RU2159448C1 - Device for receiving signals from satellite radio navigation systems - Google Patents

Device for receiving signals from satellite radio navigation systems Download PDF

Info

Publication number
RU2159448C1
RU2159448C1 RU99107949A RU99107949A RU2159448C1 RU 2159448 C1 RU2159448 C1 RU 2159448C1 RU 99107949 A RU99107949 A RU 99107949A RU 99107949 A RU99107949 A RU 99107949A RU 2159448 C1 RU2159448 C1 RU 2159448C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
signal
output
heterodyne
signals
Prior art date
Application number
RU99107949A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
И.Е. Галичина
В.С. Никулин
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Фирма "КОТЛИН"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Фирма "КОТЛИН" filed Critical Закрытое акционерное общество "Фирма "КОТЛИН"
Priority to RU99107949A priority Critical patent/RU2159448C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2159448C1 publication Critical patent/RU2159448C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio navigation systems. SUBSTANCE: device designed for operation in satellite radio navigation systems in response to GPS and GLONASS signals in frequency range L1 with C/A code modulation and at GLONASS warrant frequencies i = -7 - 4 and i = 0 - 12 has input unit incorporating at least one band filter, first signal frequency conversion unit incorporating at least one mixer, channels of second frequency conversion unit for GPS and GLONASS signals, respectively, each incorporating filter, mixer, and analog-to-digital conversion unit built around amplifier and threshold elements. Device also has clock and heterodyne- frequency signal shaping equipment whose clock signal shaping unit made in the form of scale-of-eight division unit is connected to output of third heterodyne-frequency signal shaping unit which is, essentially, scale-of-eight division unit connected to output of first heterodyne-frequency signal shaping unit. The latter and second heterodyne-frequency signal shaping unit are, essentially, variable frequency synthesizers whose reference inputs are connected to output of frequency standard and control inputs function as device control inputs. EFFECT: simplified mechanical design. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к радионавигации и может быть использовано в навигационной аппаратуре потребителей спутниковых радионавигационных систем (CPHC), а конкретно - в радиоприемных устройствах, осуществляющих одновременный прием сигналов CPHC ГЛОНАСС и GPS частотного диапазона L1 с кодовой модуляцией С/А кодом - кодом "стандартной точности". The invention relates to radio navigation and can be used in the navigation equipment of consumers of satellite radio navigation systems (CPHC), and in particular, in radio receivers that simultaneously receive CPHC GLONASS and GPS signals in the frequency range L1 with code modulation C / A code - code "standard accuracy" .

Навигационная аппаратура потребителей CPHC ГЛОНАСС (Глобальная Навигационная Спутниковая Система) [1] и GPS (Global Positioning System) [2] в настоящее время широко используются для определения координат (широты, долготы, высоты) и скорости объектов, а также времени. При этом использование сигналов CPHC частотного диапазона L1 с кодовой модуляцией С/А кодом - кодом "стандартной точности" - обеспечивает "стандартную" точность определения. Consumer navigation equipment CPHC GLONASS (Global Navigation Satellite System) [1] and GPS (Global Positioning System) [2] are currently widely used to determine the coordinates (latitude, longitude, altitude) and speed of objects, as well as time. In this case, the use of CPHC signals of the frequency range L1 with code modulation with C / A code - a code of "standard accuracy" - provides "standard" accuracy of determination.

Основные различия между CPHC GPS и ГЛОНАСС состоят в использовании различных, хотя и соседних частотных диапазонов, использовании отличающихся псевдошумовых модулирующих кодов и использовании соответственно кодового и частотного разделения сигналов различных спутников в системе. Так, в CPHC GPS в диапазоне частот L1 спутники излучают модулированные различными псевдошумовыми кодами сигналы на одной несущей частоте 1575,42 МГц, а спутники CPHC ГЛОНАСС излучают модулированные одним и тем же псевдошумовым кодом сигналы на различных несущих (литерных) частотах, лежащих в соседней частотной области. The main differences between CPHC GPS and GLONASS are the use of different, albeit adjacent, frequency ranges, the use of different pseudo-noise modulating codes, and the use of code and frequency separation of the signals of different satellites in the system, respectively. So, in CPHC GPS in the frequency range L1, satellites emit signals modulated by various pseudo-noise codes on one carrier frequency 1575.42 MHz, and CPHC GLONASS satellites emit signals modulated by the same pseudo-noise code on different carriers (letter) frequencies lying in the adjacent frequency area.

Номиналы литерных частот в CPHC ГЛОНАСС формируются по правилу
fi = f0+ iΔf,
где f1 - номиналы литерных частот;
f0 - нулевая литерная частота;
i - номера литерных частот;
Δf - интервал между литерными частотами.
The nominal frequencies in the CPHC GLONASS are formed according to the rule
f i = f 0 + iΔf,
where f 1 - denominations of letter frequencies;
f 0 - zero lettering frequency;
i - numbers of letter frequencies;
Δf is the interval between letter frequencies.

Для частот рассматриваемого диапазона L1: f0 = 1602 МГц, Δf = 0,5625 МГц.For the frequencies of the considered range L1: f 0 = 1602 MHz, Δf = 0.5625 MHz.

Распределение литерных частот среди функционирующих спутников CPHC ГЛОНАСС задается альманахом, передаваемым в кадре служебной информации. The distribution of letter frequencies among functioning CPHC GLONASS satellites is set by the almanac transmitted in the overhead information frame.

Литерные частоты сигналов CHPC ГЛОНАСС вводятся в соответствии с "Интерфейсным контрольным документом" [1] . В настоящее время (с 1998 г.) введены литерные частоты диапазона от i = 0 до i = 12, в дальнейшем в соответствии с [1] предусматривается переход на диапазон литерных частот от i = -7 до i = 4. Смещение диапазона литерных частот сигналов CPHC ГЛОНАСС в другую частотную область связано с выделением новых частот для работы систем связи. В связи с этим возникает проблема обеспечения возможности работы аппаратуры, осуществляющей прием сигналов CPHC ГЛОНАСС, как в условиях указанного изменения диапазона литерных частот, так и в условиях усложнения помеховой обстановки, обусловленной работой систем связи в близком диапазоне частот. The letter frequencies of the CHPC GLONASS signals are entered in accordance with the “Interface Control Document” [1]. At present (since 1998) the letter frequencies of the range from i = 0 to i = 12 have been introduced; later, in accordance with [1], a transition to the letter frequency range from i = -7 to i = 4 is provided. GLONASS CPHC signals to another frequency domain is associated with the allocation of new frequencies for the operation of communication systems. In this regard, the problem arises of making the equipment capable of receiving CPHC GLONASS signals available, both under the conditions of the indicated change in the letter frequency range, and in conditions of increasing complexity of the noise situation due to the operation of communication systems in a close frequency range.

Отмеченные выше различия между сигналами спутников CPHC GPS и ГЛОНАСС, вытекающие из кодового разделения при одной несущей в CPHC GPS и частотного разделения при нескольких несущих, определяемых литерными частотами, в CPHC ГЛОНАСС обуславливают различия в технических средствах, с помощью которых осуществляется прием и преобразование сигналов этих систем к виду, позволяющему осуществлять последующие радионавигационные измерения. The differences noted above between the signals of the CPHC GPS and GLONASS satellites resulting from the code separation at one carrier in the CPHC GPS and the frequency separation at several carriers determined by the letter frequencies in the CPHC GLONASS determine the differences in the technical means by which the signals of these systems to a form allowing subsequent radio navigation measurements.

Известно, например из [3, фиг. 1], устройство для приема сигналов CPHC 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. It is known, for example, from [3, FIG. 1], a device for receiving CPHC GPS signals, comprising a low-noise amplifier, a filter, a first mixer, a first intermediate frequency amplifier, a quadrature mixer, two quantizers for in-phase and quadrature channels, a signal generator of the first heterodyne frequency (1401.51 MHz), and also a unit division, forming from the signal of the first heterodyne frequency signal of the second heterodyne frequency.

