 и 7 поступают на сигнальные входы смесителей 11 и 15 соответственно. Filtered using
Для второго преобразования частоты, осуществляемого в каналах 6 и 7, в устройстве-прототипе используются сигналы второй и третьей гетеродинных частот fг2 = 173,9 МГц и fг3 = 178,8 МГц, синтезируемые соответствующими формирователями (синтезаторами) гетеродинных частот (на фиг. 2 не показаны). При этом сигнал второй гетеродинной частоты fг2 = 173,9 МГц используется для преобразования сигналов СРНС "GPS" в смесителе 11 первого канала 6, а сигнал третьей гетеродинной частоты fг3 = 178,8 МГц используется для преобразования сигналов СРНС "Глонасс" в смесителе 15 второго канала 7.For the second frequency conversion carried out in the
Преобразованные с помощью смесителей 11 и 15 сигналы СРНС "GPS" и "Глонасс" в каждом из каналов 6 и 7 фильтруются с помощью фильтров 12 и 16, а затем преобразуются в цифровую форму с помощью АЦП 13 и 17. The GPS and GLONASS signals converted by means of
Тактовая частота, определяющая частоту аналого-цифрового преобразования (т.е. частоту дискретизации по времени), в устройстве-прототипе выбрана 57,0 МГц - из условия исключения потерь навигационной информации, содержащейся в принимаемых сигналах, при преобразовании сигналов из аналоговой формы в цифровую. The clock frequency that determines the frequency of analog-to-digital conversion (i.e., the sampling frequency in time) is 57.0 MHz in the prototype device - from the condition for eliminating the loss of navigation information contained in the received signals when converting signals from an analog form to digital .
Значения гетеродинных частот fг2 = 173,9 МГц и fг3 = 178,8 МГц для второго преобразования частоты сигналов в устройстве- прототипе выбраны таким образом, чтобы средняя частота сигналов СРНС "GPS" и "Глонасс" на второй промежуточной частоте была бы близка к 14,25 МГц. Это обстоятельство обусловлено особенностями цифровой обработки сигналов, примененной в прототипе, где тактовая частота 4-битового АЦП выбрана равной fт = 57,0 МГц (4• 14,25 МГц) и использованы специализированные цифровые фильтры, выделяющие двухбитовые синфазную и квадратурную выборки с частотой 28,5 МГц (2 • 14,25 МГц) [6,с.837].The values of heterodyne frequencies f r2 = 173.9 MHz and f r3 = 178.8 MHz for the second conversion of frequency of signals in prototype ustroystve- selected so that the average frequency signals SRNS "GPS" and "Glonass" on the second intermediate frequency would be close to 14.25 MHz. This circumstance is due to the peculiarities of the digital signal processing used in the prototype, where the clock frequency of the 4-bit ADC is chosen equal to f t = 57.0 MHz (4 • 14.25 MHz) and specialized digital filters are used that select two-bit in-phase and quadrature samples with a frequency 28.5 MHz (2 • 14.25 MHz) [6, p. 837].
С выходом АЦП 13 и 17 преобразованные по частоте и представленные в цифровом коде сигналы СРНС "GPS" и "Глонасс" частотного диапазона L1 поступают на первый и второй выходы устройства. Выходные сигналы устройства далее обрабатываются в цифровом навигационном процессоре (на фиг. 2 не показан) для получения навигационной информации.With the output of the
Решения, реализуемые в устройстве-прототипе при частотном преобразовании принимаемых сигналов, основываются на отсутствии ограничений, накладываемых на число синтезаторов, используемых для формирования сигналов гетеродинных частот. Действительно, в устройстве-прототипе используются три гетеродинных сигнала: первый - с частотой 1416 МГц, второй - с частотой 173,9 МГц, третий - с частотой 178,8 МГц. Ни одна из этих гетеродинных частот не может быть получена из другой гетеродинной частоты, используемой в устройстве-прототипе, путем простого умножения или деления. Поэтому гетеродинные частоты синтезируются с помощью трех отдельных формирователей (синтезаторов) гетеродинных частот, каждый из которых представляет собой сложное по реализации самостоятельное радиотехническое устройство. Сложность синтезаторов гетеродинных частот, применяемых в устройствах для приема сигналов СРНС, обусловлена высокими требованиями, предъявляемыми к стабильности синтезируемых частот (относительная нестабильность частоты 10-11 - 10-12 за 1 с [7]), поскольку от этого в значительной степени зависят выходные характеристики приемного устройства в целом.The solutions implemented in the prototype device for the frequency conversion of the received signals are based on the absence of restrictions imposed on the number of synthesizers used to generate the heterodyne frequency signals. Indeed, in the prototype device, three heterodyne signals are used: the first with a frequency of 1416 MHz, the second with a frequency of 173.9 MHz, and the third with a frequency of 178.8 MHz. None of these heterodyne frequencies can be obtained from another heterodyne frequency used in the prototype device by simple multiplication or division. Therefore, heterodyne frequencies are synthesized using three separate generators (synthesizers) of heterodyne frequencies, each of which is an independent radio engineering device that is difficult to implement. The complexity of the heterodyne frequency synthesizers used in devices for receiving SRNS signals is due to the high requirements for the stability of the synthesized frequencies (relative frequency instability 10 -11 - 10 -12 for 1 s [7]), since the output characteristics depend on this to a large extent receiving device as a whole.