Устройство решает техническую задачу приема и преобразования сигналов CPHC GPS к виду, позволяющему потребителю осуществлять в дальнейшем соответствующие радионавигационные измерения. Устройство не позволяет решить задачу приема сигналов CPHC ГЛОНАСС. The device solves the technical problem of receiving and converting CPHC 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 CPHC GLONASS signals.

Известно, например из [4, с. 147-148], устройство для приема сигналов CPHC ГЛОНАСС ("одноканальная аппаратура 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 CPHC 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. It is known, for example, from [4, p. 147-148], a device for receiving CPHC GLONASS signals ("single-channel consumer equipment" ASN-37 "). The device contains 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 , letter frequency synthesizer, heterodyne frequency generators. Letter frequency synthesizer generates its output signals in accordance with the letter frequencies of the received signals GLONASS CPHC. Step of letter frequencies generated by the synthesizer Is 0.125 MHz signal of the first heterodyne frequency is formed by multiplying the output signal into four frequency synthesizer, and the signal of the second heterodyne frequency -. By dividing the output signal of the frequency synthesizer by two.

Устройство решает техническую задачу приема и преобразования сигналов CPHC ГЛОНАСС к виду, позволяющему потребителю осуществлять соответствующие радионавигационные измерения. Устройство не позволяет решить задачу приема сигналов CPHC GPS. The device solves the technical problem of receiving and converting CPHC GLONASS signals to a form that allows the consumer to carry out appropriate radio navigation measurements. The device does not solve the problem of receiving CPHC GPS signals.

Несмотря на различия, существующие между CPHC GPS и ГЛОНАСС, их близость по баллистическому построению орбитальной группировки навигационных спутников и используемому частотному диапазону позволяет ставить и решать задачи, связанные с созданием интегрированной навигационной аппаратуры потребителей, работающей по сигналам этих двух систем. Достигаемый при этом результат состоит в повышении надежности, достоверности и точности определения местоположения объекта, в частности, за счет возможности выбора рабочих созвездий навигационных спутников с лучшими значениями геометрических факторов [2, с. 160]. Все это обуславливает актуальность задачи разработки интегрированных приемных устройств, работающих по сигналам обеих систем, и оптимизации технических решений, направленных на упрощение и минимизацию этих устройств. Despite the differences that exist between CPHC GPS and GLONASS, their proximity to the ballistic construction of the orbital constellation of navigation satellites and the used frequency range allows us to pose and solve problems associated with the creation of integrated navigation equipment for consumers working on the signals of these two systems. The result achieved in this case is to increase the reliability, reliability and accuracy of determining the location of an object, in particular, due to the possibility of choosing the working constellations of navigation satellites with the best values of geometric factors [2, p. 160]. All this determines the relevance of the task of developing integrated receiving devices operating on the signals of both systems, and optimizing technical solutions aimed at simplifying and minimizing these devices.

Среди таких интегрированных приемных устройств известно, см., например, [4, с. 158-161, рис.9.8], устройство, решающее задачу приема сигналов CPHC GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1 и преобразование 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 CPHC GPS и ГЛОНАСС, полосовые фильтры и малошумящие усилители каналов GPS и ГЛОНАСС, смеситель, СВЧ коммутатор, подключающий на сигнальный вход смесителя сигналы CPHC GPS или ГЛОНАСС, СВЧ коммутатор, подключающий на опорный вход смесителя сигнал первого гетеродина для канала GPS или канала ГЛОНАСС. В этом устройстве за счет соответствующего формирования частоты гетеродинного сигнала первая промежуточная частота является постоянной для сигналов CPHC GPS и ГЛОНАСС и весь дальнейший тракт устройства реализован как общий для этих сигналов. Among such integrated receiving devices it is known, see, for example, [4, p. 158-161, Fig. 9.8], a device that solves the problem of receiving CPHC GPS and GLONASS signals of the L1 frequency range 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 the CPHC GPS and GLONASS signals, bandpass filters and low-noise amplifiers of GPS and GLONASS channels, a mixer, a microwave switch that connects CPHC GPS or GLONASS signals to the mixer input, and a microwave switch that connects to the mixer reference input is the signal of the first local oscillator for the GPS channel or the GLONASS channel. In this device, due to the corresponding generation of the heterodyne signal frequency, the first intermediate frequency is constant for the CPHC GPS and GLONASS signals and the entire further path of the device is implemented as common for these signals.

Особенностью устройства является то, что прием и преобразование сигналов каждой из систем осуществляется последовательно во времени с использованием одного и того же радиоприемного тракта, что увеличивает время, затрачиваемое на получение навигационной информации. A feature of the device is that the reception and conversion of signals of each of the systems is carried out sequentially in time using the same radio path, which increases the time spent on obtaining navigation information.

Известно устройство для приема сигналов CPHC GPS и ГЛОНАСС, описанное в [5, c. 835-844, фиг. 2], в котором решается задача одновременного приема сигналов CPHC GPS и ГЛОНАСС. Функционально законченная часть этого устройства, решающая задачу приема сигналов CPHC GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1 и формирование выходных сигналов, используемых при осуществлении последующих радионавигационных измерений, принята в качестве прототипа. A device for receiving signals CPHC GPS and GLONASS, described in [5, p. 835-844, FIG. 2], which solves the problem of simultaneously receiving CPHC GPS and GLONASS signals. The functionally complete part of this device, which solves the problem of receiving CPHC GPS and GLONASS signals in the frequency range L1 and generating output signals used in subsequent radio navigation measurements, is adopted as a prototype.

Структурная схема устройства для приема сигналов CPHC, принятого в качестве прототипа, представлена на фиг. 1. A block diagram of a device for receiving CPHC signals adopted as a prototype is shown in FIG. 1.

Устройство, принятое в качестве прототипа, содержит (фиг. 1) входной блок 1, вход которого является сигнальным входом устройства, блок 2 первого преобразования частоты сигналов, первый 3 и второй 4 каналы второго преобразования частоты сигналов соответственно CPHC GPS и ГЛОНАСС, а также аппаратуру 5 формирования сигналов тактовой и гетеродинных частот, содержащую отдельный блок формирования сигнала тактовой частоты - генератор сигнала тактовой частоты и три отдельных блока формирования сигналов гетеродинных частот - три синтезатора частоты (на фиг. 1 не показаны). The device adopted as a prototype contains (Fig. 1) an input unit 1, the input of which is the signal input of the device, unit 2 of the first signal frequency conversion, first 3 and second 4 channels of the second signal frequency conversion, respectively, CPHC GPS and GLONASS, as well as equipment 5 generation of clock and local oscillation signals, containing a separate clock signal generation unit - a clock signal generator and three separate heterodyne frequency signal generation units - three frequency synthesizers (on Fig. 1 is not shown).

Входной блок 1 решает задачу предварительной фильтрации входных сигналов CPHC GPS и ГЛОНАСС и включает по крайней мере один полосовой фильтр (на фиг. 1 не показан). The input unit 1 solves the problem of pre-filtering the input signals CPHC GPS and GLONASS and includes at least one band-pass filter (not shown in Fig. 1).

Блок 2 решает задачу первого преобразования частоты сигналов CPHC GPS и ГЛОНАСС и включает по крайней мере один смеситель (на фиг. 1 не показан). Block 2 solves the problem of the first frequency conversion of CPHC GPS and GLONASS signals and includes at least one mixer (not shown in Fig. 1).

Канал 3 второго преобразования частоты сигналов (канал второго преобразования частоты сигналов CPHC GPS) содержит последовательно соединенные фильтр 6, смеситель 7 и блок 8 аналого-цифрового преобразования, выход которого образует выход канала - выход преобразованных сигналов CPHC GPS. Channel 3 of the second signal frequency conversion (channel of the second frequency conversion of CPHC GPS signals) contains a filter 6 connected in series, mixer 7 and an analog-to-digital conversion unit 8, the output of which forms the channel output — the output of the converted CPHC GPS signals.