В этой связи очевидна актуальность задачи упрощения гетеродинного оборудования, например уменьшение числа синтезаторов частоты. От решения этой задачи зависит возможность упрощения приемного устройства в целом, что важно, например, для построения приемного устройства, осуществляющего прием и преобразование сигналов СРНС "GPS" и "Глонасс" в составе бортовой радионавигационной аппаратуры, и особенно в составе портативных (карманных) приемоиндикаторов, предназначенных для массового использования широким кругом пользователей. In this regard, the urgency of the task of simplifying heterodyne equipment, for example, reducing the number of frequency synthesizers, is obvious. The possibility of simplifying the receiving device as a whole depends on the solution of this problem, which is important, for example, for constructing a receiving device that receives and converts GPS and GLONASS SRNS signals as a part of on-board radio navigation equipment, and especially as part of portable (pocket-sized) receiver-indicators intended for mass use by a wide range of users.
Другой актуальной задачей, которая не ставилась и не решалась в устройстве-прототипе, является задача обеспечения возможности приема сигналов СРНС "Глонасс" с дополнительными (от -7 до 0) литерными частотами, вводимыми в соответствии с "Интерфейсным контрольным документом" [3], при минимальных технических затратах и без существенного усложнения аппаратуры. Действительно, решение этой задачи, вытекающей из необходимости обеспечения жизненного цикла устройства в условиях изменения номеров литерных частот сигналов СРНС "Глонасс", вводимых в соответствии с [3], невозможно в рамках решений, реализованных в устройстве-прототипе, без увеличения тактовой частоты дискретизации и изменения номиналов гетеродинных частот, что связано с усложнением синтезаторов гетеродинных частот, например, выполнением их перестраиваемыми. Another urgent task, which was not posed and not solved in the prototype device, is the task of ensuring the possibility of receiving GLONASS signals with additional (from -7 to 0) letter frequencies entered in accordance with the “Interface control document” [3], with minimal technical costs and without significant complexity of the equipment. Indeed, the solution to this problem, which follows from the need to ensure the life cycle of the device in conditions of changing the numbers of the letter frequencies of the GLONASS SRNS signals introduced in accordance with [3], is impossible within the framework of the solutions implemented in the prototype device without increasing the sampling clock frequency and changes in the nominal values of heterodyne frequencies, which is associated with the complication of synthesizers of heterodyne frequencies, for example, making them tunable.
Задачей заявляемого изобретения является создание устройства, осуществляющего одновременный прием и преобразование сигналов СРНС "GPS" и "Глонасс", промодулированных кодами стандартной точности в диапазоне L1, с использованием одного синтезатора для формирования гетеродинных частот, с обеспечением возможности приема и обработки сигналов СРНС "Глонасс" в условиях изменения в соответствии с [3] номеров литерных частот сигналов СРНС "Глонасс" (i = 0 - 12 или i = -7 - 4), причем перестройка устройства в условиях изменения литерных частот должна осуществляться под воздействием внешнего логического сигнала управления.The objective of the invention is the creation of a device that simultaneously receives and converts SRNS signals "GPS" and "Glonass" modulated with standard accuracy codes in the L 1 range, using one synthesizer to generate heterodyne frequencies, with the possibility of receiving and processing SRNS signals "Glonass "under the conditions of a change in accordance with [3] the numbers of the letter frequencies of the GLONASS SRNS signals (i = 0 - 12 or i = -7 - 4), moreover, the restructuring of the device under the conditions of changing the letter frequencies should be to operate under the influence of an external logic control signal.
Кроме этого, заявляемое устройство должно давать возможность поддерживать режим обработки сигналов в "узком" корреляторе, принимая и обрабатывая расширенный, с учетом нескольких боковых лепестков, спектр сигналов СРНС "GPS" и "Глонасс", промодулированных "C/A" кодом и кодом "стандартной точности" соответственно. In addition, the inventive device should make it possible to maintain the signal processing mode in the "narrow" correlator, receiving and processing an expanded, taking into account several side lobes, spectrum of GPS and Glonass SRNS signals, modulated by "C / A" code and code " standard accuracy, respectively.
Сущность изобретения заключается в том, что в устройство для приема сигналов спутниковых радионавигационных систем (СРНС), содержащее входной блок, вход которого является сигнальным входом устройства, блок первого преобразования частоты сигналов, первый и второй каналы второго преобразования частоты сигналов, выходы которых являются первым и вторым выходами устройства соответственно сигналов СРНС "GPS" и "Глонасс", а также формирователь сигнала первой гетеродинной частоты и формирователь сигнала тактовой частоты, при этом блок первого преобразования частоты сигналов содержит последовательно соединенные входной усилитель, вход которого соединен с выходом входного блока, смеситель, опорный вход которого соединен с выходом формирователя сигнала первой гетеродинной частоты, и усилитель промежуточной частоты, выход которого подключен к входам первого и второго каналов второго преобразования частоты сигналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные первый фильтр, вход которого является входом канала, смеситель, второй фильтр и аналого-цифровой преобразователь, выход которого является выходом канала, а тактовый вход соединен с выходом формирователя сигнала тактовой частоты, дополнительно введены блок деления частоты с постоянным коэффициентом деления частоты на восемь и блок деления частоты с переключаемым коэффициентом деления частоты на семь или восемь, сигнальные входы которых подключены к выходу формирователя сигнала первой гетеродинной частоты, при этом опорный вход смесителя первого канала второго преобразования частоты сигналов подключен к выходу блока деления частоты с постоянным коэффициентом деления частоты на восемь, а опорный вход смесителя второго канала второго преобразования частоты сигналов подключен к выходу блока деления частоты с переключаемым коэффициентом деления частоты на семь или восемь, управляющий вход которого является управляющим входом устройства. The essence of the invention lies in the fact that the device for receiving signals from satellite radio navigation systems (SRNS), containing an input unit, the input of which is the signal input of the device, the unit for the first signal frequency conversion, the first and second channels of the second signal frequency conversion, the outputs of which are the first and the second outputs of the device, respectively, the GPS and GLONASS signals, as well as the driver of the first heterodyne frequency signal and the driver of the clock signal, while the block of the first The signal frequency conversion comprises an input amplifier connected in series, the input of which is connected to the output of the input unit, a mixer, the reference input of which is connected to the output of the signal generator of the first heterodyne frequency, and an intermediate frequency amplifier, the output of which is connected to the inputs of the first and second channels of the second signal frequency conversion, each of which contains a first filter connected in series, the input of which is a channel input, a mixer, a second filter and an analog-to-digital converter The driver, the output of which is the channel output, and the clock input is connected to the output of the clock frequency driver, an additional frequency division unit with a constant frequency division factor of eight and a frequency division unit with a switchable frequency division coefficient of seven or eight, the signal inputs of which are connected to the output of the driver of the signal of the first heterodyne frequency, while the reference input of the mixer of the first channel of the second signal frequency conversion is connected to the output of the frequency division unit with oyannym coefficient of frequency division by eight, and the reference input of the mixer of the second channel of the second conversion of frequency of signals is connected to the output of the frequency divider with switchable frequency division factor of seven or eight, which control input is a control input device.