Канал 4 второго преобразования частоты сигналов (канал второго преобразования частоты сигналов CPHC ГЛОНАСС) содержит последовательно соединенные фильтр 9, смеситель 10 и блок 11 аналого-цифрового преобразования, выход которого образует выход канала - выход преобразованных сигналов CPHC ГЛОНАСС. Channel 4 of the second signal frequency conversion (channel of the second signal conversion of the CPHC GLONASS signals) contains a series-connected filter 9, mixer 10 and an analog-to-digital conversion unit 11, the output of which forms the channel output — the output of the converted GLONASS CPHC signals.

Входы фильтров 6 и 9, являющиеся входами соответственно первого 3 и второго 4 каналов второго преобразования частоты сигналов, подключены к выходу блока 2 первого преобразования частоты сигналов. Вход блока 2 подключен к выходу блока 1. Опорный вход смесителя (на фиг. 1 не показан) блока 2 первого преобразования частоты сигналов, образующий опорный вход блока 2, соединен с выходом сигнала первой гетеродинной частоты аппаратуры 5, образованным выходом блока формирования сигнала первой гетеродинной частоты (на фиг.1 не показан). Опорные входы смесителей 7 и 10 первого 3 и второго 4 каналов второго преобразования частоты сигналов подключены соответственно к выходам сигналов второй и третьей гетеродинных частот аппаратуры 5, образованными выходами соответствующих блоков формирования сигналов второй и третьей гетеродинных частот (на фиг. 1 не показаны). The inputs of the filters 6 and 9, which are inputs of the first 3 and second 4 channels of the second signal frequency conversion, respectively, are connected to the output of block 2 of the first signal frequency conversion. The input of block 2 is connected to the output of block 1. The reference input of the mixer (not shown in FIG. 1) of block 2 of the first signal frequency conversion, forming the reference input of block 2, is connected to the signal output of the first heterodyne frequency of the equipment 5, formed by the output of the signal generation block of the first heterodyne frequency (not shown in figure 1). The reference inputs of the mixers 7 and 10 of the first 3 and second 4 channels of the second signal frequency conversion are connected respectively to the outputs of the signals of the second and third heterodyne frequencies of the equipment 5, formed by the outputs of the corresponding signal generation blocks of the second and third heterodyne frequencies (not shown in Fig. 1).

Выходы каналов 3, 4 второго преобразования частоты сигналов и выход сигнала тактовой частоты аппаратуры 5, образованный выходом блока формирования сигнала тактовой частоты (на фиг. 1 не показан), являются выходами устройства-прототипа. The outputs of the channels 3, 4 of the second signal frequency conversion and the output of the clock signal of the equipment 5, formed by the output of the clock signal generating unit (not shown in Fig. 1), are the outputs of the prototype device.

Устройство-прототип работает следующим образом. The prototype device operates as follows.

Сигналы CPHC GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1 с входной антенны (на фиг.1 не показана) через входной блок 1, осуществляющий частотную фильтрацию сигналов данного частотного диапазона, поступают на вход блока 2 первого преобразования частоты сигналов. В блоке 2 сигналы CPHC GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1 преобразуются по частоте с помощью смесителя, входящего в состав блока 2. The CPHC GPS and GLONASS signals of the frequency range L1 from the input antenna (not shown in FIG. 1) through the input unit 1, which carries out the frequency filtering of the signals of this frequency range, are fed to the input of the unit 2 of the first signal frequency conversion. In block 2, the CPHC GPS and GLONASS signals of the frequency range L1 are converted in frequency using a mixer, which is part of block 2.

Для первого преобразования частоты, осуществляемого в блоке 2, в устройстве-прототипе используется сигнал первой гетеродинной частоты fr1 = 1416 МГц, поступающий с соответствующего выхода аппаратуры 5. В аппаратуре 5 сигнал первой гетеродинной частоты fr1 синтезируется с помощью отдельного блока формирования сигнала первой гетеродинной частоты - первого синтезатора частоты (на фиг. 1 не показан).For the first frequency conversion, carried out in block 2, the prototype device uses the signal of the first heterodyne frequency f r1 = 1416 MHz coming from the corresponding output of equipment 5. In equipment 5, the signal of the first heterodyne frequency f r1 is synthesized using a separate signal conditioning unit of the first heterodyne frequency - the first frequency synthesizer (not shown in FIG. 1).

Преобразованные в блоке 2 сигналы CPHC GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1 поступают на входы первого 3 и второго 4 каналов второго преобразования частоты сигналов, то есть на входы фильтров 6 и 9. Каждый из этих фильтров осуществляет фильтрацию сигналов одной из систем, а именно, фильтр 6 - фильтрацию сигналов CPHC GPS, а фильтр 9 - фильтрацию сигналов CPHC ГЛОНАСС. The CPHC GPS and GLONASS signals of the frequency range L1 converted in block 2 are fed to the inputs of the first 3 and second 4 channels of the second signal frequency conversion, that is, to the inputs of filters 6 and 9. Each of these filters filters the signals of one of the systems, namely, a filter 6 - filtering CPHC GPS signals, and filter 9 - filtering CPHC GLONASS signals.

Отфильтрованные с помощью фильтров 6 и 9 от внеполосных помех и разделенные по системам (GPS и ГЛОНАСС) сигналы в каждом из каналов 3 и 4 поступают на сигнальные входы смесителей 7 и 10 соответственно. Filtered using filters 6 and 9 from out-of-band interference and separated by systems (GPS and GLONASS), the signals in each of channels 3 and 4 are fed to the signal inputs of mixers 7 and 10, respectively.

Для второго преобразования частоты, осуществляемого в каналах 3 и 4, в устройстве-прототипе используются сигналы второй и третьей гетеродинных частот fr2 = 173,9 МГц и fr3 = 178,8 МГц, синтезируемые с помощью соответствующих отдельных блоков формирования сигналов второй и третьей гетеродинных частот - второго и третьего синтезаторов частот (на фиг.1 не показаны), входящих в состав аппаратуры 5. При этом сигнал второй гетеродинной частоты fr2 = 173,9 МГц используется для преобразования сигналов CPHC GPS в смесителе 7 первого канала 3, а сигнал третьей гетеродинной частоты fr3 = 178,8 МГц используется для преобразования сигналов CPHC ГЛОНАСС в смесителе 10 второго канала 4.For the second frequency conversion carried out in channels 3 and 4, the prototype device uses the signals of the second and third heterodyne frequencies f r2 = 173.9 MHz and f r3 = 178.8 MHz, synthesized using the corresponding separate signal generation blocks of the second and third heterodyne frequencies - the second and third frequency synthesizers (not shown in Fig. 1), which are part of the equipment 5. The signal of the second heterodyne frequency f r2 = 173.9 MHz is used to convert CPHC GPS signals in mixer 7 of the first channel 3, and third hetero signal constant frequency f r3 = 178,8 MHz is used for conversion CPHC GLONASS signals in the mixer 10 of the second channel 4.

Преобразованные с помощью смесителей 7 и 10 сигналы CPHC GPS и ГЛОНАСС далее поступают на входы блоков 8 и 11 аналого-цифрового преобразования, где преобразуются в цифровой вид. Преобразование в цифровой вид осуществляется в устройстве-прототипе с тактовой частотой FT, определяемой сигналом тактовой частоты, формируемым в аппаратуре 5 (на фиг.1 связь блоков 8, 11 с аппаратурой 5 не показана).The CPHC GPS and GLONASS signals converted using mixers 7 and 10 are then fed to the inputs of blocks 8 and 11 of the analog-to-digital conversion, where they are converted to digital form. The conversion to digital form is carried out in the prototype device with a clock frequency F T , determined by the clock frequency signal generated in the apparatus 5 (in Fig. 1, the connection of blocks 8, 11 with the apparatus 5 is not shown).

Сигналы CPHC GPS и ГЛОНАСС, преобразованные в каналах 3 и 4 в цифровой вид, и сигнал тактовой частоты, сформированный в аппаратуре 5 с помощью отдельного блока формирования сигнала тактовой частоты, например, с помощью кварцевого генератора (на фиг.1 не показан), являются выходными сигналами устройства-прототипа. The CPHC GPS and GLONASS signals converted into digital form in channels 3 and 4, and the clock signal generated in the apparatus 5 using a separate clock signal generating unit, for example, using a crystal oscillator (not shown in FIG. 1), the output signals of the prototype device.

Выходные сигналы устройства используются для осуществления последующих радионавигационных измерений и получения навигационной информации. При осуществлении радионавигационных измерений сигналы CPHC подвергаются корреляционной цифровой обработке. Сигнал тактовой частоты, сформированный в устройстве, используется при этом в качестве сигнала, из которого формируются тактовые сигналы для цифровой корреляционной обработки. The output signals of the device are used to perform subsequent radio navigation measurements and obtain navigation information. When performing radio navigation measurements, CPHC signals are digitally correlated. The clock signal generated in the device is used as a signal from which clock signals are generated for digital correlation processing.

Для осуществления цифровой обработки без потерь навигационной информации выходные сигналы устройства-прототипа согласованы по частоте и спектру. Согласование обеспечивается путем выбора определенных значений тактовой и гетеродинных частот. Так, в устройстве-прототипе значение тактовой частоты, определяющей частоту аналого-цифрового преобразования, то есть частоту дискретизации по времени, выбрано fT = 57,0 МГц. С учетом этой частоты выбраны согласованные значения гетеродинных частот fr2 = 173,9 МГц и fr3 = 178,8 МГц для второго преобразования частоты сигналов, а именно таким образом, чтобы средняя частота сигналов CPHC ГЛОНАСС и GPS на второй промежуточной частоте была бы близка к 14,25 МГц. Это обеспечивает возможность цифрового преобразования сигналов в блоках 8, 11 с помощью 4-битовых аналого-цифровых преобразователей с тактовой частотой fT = 57,0 МГц (4 х 14,25 МГц), а также дает возможность использовать в последующей цифровой обработке специализированные цифровые фильтры, выделяющие двухбитовые синфазную и квадратурную выборки с частотой 28,5 МГц (2 х 14,25 МГц) [5, c. 837].For digital processing without loss of navigation information, the output signals of the prototype device are consistent in frequency and spectrum. Coordination is ensured by selecting certain values of the clock and heterodyne frequencies. So, in the prototype device, the value of the clock frequency that determines the frequency of the analog-to-digital conversion, that is, the sampling frequency in time, is selected f T = 57.0 MHz. With this frequency in mind, the harmonized heterodyne frequencies f r2 = 173.9 MHz and f r3 = 178.8 MHz were chosen for the second signal frequency conversion, namely, in such a way that the average frequency of the GLONASS and GPS CPHC signals at the second intermediate frequency would be close to 14.25 MHz. This provides the ability to digitally convert signals in blocks 8, 11 using 4-bit analog-to-digital converters with a clock frequency f T = 57.0 MHz (4 x 14.25 MHz), and also makes it possible to use specialized digital processing filters that select two-bit in-phase and quadrature samples with a frequency of 28.5 MHz (2 x 14.25 MHz) [5, p. 837].

Таким образом, в устройстве-прототипе формируются следующие сигналы тактовой и гетеродинных частот: тактовой - 57,0 МГц, первой гетеродинной - 1416 МГц, второй гетеродинной - 173,9 МГц, третьей гетеродинной - 178,8 МГц. Thus, in the prototype device, the following clock and local oscillation frequency signals are generated: clock - 57.0 MHz, first heterodyne - 1416 MHz, second heterodyne - 173.9 MHz, third heterodyne - 178.8 MHz.

Формирование указанных сигналов тактовой и гетеродинных частот осуществляется в устройстве-прототипе посредством аппаратуры 5, сложность выполнения которой обусловлена тем, что ни тактовая, ни какая-либо из гетеродинных частот не может быть получена из другой гетеродинной частоты, используемой в устройстве-прототипе, путем простого умножения или деления. Поэтому гетеродинные частоты формируются (синтезируются) в аппаратуре 5 с помощью трех отдельных формирователей (синтезаторов) гетеродинных частот, а тактовая частота - с помощью отдельного генератора тактовой частоты. Каждый из формирователей (синтезаторов) гетеродинных частот представляет собой самостоятельное радиотехническое устройство, сложность реализации которого обусловлена высокими требованиями, предъявляемыми к стабильности синтезируемых частот (относительная нестабильность частоты 10-11-10-12 за 1 с [6]), поскольку от этого в значительной степени зависят выходные характеристики приемного устройства в целом. Такое решение - применение в аппаратуре формирования тактовой и гетеродинных частот трех отдельных синтезаторов гетеродинных частот и отдельного генератора тактовой частоты, а также высокое значение формируемой тактовой частоты (57,0 МГц), приводящее к усложнению оборудования, используемого при последующей цифровой обработке сигналов, - затрудняет использование устройства-прототипа в качестве приемного устройства для портативных (переносных, карманных) приемоиндикаторов, определяющих местоположение объекта по сигналам CPHC GPS и ГЛОНАСС.The formation of these clock and local oscillation frequency signals is carried out in the prototype device using equipment 5, the complexity of which is due to the fact that neither the clock nor any of the local oscillation frequencies can be obtained from another heterodyne frequency used in the prototype device, by a simple multiplication or division. Therefore, the heterodyne frequencies are formed (synthesized) in apparatus 5 using three separate generators (synthesizers) of the heterodyne frequencies, and the clock frequency using a separate clock generator. Each of the drivers (synthesizers) of heterodyne frequencies is an independent radio engineering device, the complexity of its implementation is due to the high requirements for the stability of the synthesized frequencies (relative frequency instability 10 -11 -10 -12 for 1 s [6]), since The output characteristics of the receiving device as a whole depend on the degree. Such a solution - the use of three separate heterodyne frequency synthesizers and a separate clock generator in the equipment for generating clock and local oscillation frequencies, as well as the high value of the generated clock frequency (57.0 MHz), which complicates the equipment used in subsequent digital signal processing, makes it difficult use of the prototype device as a receiver for portable (portable, handheld) transceivers that determine the location of an object using CPHC GPS and GLONASS signals.

Особенностью устройства-прототипа является также то, что решения, реализуемые в нем при приеме и обработке принимаемых сигналов, основываются на использовании сигналов CPHC ГЛОНАСС определенного диапазона литерных частот (с номерами литер от i = 0 до i = 24) и соответствующего этому диапазону значения тактовой частоты FT = 57 МГц. При этом в устройстве-прототипе не предусмотрены технические средства для приема сигналов CPHC ГЛОНАСС с номерами литер в диапазоне от i = -7 до i = -1, вводимыми в соответствии с [1]. Возможное решение задачи приема сигналов CPHC ГЛОНАСС с литерными частотами, включающими в себя и указанные дополнительные литерные частоты, в рамках структуры устройства-прототипа может быть достигнуто за счет расширения (примерно на 30%) полосы пропускания радиочастотного тракта для сигналов CPHC ГЛОНАСС и соответствующего увеличения тактовой частоты. При этом, однако, возникают проблемы с обеспечением помехозащищенности, а увеличение тактовой частоты приводит к увеличению мощности, потребляемой при осуществлении цифровой обработки.A feature of the prototype device is also that the solutions implemented in it when receiving and processing received signals are based on the use of CPHC GLONASS signals of a certain range of letter frequencies (with letter numbers from i = 0 to i = 24) and the corresponding clock value in this range frequency F T = 57 MHz. However, the prototype device does not provide technical means for receiving CPHC GLONASS signals with letter numbers in the range from i = -7 to i = -1, introduced in accordance with [1]. A possible solution to the problem of receiving CPHC GLONASS signals with letter frequencies, including the indicated additional letter frequencies, within the framework of the prototype device structure can be achieved by expanding (by about 30%) the radio frequency path bandwidth for CPHC GLONASS signals and a corresponding increase in clock frequency. In this case, however, there are problems with ensuring noise immunity, and an increase in the clock frequency leads to an increase in the power consumed during digital processing.