Сущность заявляемого устройства, возможность его осуществления и промышленного использования поясняются чертежами и частотными диаграммами, представленными на фиг. 1 - 5, где:
на фиг. 1 представлены частотные диаграммы, поясняющие распределение частотных полос сигналов СРНС "GPS" (фиг. 1 а) и "Глонасс" с литерными частотами от i = 0 до i = 12 (фиг. 1б) и с литерными частотами от i = -7 до i = 4 (фиг. 1 в);
на фиг. 2 изображена структурная схема устройства, принятого в качестве прототипа;
на фиг. 3 изображена структурная схема заявляемого устройства;
на фиг. 4 представлены частотные диаграммы, поясняющие распределение частотных полос сигналов СРНС "GPS" (фиг.4а) и "Глонасс" с литерными частотами от i = 0 до i = 12 (фиг.4б) и с литерными частотами от i = -7 до i = 4 (фиг.4в) после первого преобразования частоты в заявляемом устройстве;
на фиг. 5 представлены частотные диаграммы, поясняющие распределение частотных полос сигналов СРНС "GPS" (фиг.5а) и "Глонасс" с литерными частотами от i = 0 до i = 12 (фиг.5б) и с литерными частотами от i = -7 до i = 4 (фиг. 5в) после второго преобразования частоты в заявляемом устройстве.The essence of the claimed device, the possibility of its implementation and industrial use are illustrated by drawings and frequency diagrams presented in FIG. 1 - 5, where:
in FIG. Figure 1 presents frequency diagrams explaining the distribution of the frequency bands of the GPS (GPS) signals (Fig. 1a) and Glonass with letter frequencies from i = 0 to i = 12 (Fig. 1b) and with letter frequencies from i = -7 to i = 4 (Fig. 1 c);
in FIG. 2 shows a block diagram of a device adopted as a prototype;
in FIG. 3 shows a structural diagram of the inventive device;
in FIG. 4 are frequency diagrams explaining the distribution of the frequency bands of the GPS (GPS) signals (Fig.4a) and Glonass with the letter frequencies from i = 0 to i = 12 (Fig.4b) and with the letter frequencies from i = -7 to i = 4 (pigv) after the first frequency conversion in the inventive device;
in FIG. 5 are frequency diagrams explaining the distribution of the frequency bands of the GPS (GPS) signals (Fig.5a) and Glonass with letter frequencies from i = 0 to i = 12 (Fig.5b) and with letter frequencies from i = -7 to i = 4 (Fig. 5B) after the second frequency conversion in the inventive device.
Заявляемое устройство содержит, см. фиг. 3, входной блок 1, вход которого является сигнальным входом устройства, блок 2 первого преобразования частоты сигналов, содержащий последовательно соединенные входной усилитель 3, смеситель 4 и усилитель 5 промежуточной частоты, первый 6 и второй 7 каналы второго преобразования частоты сигналов, выходы которых являются первым и вторым выходами устройства соответственно сигналов СРНС "GPS" и "Глонасс", формирователь 8 сигнала первой гетеродинной частоты и формирователь 9 сигнала тактовой частоты. The inventive device comprises, see FIG. 3, the
Канал 6 второго преобразования частоты сигналов содержит последовательно соединенные первый фильтр 10, смеситель 11, второй фильтр 12 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 13, выход которого является выходом канала 6.
Канал 7 второго преобразования частоты сигналов содержит последовательно соединенные первый фильтр 14, смеситель 15, второй фильтр 16 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 17, выход которого является выходом канала 7.
Входы фильтров 10 и 14, являющиеся входами соответственно первого 6 и второго 7 каналов второго преобразования частоты сигналов, подключены к выходу усилителя 5, то есть к выходу блока 2 первого преобразования частоты сигналов. The inputs of the
Вход усилителя 3, то есть вход блока 2 первого преобразования частоты сигналов, подключен к выходу блока 1. The input of
Опорный вход смесителя 4 блока 2 первого преобразования частоты сигналов соединен с выходом формирователя 8 сигнала первой гетеродинной частоты. The reference input of the
Тактовые входы АЦП 13 и 17 первого 6 и второго 7 каналов второго преобразования частоты сигналов соединены с выходом формирователя 9 сигнала тактовой частоты. The clock inputs of the
Заявляемое устройство содержит также блок деления частоты 18 с постоянным коэффициентом деления частоты на восемь и блок деления частоты 19 с переключаемым коэффициентом деления частоты на семь или восемь, управляющий вход которого является управляющим входом устройства. The inventive device also includes a
Сигнальные входы блоков деления частоты 18 и 19 подключены к выходу формирователя 8 сигнала первой гетеродинной частоты. The signal inputs of the
Опорный вход смесителя 11 первого канала 6 второго преобразования частоты сигналов подключен к выходу блока деления частоты 18 с постоянным коэффициентом деления частоты на восемь, а опорный вход смесителя 15 второго канала 7 второго преобразования частоты сигналов подключен к выходу блока деления частоты 19 с переключаемым коэффициентом деления частоты на семь или восемь. The reference input of the
Входной блок 1 заявляемого устройства представляет собой известное, широко применяемое в технике приема сигналов СРНС фильтрующее устройство, реализованное, например, в виде фильтра на дисковых диэлектрических резонаторах [8, с. 58, рис. 2.20]. The
Входной усилитель 3 блока 2 первого преобразования частоты сигналов может быть реализован по известной схеме малошумящего усилителя на транзисторе с общим эмиттером, описанной, например, в [9, с. 241, рис. 8.12]. The
Смеситель 4 блока 2 первого преобразования частоты сигналов представляет собой известное в технике приема и обработки сигналов СРНС устройство, выполненное по схеме балансного диодного смесителя, описанное, в частности, в [9, с. 258 - 260, рис. 8.25]. The
Усилитель 5 промежуточной частоты блока 2 первого преобразования частоты сигналов может быть реализован, например, по известной схеме усилителя на дифференциальном каскаде с "общим эмиттером - общей базой", описанной в [9, с. 137- 141, рис. 5.5]. The
Фильтры 10 и 14 первого 6 и второго 7 каналов второго преобразования частоты сигналов, представляющие собой одиночные полосовые фильтры, могут быть реализованы, например, по известной схеме, описанной в [9, с. 217-220], в виде фильтров на поверхностных акустических волнах.
Смесители 11 и 15 первого 6 и второго 7 каналов второго преобразования частоты сигналов могут быть выполнены, например, по схеме аналогового перемножителя, описанной в [9, с. 156-158, рис. 5.13].
Фильтры 12 и 16 первого 6 и второго 7 каналов второго преобразования частоты сигналов могут быть выполнены в виде полосовых фильтров на LC элементах по схеме, описанной, например, в [10, с. 85, рис. 4.04.1], с конструкцией, совместимой с микроэлектронными компонентами [9, с. 183- 188].
Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 13 и 17 первого 6 и второго 7 каналов второго преобразования частоты сигналов могут быть реализованы по известной схеме параллельного АЦП, описанной, в частности, в [11, с.41 - 45, рис. 2.5]. Analog-to-digital converters (ADCs) 13 and 17 of the first 6 and second 7 channels of the second signal frequency conversion can be implemented according to the well-known parallel ADC circuit described in particular in [11, pp. 41–45, Fig. 2.5].
Формирователь 8 сигнала первой гетеродинной частоты может быть реализован, например, по известной схеме синтезатора частот "1,3/ 1,5 GHz low power single-chip frequency synthesiser SP8853", описанной в [12, с. 2-3 oC 2-14, фиг. 6].The
Формирователь 9 сигнала тактовой частоты может быть реализован, например, по известной схеме "A Serial Programmable VHF Frequency Synthesiser", описанной в [12, с. 4-46, фиг. 1]. The
Блок деления частоты 18 с постоянным коэффициентом деления частоты на восемь может быть выполнен, например, по известной схеме высокочастотного делителя, описанной в [12, с.3-158, фиг.2], и реализован на стандартной микросхеме типа "SP8808" ("3.3 GHz - 8 Fixed Modulus Divider"). The
Блок деления частоты 19 с переключаемым коэффициентом деления частоты на семь или восемь может быть выполнен, например, по типу высокочастотного делителя частоты с управляемыми внешним потенциальным сигналом обратными связями аналогично схеме, описанной в [12, с. 3-48, фиг. 2] и реализуемой на стандартной микросхеме типа SP8743B. The
Работу заявляемого устройства рассмотрим на примере приема и преобразования сигналов СРНС "GPS" и "Глонасс", промодулированных кодами стандартной точности в диапазоне L1, для случая, когда сигналами СРНС "Глонасс" являются сигналы с литерными частотами от i = 0 до i = 12 или от i = -7 до i = 4.The operation of the claimed device will be considered on the example of reception and conversion of SRNS signals "GPS" and "Glonass", modulated with standard accuracy codes in the range L 1 , for the case when the signals of SRNS "Glonass" are signals with letter frequencies from i = 0 to i = 12 or from i = -7 to i = 4.
Заявляемое устройство работает следующим образом. The inventive device operates as follows.
Принятые входной антенной (на фиг.3 не показана) сигналы СРНС "GPS" и "Глонасс" частотного диапазона L1 поступают на вход входного блока 1.Received by the input antenna (not shown in FIG. 3), the GPS and GLONASS signals of the frequency range L 1 are received at the input of
Сигналы СРНС "GPS" диапазона L1 занимают частотные полосы шириной ΔF = 8,184 МГц (по четыре лепестка в спектре сигнала в обе стороны от несущей), а сигналы СРНС "Глонасс" диапазона L1 занимают частотные полосы шириной ΔF = 10,838 МГц (случай литерных частот от i = 0 до i = 12) и ΔF = 10,2755 МГц (случай литерных частот от i = - 7 до i = 4). Положение частотных полос, занимаемых на оси частот сигналами СРНС "GPS" и "Глонасс", в рассматриваемом случае показано пунктиром на фиг. 1, где фиг. 1а - полоса частот сигналов СРНС "GPS" диапазона L1 - (1571,328 -1579,512) МГц, фиг. 1б - полоса частот сигналов СРНС "Глонасс" диапазона L1 для случая литерных частот от i = 0 да i = 12 - (1599,956 - 1610, 794) МГц, фиг. 1в - полоса частот сигналов СРНС "Глонасс" диапазона L1 для случая литерных частот от i = -7 до i = 4 - (1596,0185 - 1606, 294) МГц.GPS signals of the L 1 band occupy frequency bands with a width of ΔF = 8.184 MHz (four lobes in the signal spectrum on both sides of the carrier), and GLONASS signals of a L 1 band occupy frequency bands of ΔF = 10.838 MHz (the case of letter frequencies from i = 0 to i = 12) and ΔF = 10.2755 MHz (the case of letter frequencies from i = - 7 to i = 4). The position of the frequency bands occupied on the frequency axis by the GPS and GLONASS signals in the case under consideration is shown by a dotted line in FIG. 1, where FIG. 1a is the frequency band of the GPS GPS signals of the range L 1 - (1571.328-1579.512) MHz, FIG. 1b is the frequency band of the GLONASS SRNS signals of the L 1 range for the case of letter frequencies from i = 0 and i = 12 - (1599.956 - 1610, 794) MHz, FIG. 1c - frequency band of the GLONASS SRNS signals of the L 1 range for the case of letter frequencies from i = -7 to i = 4 - (1596.0185 - 1606, 294) MHz.