В этой связи очевидна актуальность задачи упрощения оборудования, осуществляющего в приемном устройстве формирование сигналов тактовой и гетеродинных частот, например, уменьшение числа синтезаторов гетеродинных частоты и снижение значения тактовой частоты. Актуально также обеспечение возможности работы приемного устройства в условиях указанного изменения диапазона литерных частот сигналов CPHC ГЛОНАСС у потребителя без конструктивной его доработки. От решения этих задач зависит возможность создания серийных малогабаритных (портативных, карманных) приемоиндикаторов, определяющих местоположение объекта по сигналам CPHC ГЛОНАСС и GPS, в том числе приемоиндикаторов, жизненный цикл которых приходится на период изменения в соответствии с [1] диапазона литерных частот сигналов CPHC ГЛОНАСС. In this regard, the urgency of the task of simplifying equipment performing the generation of clock and local oscillation frequency signals in the receiver, for example, reducing the number of heterodyne frequency synthesizers and decreasing the clock frequency, is obvious. It is also relevant to ensure that the receiving device can operate under the conditions of the indicated change in the letter frequency range of the CPHC GLONASS signals from the consumer without its constructive development. The possibility of creating serial small-sized (portable, pocket-sized) receiver indicators that determine the location of an object using CPHC GLONASS and GPS signals, including receiver indicators whose life cycle falls within the period of change in accordance with [1] the range of letter frequencies of CPHC GLONASS signals, depends on the solution of these problems. .

Задачей заявляемого изобретения является создание устройства, осуществляющего одновременный прием и преобразование сигналов CPHC ГЛОНАСС и GPS частотного диапазона L1, с более простым по сравнению с прототипом оборудованием для формирования тактовой и гетеродинных частот, с обеспечением возможности приема и обработки сигналов CPHC ГЛОНАСС в условиях вводимых в соответствии с [1] новых диапазонов литерных частот сигналов (i=0-12 и i=-7-4). Полоса пропускания радиочастотного тракта, определяющая помехозащищенность приемного устройства, при этом максимально сужена, а тактовая частота, согласованная со спектром принимаемых сигналов, уменьшена по сравнению с прототипом. При этом учитывается, что спектры обрабатываемых сигналов CPHC GPS и ГЛОНАСС включают по четыре боковых лепестка по обе стороны от несущей для обеспечения возможности при последующей цифровой обработке реализовать так называемый "узкий коррелятор", улучшающий обработку сигналов CPHC при наличии мешающих сигналов [7,8,9]. The objective of the invention is the creation of a device that simultaneously receives and converts CPHC GLONASS and GPS signals of the L1 frequency range, with equipment that is simpler than the prototype for generating clock and local oscillation frequencies, with the possibility of receiving and processing CPHC GLONASS signals under the conditions entered in accordance with [1] new ranges of letter frequencies of signals (i = 0-12 and i = -7-4). The bandwidth of the radio frequency path, which determines the noise immunity of the receiving device, is narrowed as much as possible, and the clock frequency, consistent with the spectrum of the received signals, is reduced in comparison with the prototype. It is taken into account that the spectra of the processed CPHC GPS and GLONASS signals include four side lobes on either side of the carrier to enable the subsequent digital processing to implement the so-called “narrow correlator”, which improves the processing of CPHC signals in the presence of interfering signals [7,8, nine].

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для приема сигналов спутниковых радионавигационных систем, содержащем входной блок, включающий по крайней мере один полосовой фильтр, подключенный к выходу входного блока, блок первого преобразования частоты сигналов, включающий по крайней мере один смеситель, подключенные к выходу блока первого преобразования частоты сигналов первый и второй каналы второго преобразования частоты сигналов соответственно CPHC GPS и ГЛОНАСС, каждый из которых содержит последовательно соединенные фильтр, вход которого является входом канала, смеситель и блок аналого-цифрового преобразования, выход которого является выходом канала, а также аппаратуру формирования сигналов тактовой и гетеродинных частот, содержащую блок формирования сигнала первой гетеродинной частоты, блок формирования сигнала второй гетеродинной частоты, блок формирования сигнала третьей гетеродинной частоты и блок формирования сигнала тактовой частоты, причем выход сигнала первой гетеродинной частоты аппаратуры формирования сигналов тактовой и гетеродинных частот, образованный выходом блока формирования сигнала первой гетеродинной частоты, подключен к опорному входу смесителя блока первого преобразования частоты сигналов, выход сигнала второй гетеродинной частоты, образованный выходом блока формирования сигнала второй гетеродинной частоты, подключен к опорному входу смесителя первого канала второго преобразования частоты сигналов, а выход сигнала третьей гетеродинной частоты, образованный выходом блока формирования сигнала третьей гетеродинной частоты, подключен к опорному входу смесителя второго канала второго преобразования частоты сигналов, при этом выходы первого и второго каналов второго преобразования частоты сигналов и выход сигнала тактовой частоты аппаратуры формирования сигналов тактовой и гетеродинных частот, образованный выходом блока формирования сигнала тактовой частоты, являются выходами устройства, а вход входного блока - сигнальным входом устройства, в каналах второго преобразования частоты сигналов каждый из блоков аналого-цифрового преобразования выполнен в виде последовательно соединенных усилительного элемента и порогового элемента, в аппаратуре формирования сигналов тактовой и гетеродинных частот блок формирования сигнала тактовой частоты выполнен в виде блока деления частоты на восемь, причем вход блока формирования сигнала тактовой частоты подключен к выходу блока формирования сигнала третьей гетеродинной частоты, выполненного в виде блока деления частоты на восемь, вход блока формирования сигнала третьей гетеродинной частоты подключен к выходу блока формирования сигнала первой гетеродинной частоты, при этом блок формирования сигнала первой гетеродинной частоты и блок формирования сигнала второй гетеродинной частоты выполнены в виде перестраиваемых синтезаторов частоты, опорные входы которых подключены к выходу опорного генератора, а управляющие входы образуют управляющие входы устройства. The essence of the invention lies in the fact that in a device for receiving signals from satellite radio navigation systems containing an input unit comprising at least one band-pass filter connected to the output of the input unit, a first signal frequency conversion unit comprising at least one mixer connected to the output of the first signal frequency conversion unit, the first and second channels of the second signal frequency conversion, respectively, CPHC GPS and GLONASS, each of which contains series-connected phi a liter, the input of which is the input of the channel, a mixer and an analog-to-digital conversion unit, the output of which is the output of the channel, as well as equipment for generating clock and heterodyne signals, containing a signal generating unit of the first heterodyne frequency, a signal generating unit of the second heterodyne frequency, and a signal generating unit the third heterodyne frequency and the clock signal generating unit, and the output of the first heterodyne frequency signal of the clock and heterodyne signal generation equipment the frequency generated by the output of the signal conditioning unit of the first heterodyne frequency is connected to the reference input of the mixer of the first signal frequency conversion unit, the output of the second heterodyne frequency signal formed by the output of the signal conditioning unit of the second heterodyne frequency is connected to the reference input of the mixer of the first channel of the second signal frequency conversion, and the output signal of the third heterodyne frequency, formed by the output of the signal generation unit of the third heterodyne frequency, is connected to the reference input with the mixer of the second channel of the second signal frequency conversion, while the outputs of the first and second channels of the second signal frequency conversion and the output of the clock frequency signal of the clock and heterodyne signal generating equipment, formed by the output of the clock signal generating unit, are the device outputs, and the input unit input is the signal the input of the device, in the channels of the second signal frequency conversion, each of the blocks of the analog-to-digital conversion is made in the form of series-connected of the amplifying element and the threshold element, in the equipment for generating clock and local oscillation frequency signals, the clock signal generating unit is made in the form of a frequency division unit by eight, and the input of the clock signal generating unit is connected to the output of the third heterodyne signal generating unit made in the form of a block dividing the frequency by eight, the input of the signal conditioning unit of the third heterodyne frequency is connected to the output of the signal conditioning unit of the first heterodyne frequency, while signal generating unit of the first heterodyne frequency block and a signal of the second heterodyne frequency formed in a tunable frequency synthesizer, the reference inputs are connected to the reference generator output, and control inputs constitute the control inputs of the device.