Входной блок 1 пропускает на свой выход сигналы СРНС "GPS" и "Глонасс" диапазона L1 указанных частотных полос (то есть от 1571, 328 МГЦ до 1610, 794 МГц).The
Сигналы, поступающие с выхода блока 1, усиливаются в малошумящем входном усилителе 3 блока 2 первого преобразования частоты сигналов, преобразуются в смесителе 4 и усиливаются в усилителе промежуточной частоты 5. The signals from the output of
Для первого преобразования частоты, осуществляемого в блоке 2 заявляемого устройства, используется сигнал первой гетеродинной частоты fг1= 1414 МГц, синтезируемый формирователем 8.For the first frequency conversion, carried out in
В результате первого преобразования частоты положение частотных полос, занимаемых сигналами СРНС "GPS" и "Глонасс", на оси частот изменяется как показано на фиг. 4, где фиг. 4а - расположение частотных полос сигналов СРНС "GPS" диапазона L1 - (157,328 - 165,512) МГц, фиг. 4б - расположение частотных полос сигналов СРНС "Глонасс" диапазона L1 для случая литерных частот от i = 0 до i = 12 - (185,956 - 196,794) МГц, фиг. 4в - расположение частотных полос сигналов СРНС "Глонасс" диапазона L1 для случая литерных частот от i = -7 до i = 4 - (182,0185 - 192,294) МГц.As a result of the first frequency conversion, the position of the frequency bands occupied by the GPS and GLONASS GPS signals changes on the frequency axis as shown in FIG. 4, where FIG. 4a is the location of the frequency bands of the GPS GPS signals of the range L 1 - (157.328 - 165.512) MHz; 4b is the location of the frequency bands of the GLONASS SRNS signals of the L 1 range for the case of letter frequencies from i = 0 to i = 12 - (185.956 - 196.794) MHz, FIG. 4c is the location of the frequency bands of the GLONASS SRNS signals of the L 1 range for the case of letter frequencies from i = -7 to i = 4 - (182.0185 - 192.294) MHz.
С выхода усилителя 5 промежуточной частоты преобразованные сигналы СРНС "GPS" и "Глонасс" диапазона L1 поступают на входы фильтров 10, 14 первого 6 и второго 7 каналов второго преобразования частоты сигналов. Фильтры 10, 14 осуществляют полосовую фильтрацию сигналов от внеполосных помех.From the output of the
Фильтр 10 первого канала 6 (то есть канала сигналов СРНС "GPS") реализует характеристику полосового фильтра с полосой 8,184 МГц и центральной частотой 161,42 МГц.
Фильтр 14 второго канала 7 (то есть канала сигналов СРНС "Глонасс") реализует характеристику полосового фильтра с полосой, определяемой как 196,794 - 182,0185 = 14,7755 МГц и центральной частотой 189,4 МГц. Фильтр 14 пропускает сигналы СРНС "Глонасс" с литерными частотами от i = -7 до i = 12. The
Отфильтрованные от внеполосных помех преобразованные по частоте сигналы СРНС "GPS" диапазона L1 (фиг. 4а) с выхода фильтра 10 поступают на сигнальный вход смесителя 11, где осуществляется второе преобразование частоты сигналов СРНС "GPS".The frequency-converted GPS signals of the L 1 band of frequency-converted from out-of-band interference (Fig. 4a) from the output of the
Отфильтрованные от внеполосных помех преобразованные по частоте сигналы СРНС "Глонасс" диапазона L1 (фиг. 4б,в) с выхода фильтра 14 поступают на сигнальный вход смесителя 15, где осуществляется второе преобразование частоты сигналов СРНС "Глонасс".Filtered from out-of-band interference frequency-converted GLONASS SRNS signals of the L 1 range (Fig. 4b, c) from the output of the
В качестве гетеродинного сигнала для осуществления второго преобразования частоты сигналов СРНС "GPS" используется сигнал второй гетеродинной частоты fг2= 1/8•fг1 = 176,75МГц (фиг. 4а), формируемый в заявляемом устройстве из сигнала первой гетеродинной частоты с помощью блока деления частоты 18 с постоянным коэффициентом деления на восемь.As an LO signal to perform the second transformation "GPS" used frequency signals SRNS signal of the second heterodyne frequency f r2 = 1/8 • f r1 = 176,75MGts (FIG. 4a) formed in the claimed device, the signal of the first heterodyne frequency by block dividing the
В качестве гетеродинного сигнала для осуществления второго преобразования частоты сигналов СРНС "Глонасс" используется сигнал третьей гетеродинной частоты, а именно сигнал частоты fг3 = 1/8•fг1= 176,75 МГц (фиг. 4б) для случая литерных частот от i = 0 до i = 12 или сигнал частоты fг3 = 1/7•fг1= 202 МГц (фиг. 4в) для случая литерных частот от i = - 7 до i = 4.As the heterodyne signal for the second frequency conversion of the GLONASS SRNS signals, the third heterodyne frequency signal is used, namely the frequency signal f g3 = 1/8 • f g1 = 176.75 MHz (Fig. 4b) for the case of letter frequencies from i = 0 to i = 12 or a frequency signal f g3 = 1/7 • f g1 = 202 MHz (Fig. 4c) for the case of letter frequencies from i = - 7 to i = 4.
Сигнал третьей гетеродинной частоты формируется в заявляемом устройстве из сигнала первой гетеродинной частоты с помощью блока деления частоты 19 с переменным коэффициентом деления частоты на семь или восемь, при этом нужный коэффициент деления в блоке 19 устанавливается в результате подачи на его управляющий вход (то есть на управляющий вход устройства) управляющего сигнала - потенциального логического сигнала "0" или "1". The signal of the third heterodyne frequency is generated in the inventive device from the signal of the first heterodyne frequency using the
В результате второго преобразования частоты положение частотных полос, занимаемых сигналами СРНС "GPS" и "Глонасс", на оси частот изменяется как показано на фиг. 5, где фиг. 5а - частотные полосы сигналов СРНС "GPS" диапазона L1 - (11,238 -(19,422) МГц, фиг. 5б - частотные полосы сигналов СРНС "Глонасс" диапазона L1 c литерными частотами от i = 0 до i = 12- (9,206 - 20,044) МГц, фиг. 5в - частотные полосы сигналов СРНС "Глонасс" диапазона L1 c литерными частотами от i = -7 до i = 4 - (19,9815 - 9,706) МГц.As a result of the second frequency conversion, the position of the frequency bands occupied by the GPS and GLONASS GPS signals changes on the frequency axis as shown in FIG. 5, where FIG. 5a - frequency bands of the GPS GPS signals of the L 1 - (11.238 - (19.422) MHz band, Fig. 5b - frequency bands of the GLONASS SRNS signals of the L 1 band with letter frequencies from i = 0 to i = 12- (9,206 - 20,044) MHz, Fig. 5c - frequency bands of the GLONASS SRNS signals of the L 1 range with letter frequencies from i = -7 to i = 4 - (19.9815 - 9.706) MHz.
Преобразованные с помощью смесителей 11 и 15 сигналы СРНС "GPS" и "Глонасс" диапазона L1 в каждом из каналов 6 и 7 второго преобразования частоты сигналов фильтруются соответствующими полосовыми фильтрами 12 и 16, частоты пропускания которых лежат в диапазоне частот 10 - 20 МГц ΔF = 10 МГц).The GPS and Glonass SRNS signals converted by means of
Отфильтрованные фильтрами 12 и 16 сигналы СРНС "GPS" и "Глонасс" далее преобразуются в цифровую форму с помощью АЦП 13 и 17. The GPS and GLONASS signals filtered by
Тактовая частота, определяющая частоту аналого-цифрового преобразования (т. е. частоту дискретизации по времени), в заявляемом устройстве выбирается в диапазоне 20 МГц, который установлен исходя из рекомендаций [11, с. 15-17] с учетом того, что полосы сигналов, преобразуемых в цифровую форму, не превышают 10 МГц на выходе фильтров 12 и 16 (фиг. 5а,б,в). The clock frequency that determines the frequency of the analog-to-digital conversion (i.e., the sampling frequency in time) in the inventive device is selected in the range of 20 MHz, which is set based on the recommendations [11, p. 15-17], taking into account the fact that the bands of signals converted to digital form do not exceed 10 MHz at the output of
С выходов АЦП 13 и 17 преобразованные по частоте и представленные в цифровом коде сигналы СРНС "GPS" и "Глонасс" диапазона L1 поступают соответственно на первый и второй выходы устройства.From the outputs of the
Выходные сигналы устройства обрабатываются в "узких" корреляторах, а затем - в цифровом навигационном процессоре для получения навигационной информации (на фиг. 3 не показаны). The output signals of the device are processed in "narrow" correlators, and then in a digital navigation processor to obtain navigation information (not shown in Fig. 3).
Предыдущее рассмотрение работы устройства проводилось в предположении, что его тракт обеспечивает возможность прохождения сигналов СРНС "GPS" и "Глонасс" с учетом ширины спектра, определяемого по четвертым нулям (четыре лепестка спектра в обе стороны от несущей). A previous review of the operation of the device was carried out under the assumption that its path provides the possibility of passing GPS and GLONASS signals taking into account the width of the spectrum, determined by the fourth zeros (four spectrum lobes on both sides of the carrier).