В частных случаях выполнения заявляемого устройства усилительный и пороговый элементы блоков аналого-цифрового преобразования каналов второго преобразования частоты сигналов могут быть выполнены, например, в виде усилителя с автоматической регулировкой усиления и двухбитового квантователя по уровню, а также в виде усилителя с постоянным коэффициентом усиления и бинарного квантователя по уровню. In particular cases of the implementation of the claimed device, the amplifying and threshold elements of the blocks of analog-to-digital conversion of the channels of the second signal frequency conversion can be performed, for example, in the form of an amplifier with automatic gain control and a two-bit quantizer in level, as well as in the form of an amplifier with a constant gain and binary quantizer by level.

Сущность заявляемого изобретения, возможность его осуществления и промышленного использования поясняются чертежами и частотными диаграммами, представленными на фиг. 1 -5, где:
на фиг. 1 изображена структурная схема устройства, принятого в качестве прототипа;
на фиг. 2 представлена структурная схема заявляемого устройства в одном из возможных вариантов его реализации;
на фиг. 3 представлены частотные диаграммы, поясняющие распределение частотных полос сигналов CPHC GPS (фиг. 3а) и сигналов CPHC ГЛОНАСС с номерами литерных частот первого диапазона i=0-12 (фиг. 3б) и второго диапазона i=-7-4 (фиг. 3в) до первого преобразования частоты;
на фиг. 4 представлены частотные диаграммы, поясняющие распределение частотных полос сигналов CPHC GPS (фиг. 4а,б) и ГЛОНАСС (фиг. 4в,г) в заявляемом устройстве после первого преобразования частоты сигналов для первого (фиг. 4а, в) и второго (фиг. 4б,г) режимов работы, соответствующих приему сигналов CPHC ГЛОНАСС первого и второго диапазонов литерных частот с номерами литер i=0-12 и i=-7-4 соответственно;
на фиг. 5 представлены частотные диаграммы, поясняющие распределение частотных полос сигналов CPHC GPS (фиг. 5а,б) и ГЛОНАСС (фиг. 5в,г) в заявляемом устройстве после второго преобразования частоты для первого (фиг. 5а, в) и второго (фиг. 5б,г) режимов работы, соответствующих приему сигналов CPHC ГЛОНАСС первого и второго диапазонов литерных частот с номерами литер i=0-12 и i=-7-4 соответственно.
The essence of the claimed invention, the possibility of its implementation and industrial use are illustrated by the drawings and frequency diagrams presented in FIG. 1 -5, where:
in FIG. 1 shows a structural diagram of a device adopted as a prototype;
in FIG. 2 presents a structural diagram of the inventive device in one of the possible options for its implementation;
in FIG. Figure 3 presents frequency diagrams explaining the distribution of the frequency bands of GPS CPHC signals (Fig. 3a) and GLONASS CPHC signals with the letter frequencies of the first range i = 0-12 (Fig. 3b) and the second range i = -7-4 (Fig. 3c) ) before the first frequency conversion;
in FIG. 4 are frequency diagrams explaining the distribution of the frequency bands of the CPHC GPS (Fig. 4a, b) and GLONASS (Fig. 4c, d) signals in the inventive device after the first signal frequency conversion for the first (Fig. 4a, c) and second (Fig. 4b, d) operating modes corresponding to the reception of CPHC GLONASS signals of the first and second letter frequency ranges with letter numbers i = 0-12 and i = -7-4, respectively;
in FIG. 5 is a frequency diagram explaining the distribution of the frequency bands of the CPHC GPS signals (Fig. 5a, b) and GLONASS (Fig. 5c, d) in the inventive device after the second frequency conversion for the first (Fig. 5a, c) and second (Fig. 5b , d) operating modes corresponding to the reception of CPHC GLONASS signals of the first and second letter frequency ranges with letter numbers i = 0-12 and i = -7-4, respectively.

Заявляемое устройство для приема сигналов спутниковых радионавигационных систем в рассматриваемом примере реализации содержит (см. фиг. 2) входной блок 1, вход которого является сигнальным входом устройства, блок 2 первого преобразования частоты сигналов, первый 3 и второй 4 каналы второго преобразования частоты сигналов соответственно CPHC GPS и ГЛОНАСС, а также аппаратуру 5 формирования сигналов тактовой и гетеродинных частот. The inventive device for receiving signals from satellite navigation systems in this example implementation contains (see Fig. 2) an input unit 1, the input of which is the signal input of the device, unit 2 of the first signal frequency conversion, the first 3 and second 4 channels of the second signal frequency conversion, respectively, CPHC GPS and GLONASS, as well as equipment 5 for generating clock and heterodyne signals.

Канал 3 второго преобразования частоты сигналов (канал второго преобразования частоты сигналов CPHC GPS) содержит последовательно соединенные фильтр 6, смеситель 7 и блок 8 аналого-цифрового преобразования, выход которого образует выход канала - выход преобразованных сигналов CPHC GPS. Channel 3 of the second signal frequency conversion (channel of the second frequency conversion of CPHC GPS signals) contains a filter 6 connected in series, mixer 7 and an analog-to-digital conversion unit 8, the output of which forms the channel output — the output of the converted CPHC GPS signals.

Канал 4 второго преобразования частоты сигналов (канал второго преобразования частоты сигналов CPHC ГЛОНАСС) содержит последовательно соединенные фильтр 9, смеситель 10 и блок 11 аналого-цифрового преобразования, выход которого образует выход канала - выход преобразованных сигналов CPHC ГЛОНАСС. Channel 4 of the second signal frequency conversion (channel of the second signal conversion of the CPHC GLONASS signals) contains a series-connected filter 9, mixer 10 and an analog-to-digital conversion unit 11, the output of which forms the channel output — the output of the converted GLONASS CPHC signals.

В канале 3 блок 8 аналого-цифрового преобразования выполнен в виде последовательно соединенных усилительного элемента 12 и порогового элемента 13. In channel 3, the analog-to-digital conversion unit 8 is made in the form of series-connected amplifier element 12 and threshold element 13.

В канале 4 блок 11 аналого-цифрового преобразования выполнен в виде последовательно соединенных усилительного элемента 14 и порогового элемента 15. In channel 4, the analog-to-digital conversion unit 11 is made in the form of series-connected amplifier element 14 and threshold element 15.

Аппаратура 5 формирования сигналов тактовой и гетеродинных частот содержит блок 16 формирования сигнала первой гетеродинной частоты, блок 17 формирования сигнала второй гетеродинной частоты, блок 18 формирования сигнала третьей гетеродинной частоты, блок 19 формирования сигнала тактовой частоты и опорный генератор 20. The clock and heterodyne frequency signal generating apparatus 5 comprises a first heterodyne frequency signal generating unit 16, a second heterodyne frequency signal generating unit 17, a third heterodyne frequency signal generating unit 18, a clock signal generating unit 19 and a reference oscillator 20.

Выход сигнала тактовой частоты аппаратуры 5 (FT), образованный выходом блока 19 формирования сигнала тактовой частоты, и выходы первого 3 (GPS) и второго 4 (ГЛОНАСС) каналов второго преобразования частоты сигналов являются выходами устройства.The output signal of the clock frequency of the equipment 5 (F T ), formed by the output of the block 19 of the formation of the clock signal, and the outputs of the first 3 (GPS) and second 4 (GLONASS) channels of the second signal frequency conversion are the outputs of the device.