Очевидно однако, что для сигналов СРНС "Глонасс" литерной частоты i = 0 и частично для i = 1 (фиг. 5б) граница определенного таким образом спектра - 9,206 МГц - выходит за полосу, ограниченную частотной точкой 10 МГц (начало полосы пропускания фильтра 16), примерно на 0,8 МГц, а для i = 4 граница спектра - 9,706 МГц выходит за полосу, ограниченную частотной точкой 10 МГц, примерно на 0,3 МГц. Однако, при определенной модификации "узких" корреляторов, потери информации при последующей корреляционной обработке исключаются. Действительно, полосу частот, расположенную от 10 до 20 МГц, можно обработать без потерь информации в результате дискретизации по времени в АЦП с тактовой частотой 20 МГц. При этом, ограничиваясь для корреляционной обработки двумя (вместо четырех) лепестками в спектре сигналов СРНС "Глонасс" на литерной частоте i = 0. можно показать, что граница спектра перемещается вправо по частотной оси на 2•0,511 МГц и составляет 9,206 + 2•0,511 = 10,228 МГц. В этом случае весь обрабатываемый спектр сигнала лежит в частотном окне (10 - 20) МГц. Аналогично, для сигналов СРНС "Глонасс" литерной частоты i = 4, если ограничиваться тремя лепестками спектра при корреляционной обработке, то нижняя граница обрабатываемого частотного диапазона составит 9,706 + 0,511 = 10,217 МГц, что также лежит в частотном окне (10 - 20) МГц. Аналогично и для сигналов СРНС "Глонасс" литерной частоты i = 1 при корреляционной обработке следует ограничиваться тремя лепестками спектра. It is obvious, however, that for the GLONASS signals of the lettered frequency i = 0 and partially for i = 1 (Fig. 5b), the boundary of the spectrum thus determined — 9.206 MHz — goes beyond the band limited by the
Таким образом для сигналов СРНС "Глонасс" указанных литерных частот следует использовать "узкие" корреляторы с уменьшенным количеством лепестков в спектре обрабатываемого сигнала. Сигналы СРНС "Глонасс" всех остальных литерных частот, а также все сигналы СРНС "GPS" могут без ограничения обрабатываться в "узком" корреляторе с четырьмя лепестками в спектре сигнала в обе стороны от несущей. Такое решение, основанное на использовании указанных модификаций "узких" корреляторов для обработки сигналов СРНС "Глонасс" указанных литерных частотах, существенно упрощает заявляемое устройство и не приводит к потерям информации при последующей обработке. Thus, for the GLONASS signals of the indicated letter frequencies, “narrow” correlators with a reduced number of lobes in the spectrum of the processed signal should be used. The GLONASS SRNS signals of all other letter frequencies, as well as all GPS GPS signals, can be processed without restriction in a “narrow” correlator with four lobes in the signal spectrum on both sides of the carrier. Such a solution, based on the use of these modifications of "narrow" correlators for processing GLONASS signals of the indicated letter frequencies, significantly simplifies the claimed device and does not lead to information loss during subsequent processing.
Таким образом в заявляемом устройстве решается поставленная техническая задача - осуществляется одновременный прием и преобразование сигналов СРНС "GPS" и "Глонасс" с литерными частотами от i = -7 до i = 4 или от i = 0 до i = 12 при использовании одного синтезатора частоты (а не трех как в прототипе) для формирования сигналов гетеродинных частот. Такое упрощение гетеродинного оборудования позволяет уменьшить габариты и упростить реализацию заявляемого приемного устройства в целом. Указанная положительная особенность заявляемого устройства наряду с другой особенностью - обеспечением возможности приема сигналов с расширенным диапазоном литерных частот, а именно от i = -7 до i = 4 или от i = 0 до i = 12 (осуществляемой за счет переключения коэффициента деления делителя частоты 19, вырабатывающего гетеродинный сигнал для второго преобразования частоты сигналов СРНС "Глонасс"), обуславливают перспективы заявляемого устройства по использованию в составе современного бортового радионавигационного оборудования и малогабаритного переносного оборудования, например, портативных (карманных) приемоиндикаторов. Thus, the claimed device solves the technical problem — simultaneous reception and conversion of the GPS and Glonass SRNS signals with letter frequencies from i = -7 to i = 4 or from i = 0 to i = 12 is carried out using one frequency synthesizer (and not three as in the prototype) for generating heterodyne frequencies. This simplification of the heterodyne equipment can reduce the size and simplify the implementation of the inventive receiving device as a whole. The indicated positive feature of the claimed device along with another feature is the ability to receive signals with an extended range of letter frequencies, namely from i = -7 to i = 4 or from i = 0 to i = 12 (carried out by switching the division factor of the
Из рассмотренного видно, что заявляемое изобретение осуществимо, промышленно применимо, решает поставленную техническую задачу и имеет перспективы по использованию в составе навигационной аппаратуры потребителей СРНС, работающей одновременно по сигналам двух СРНС "GPS" и "Глонасс". From the above it can be seen that the claimed invention is feasible, industrially applicable, solves the technical problem and has prospects for the use of navigation devices as part of the navigation equipment, operating simultaneously on the signals of two GPS and Glonass SRNS.
Источники информации
1. Кудрявцев И.В. Мищенко И.Н., Волынкин А.И., и др. Бортовые устройства спутниковой радионавигации -М.: Транспорт, 1988.Sources of information
1. Kudryavtsev I.V. Mishchenko I.N., Volynkin A.I., et al. On-board devices of satellite radio navigation -M.: Transport, 1988.
2. Шебшаевич В.С., Дмитриев П.П., Иванцевич Н.В. и др. Сетевые спутниковые радионавигационные системы. -М.: Радио и связь, 1993. 2. Shebshaevich V.S., Dmitriev P.P., Ivantsevich N.V. et al. Network satellite radio navigation systems. -M .: Radio and communications, 1993.
3. Глобальная навигационная спутниковая система. Интерфейсный контрольный документ (третья редакция). -М.: Координационный научно-информационный центр ВКС МО РФ, 1995. 3. Global navigation satellite system. Interface control document (third edition). -M.: Coordination Scientific Information Center of the Aerospace Defense Ministry of the Russian Federation, 1995.
4. A.J.Van Dierendonck, Pat Fenton, Tom Ford "Theory and Performance of Narrow Correlator Spacing in a GPS Receiver". / Navigation: Journal of The Institute of Navigation. Vol. 39, N 3, Fall 1992. 4. A.J. Van Dierendonck, Pat Fenton, Tom Ford "Theory and Performance of Narrow Correlator Spacing in a GPS Receiver". / Navigation: Journal of The Institute of Navigation. Vol. 39, No. 3, Fall 1992.
5. Global Positioning System (GPS) Receiver RF Front End. Analog-Digitl Converter. Rockwell International Proprietary Information Order Number. May 31, 1995. 5. Global Positioning System (GPS) Receiver RF Front End. Analog-Digitl Converter. Rockwell International Proprietary Information Order Number. May 31, 1995.
6. Riley S., Howard N., Aardoom E., Daly P., Silvestrin P. "A Combined GPS/GLONASS High Precision Receiver for Spase Applications" / Proc. of ION GPS-95, Palm Springs, CA, US, Sept. 12-15, 1995, p. 835-844. 6. Riley S., Howard N., Aardoom E., Daly P., Silvestrin P. "A Combined GPS / GLONASS High Precision Receiver for Spase Applications" / Proc. of ION GPS-95, Palm Springs, CA, US, Sept. 12-15, 1995, p. 835-844.
7. Moses I. Navstar Global Positioning System oscillator requirements for the GPS Manpack. Proc. of the 30th Annual Frequency Control Sympos., 1976, pp.390-400. 7. Moses I. Navstar Global Positioning System oscillator requirements for the GPS Manpack. Proc. of the 30th Annual Frequency Control Sympos., 1976, pp. 390-400.
8. Гассанов Л.Г., Липатов А.А., Марков В.В., Могильченко Н.А. Твердотельные устройства СВЧ в технике связи. -М.: Радио и связь, 1988. 8. Gassanov L.G., Lipatov A.A., Markov V.V., Mogilchenko N.A. Solid-state microwave devices in communication technology. -M .: Radio and communications, 1988.
9. Банков В.Н., Барулин Л.Г., Жодзишский М.И. и др. Радиоприемные устройства. -М.: Радио и связь, 1984. 9. Banks V.N., Barulin L.G., Zhodzishsky M.I. and other radio receivers. -M .: Radio and communications, 1984.
10. Маттей Д.Л., Янг Л., Дэпонс Е.М.Т. Фильтры СВЧ, согласующие цепи и цепи связи. -М.: Связь, 1971. 10. Matthew D.L., Young L., Depons E.M.T. Microwave filters, matching circuits and communication circuits. -M.: Communication, 1971.
11. Жодзинский М.И., Мазепа Р.Б., Овсянников Е.П. и др. Цифровые радиоприемные системы. Справочник. -М.: Радио и связь, 1990. 11. Zhodzinsky M.I., Mazepa RB, Ovsyannikov EP et al. Digital radio receiving systems. Directory. -M .: Radio and communications, 1990.
12. Professional Products IC Handbook May 1991. GEC Plessey Semiconductors. 12. Professional Products IC Handbook May 1991. GEC Plessey Semiconductors.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98115526A RU2145422C1 (en) | 1998-08-11 | 1998-08-11 | Device for reception of signals of satellite positioning systems |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98115526A RU2145422C1 (en) | 1998-08-11 | 1998-08-11 | Device for reception of signals of satellite positioning systems |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2145422C1 true RU2145422C1 (en) | 2000-02-10 |
Family
ID=20209590
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98115526A RU2145422C1 (en) | 1998-08-11 | 1998-08-11 | Device for reception of signals of satellite positioning systems |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2145422C1 (en) |
-
1998
- 1998-08-11 RU RU98115526A patent/RU2145422C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Чистяков Н.И., Сидоров В.М. Радиоприемные устройства. - М.: Связь, 1974, с.342 - 344. Богданов В.А., Сорочинский В.А., Яшкевич Е.В. Спутниковые системы морской навигации. - М.: Транспорт, 1987, с.180 - 182. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7035613B2 (en) | L1/L2 GPS receiver | |
RU2202854C2 (en) | Multimode direct-conversion receiver | |
US5175557A (en) | Two channel global positioning system receiver | |
US5148452A (en) | Global positioning system digital receiver | |
US6856794B1 (en) | Monolithic GPS RF front end integrated circuit | |
US7551127B2 (en) | Reconfigurable downconverter for a multi-band positioning receiver | |
CN101281245B (en) | Method and apparatus for receiving army and civil dual-purpose global satellite navigation system multi-module radio frequency | |
EP1947777A2 (en) | Multi-band RF receiver | |
KR20010034174A (en) | Receiver of pseudo-noise signals of satellite radio navigational systems | |
GB2258776A (en) | Double superhet radio receiver | |
CN105549038A (en) | Radio frequency front-end circuit of L1-L2 dual-band satellite navigation receiver | |
SE519614C2 (en) | Multi-standard transceiver with three-band architecture for WLAN | |
JPH10290212A (en) | Method for receiving and converting spectrum spread signal and device therefor | |
CN100392977C (en) | Radio-frequency signal frequency conversion device for a low power RF receiver | |
AU757848B2 (en) | Device for receiving signals from satellite radio-navigation systems | |
CN113037307B (en) | Satellite receiver chip and satellite receiver system | |
RU2145422C1 (en) | Device for reception of signals of satellite positioning systems | |
RU2167431C2 (en) | Receiver of signals of satellite radio navigation systems | |
RU2124214C1 (en) | Device which receives signals from satellite navigation systems | |
WO2009016454A2 (en) | Radiofrequency front-end architecture for a positioning receiver, and method for receiving simultaneously a first and a second frequency band of a satellite signal | |
RU2159448C1 (en) | Device for receiving signals from satellite radio navigation systems | |
RU2173862C2 (en) | Method and device for processing radio signals of navigation satellites gps and glonass | |
US7616705B1 (en) | Monolithic GPS RF front end integrated circuit | |
RU2067770C1 (en) | User set receiver for signals from global satellite navigation systems | |
RU2100821C1 (en) | Receiver for user equipment of global satellite navigation system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110812 |