В аппаратуре 5 блок 19 формирования сигнала тактовой частоты выполнен в виде блока деления частоты на восемь. Вход блока 19 формирования сигнала тактовой частоты подключен к выходу блока 18 формирования сигнала третьей гетеродинной частоты. Блок 18 формирования сигнала третьей гетеродинной частоты выполнен в виде блока деления частоты на восемь. Вход блока 18 формирования сигнала третьей гетеродинной частоты подключен к выходу блока 16 формирования сигнала первой гетеродинной частоты. Блок 16 формирования сигнала первой гетеродинной частоты и блок 17 формирования сигнала второй гетеродинной частоты выполнены в виде перестраиваемых синтезаторов частоты. Опорные входы блоков 16 и 17 (опорные входы синтезаторов частоты) подключены к выходу опорного генератора 20. Управляющие входы блоков 16 и 17 (управляющие входы синтезаторов частоты) образуют управляющие входы устройства (УПР), на которые подаются сигналы управления, например, из навигационного процессора (на фиг. 2 не показан) для установления режимов работы устройства, соответствующих приему сигналов CPHC ГЛОНАСС первого или второго диапазонов литерных частот с номерами литер i=0-12 или i=-7-4 соответственно. In the apparatus 5, the clock signal generating unit 19 is made in the form of a unit for dividing the frequency by eight. The input of the clock signal generating unit 19 is connected to the output of the third heterodyne frequency signal generating unit 18. The signal generating unit 18 of the third heterodyne frequency is made in the form of a unit for dividing the frequency by eight. The input of the signal generating unit 18 of the third heterodyne frequency is connected to the output of the signal generating unit 16 of the first heterodyne frequency. The signal generating unit 16 of the first heterodyne frequency and the signal generating unit 17 of the second heterodyne frequency are made in the form of tunable frequency synthesizers. The reference inputs of the blocks 16 and 17 (reference inputs of the frequency synthesizers) are connected to the output of the reference generator 20. The control inputs of the blocks 16 and 17 (the control inputs of the frequency synthesizers) form the control inputs of the device (UPR), to which control signals are supplied, for example, from the navigation processor (not shown in Fig. 2) to establish the operating modes of the device corresponding to the reception of CPHC GLONASS signals of the first or second letter frequency ranges with letter numbers i = 0-12 or i = -7-4, respectively.

Входной блок 1, решающий задачу предварительной фильтрации входных сигналов CPHC GPS и ГЛОНАСС, содержит по крайней мере один полосовой фильтр. В рассматриваемом примере реализации (фиг. 2), имеющем практическое применение, входной блок 1 содержит последовательно соединенные первый полосовой фильтр 21, усилитель 22 и второй полосовой фильтр 23. The input unit 1, which solves the problem of pre-filtering the input signals CPHC GPS and GLONASS, contains at least one band-pass filter. In this example implementation (Fig. 2), which has practical application, the input unit 1 contains a series-connected first band-pass filter 21, an amplifier 22 and a second band-pass filter 23.

К входу блока 1, то есть к входу фильтра 21, подключается приемная антенна. To the input of block 1, that is, to the input of the filter 21, a receiving antenna is connected.

Блок 2, решающий задачу первого преобразования частоты сигналов CPHC GPS и ГЛОНАСС, содержит по крайней мере один смеситель. В рассматриваемом примере реализации (фиг. 2), имеющем практическое применение, блок 2 содержит последовательно соединенные первый усилитель 24, смеситель 25 и второй усилитель 26. Block 2, which solves the problem of the first frequency conversion of CPHC GPS and GLONASS signals, contains at least one mixer. In the considered example of implementation (Fig. 2), having practical application, block 2 contains series-connected first amplifier 24, mixer 25 and second amplifier 26.

Входы фильтров 6 и 9, являющиеся входами соответственно первого 3 и второго 4 каналов второго преобразования частоты сигналов, подключены к выходу блока 2 первого преобразования частоты сигналов, то есть к выходу усилителя 26. Вход блока 2, то есть вход усилителя 24, подключен к выходу входного блока 1, то есть к выходу полосового фильтра 23. The inputs of the filters 6 and 9, which are inputs of the first 3 and second 4 channels of the second signal frequency conversion, respectively, are connected to the output of block 2 of the first signal frequency conversion, that is, to the output of amplifier 26. The input of block 2, that is, the input of amplifier 24, is connected to the output input unit 1, that is, to the output of the bandpass filter 23.

Выход сигнала первой гетеродинной частоты аппаратуры 5, то есть выход блока 16, подключен к опорному входу смесителя 25 блока 2 первого преобразования частоты сигналов. Выход сигнала второй гетеродинной частоты аппаратуры 5, то есть выход блока 17, подключен к опорному входу смесителя 7 канала 3 второго преобразования частоты сигналов. Выход сигнала третьей гетеродинной частоты аппаратуры 5, то есть выход блока 18, подключен к опорному входу смесителя 10 канала 4 второго преобразования частоты сигналов. The signal output of the first heterodyne frequency of the equipment 5, that is, the output of block 16, is connected to the reference input of the mixer 25 of block 2 of the first signal frequency conversion. The signal output of the second heterodyne frequency of the equipment 5, that is, the output of block 17, is connected to the reference input of the mixer 7 of channel 3 of the second signal frequency conversion. The signal output of the third heterodyne frequency of the equipment 5, that is, the output of block 18, is connected to the reference input of the mixer 10 of channel 4 of the second signal frequency conversion.

Составляющие заявляемое устройство элементы, узлы и блоки являются известными элементами, узлами и блоками, практически используемыми в технике приема сигналов CPHC. Components of the claimed device elements, nodes and blocks are known elements, nodes and blocks, practically used in the technique of receiving CPHC signals.

Так, входной блок 1, включающий полосовые фильтры 21, 23 и усилитель 22, может быть реализован, например, с использованием стандартных керамических фильтров, реализующих функции полосовых фильтров, и усилителя типа MGA-87563 фирмы HEWLETT-PACKARD. So, the input unit 1, including the bandpass filters 21, 23 and the amplifier 22, can be implemented, for example, using standard ceramic filters that implement the functions of the bandpass filters, and an amplifier type MGA-87563 from HEWLETT-PACKARD.

Входящие в состав блока 2 первого преобразования частоты сигналов усилитель 24, смеситель 25 и усилитель 26 могут быть реализованы, например, с использованием микросхемы типа UPC2731 фирмы NEC. Amplifier 24, mixer 25 and amplifier 26, which are part of unit 2 of the first signal frequency conversion, can be implemented, for example, using a NEC type UPC2731 chip.

Входящие в состав каналов 3 и 4 второго преобразования частоты сигналов фильтры 6, 9 могут быть реализованы в виде полосовых фильтров на поверхностно-акустических волнах (ПАВ), см., например, [10, с. 217-220]; смесители 7, 12 и усилительные элементы 12, 14 (в том числе в варианте с регулируемым коэффициентом усиления) могут быть реализованы, например, с использованием микросхем типа UPC2753 фирмы NEC, а пороговые элементы 13,15 - с использованием компараторов типа AD9696 фирмы ANALOG DEVICES. Filters 6, 9, which are part of channels 3 and 4 of the second signal frequency conversion, can be implemented as band-pass filters on surface-acoustic waves (SAWs), see, for example, [10, p. 217-220]; mixers 7, 12 and amplifying elements 12, 14 (including the version with adjustable gain) can be implemented, for example, using NEC type UPC2753 microchips, and threshold elements 13.15 using ANALOG DEVICES comparators type AD9696 .

Составляющие аппаратуру 5 блоки 16, 17, 18, 19 и опорный генератор 20 реализуются на элементах, выпускаемых промышленностью. The components of the apparatus 5 blocks 16, 17, 18, 19 and the reference generator 20 are implemented on elements manufactured by the industry.

Так, входящий в состав аппаратуры 5 опорный генератор 20 может быть реализован в виде кварцевого генератора, формирующего сигнал с частотой, например, 10 МГц. В частности, может использоваться термокомпенсированный кварцевый генератор типа TEMPUS-LVA фирмы MOTOROLA. So, the reference oscillator 20, which is part of the apparatus 5, can be implemented as a quartz oscillator that generates a signal with a frequency, for example, 10 MHz. In particular, a thermocompensated quartz oscillator of the TEMPUS-LVA type by MOTOROLA can be used.

Блоки 16 и 17 формирования сигналов первой и третьей гетеродинных частот (перестраиваемые синтезаторы частоты) представляют собой стандартные устройства, описанные, в частности, в [11, с. 158-169, фиг. 6]. Схема стандартного синтезатора частоты состоит из последовательно соединенных блока фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), фильтра (например, фильтра нижних частот - ФНЧ) и генератора, управляемого напряжением (ГУН). Выход ГУН образует выход синтезатора частоты. Выход ГУН подключен к сигнальному входу блока ФАПЧ, опорный и управляющий входы которого образуют опорный и управляющий входы синтезатора частоты. В качестве ГУН в таком синтезаторе может использоваться, например, генератор, входящий в состав указанной выше микросхемы UPC2731 фирмы NEC. Блок ФАПЧ синтезатора может быть реализован, например, с использованием микросхемы типа SP8853 фирмы GEC Plessey Semiconductors, которая содержит в своем составе перестраиваемые делители частоты (для синтезируемого и опорного сигналов), фазовый детектор и регистры для записи данных, устанавливающих определенные коэффициенты деления делителей частоты. Коэффициенты деления делителей частоты блока ФАПЧ устанавливаются внешними сигналами - цифровыми кодами, поступающими на управляющие входы указанной микросхемы по последовательному интерфейсу с управляющего входа (УПР) устройства. Коэффициенты деления делителей частоты блока ФАПЧ устанавливаются исходя из требуемого соотношения между опорной частотой, формируемой опорным генератором 20, и частотой выходного сигнала ГУН в зависимости от режима работы устройства, определяемого диапазоном литерных частот сигналов CPHC ГЛОНАСС (i=0-12 или i=-7-4). Фазовый детектор блока ФАПЧ в таком синтезаторе вырабатывает напряжение, соответствующее рассогласованию фаз опорного и формируемого сигналов, поступающих на входы фазового детектора с выходов соответствующих делителей частоты. Выходное напряжение фазового детектора преобразуется с помощью фильтра, после чего поступает на варикап ГУН, осуществляя соответствующую подстройку формируемой частоты и замыкая тем самым цепь обратной связи. Blocks 16 and 17 of the formation of signals of the first and third heterodyne frequencies (tunable frequency synthesizers) are standard devices described, in particular, in [11, p. 158-169, FIG. 6]. The circuit of a standard frequency synthesizer consists of a series-connected phase-locked loop (PLL), a filter (for example, a low-pass filter - low-pass filter) and a voltage controlled oscillator (VCO). The VCO output forms the output of the frequency synthesizer. The output of the VCO is connected to the signal input of the PLL, the reference and control inputs of which form the reference and control inputs of the frequency synthesizer. As a VCO in such a synthesizer, for example, a generator can be used, which is part of the above NEC UPC2731 chip. The PLL block of the synthesizer can be implemented, for example, using a chip type SP8853 from GEC Plessey Semiconductors, which contains tunable frequency dividers (for synthesized and reference signals), a phase detector, and registers for recording data that establish certain division factors of frequency dividers. The division coefficients of the PLL block frequency dividers are set by external signals - digital codes supplied to the control inputs of the indicated microcircuit via the serial interface from the control input (control) of the device. The division factors of the PLL frequency dividers are set based on the required ratio between the reference frequency generated by the reference oscillator 20 and the frequency of the output VCO signal, depending on the operating mode of the device, determined by the letter frequency range of the GLONASS CPHC signals (i = 0-12 or i = -7 -4). The phase PLL detector in such a synthesizer generates a voltage corresponding to the mismatch of the phases of the reference and generated signals arriving at the inputs of the phase detector from the outputs of the respective frequency dividers. The output voltage of the phase detector is converted using a filter, after which it is supplied to the VCO varicap, adjusting the generated frequency accordingly and thereby closing the feedback circuit.

Блок 18 формирования сигнала третьей гетеродинной частоты и блок 19 формирования сигнала тактовой частоты, представляющие собой делители частоты на восемь, могут быть выполнены, например, на микросхемах делителя частоты на восемь типа SP8808 (SP8402) фирмы GEC Plessey Semiconductors. The third heterodyne frequency signal generating unit 18 and the clock signal generating unit 19, which are eight frequency dividers, can be implemented, for example, on G8 Plessey Semiconductors type eight frequency divider ICs (SP8808).

Работу заявляемого устройства для приема сигналов спутниковых радионавигационных систем рассмотрим на примере приема и обработки сигналов CPHC GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1 с кодовой модуляцией С/А кодом (кодом "стандартной точности") для двух режимов, соответствующих двум диапазонам литерных частот сигналов CPHC ГЛОНАСС с номерами литер соответственно i=0-12 и i=-7-4. The operation of the claimed device for receiving signals from satellite navigation systems will consider the example of the reception and processing of signals CPHC GPS and GLONASS frequency band L1 with code modulation C / A code (code "standard accuracy") for two modes corresponding to two letter frequency ranges of CPHC GLONASS signals letter numbers respectively i = 0-12 and i = -7-4.

Заявляемое устройство для приема сигналов спутниковых радионавигационных систем работает следующим образом. The inventive device for receiving signals from satellite navigation systems works as follows.

Принятые антенной сигналы CPHC GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1 поступают на сигнальный вход устройства, то есть на вход входного блока 1 (фиг. 2). Сигналы CPHC GPS диапазона L1 занимают частотные полосы шириной ΔF = 8,184 МГц (по четыре лепестка в спектре сигнала в обе стороны от несущей для реализации "узкого коррелятора"). Сигналы CPHC ГЛОНАСС диапазона L1 занимают частотные полосы (по четыре лепестка в спектре сигнала в обе стороны от несущей для реализации "узкого коррелятора") шириной ΔF = 10,838 МГц (случай литерных частот i=0-12) и ΔF = 10,2755 МГц (случай литерных частот i= -7-4). Положение частотных полос, занимаемых на оси частот сигналами CPHC GPS и ГЛОНАСС диапазона L1, показано на фиг. 3, где фиг. 3а - полоса частот сигналов CPHC GPS (1571,328 - 1579,512) МГц, фиг. 3б - полоса частот сигналов CPHC ГЛОНАСС для случая литерных частот i=0-12 (1599,956 - 1610,794) МГц, фиг. 3в - полоса частот сигналов CPHC ГЛОНАСС для случая литерных частот i= -7-4 (1596,019 - 1606,294) МГц. Входной блок 11 пропускает на свой выход сигналы CPHC GPS и ГЛОНАСС во всем диапазоне указанных частотных полос (то есть частоты от 1571,328 до 1610,794 МГц). The CPHC GPS and GLONASS signals of the frequency range L1 received by the antenna are fed to the signal input of the device, that is, to the input of input unit 1 (Fig. 2). CPHC GPS signals of the L1 band occupy frequency bands with a width of ΔF = 8.184 MHz (four lobes in the signal spectrum on both sides of the carrier for the implementation of a “narrow correlator”). CPHC GLONASS signals of the L1 band occupy frequency bands (four lobes in the signal spectrum on both sides of the carrier for the implementation of a “narrow correlator”) of width ΔF = 10.838 MHz (case of letter frequencies i = 0-12) and ΔF = 10.2755 MHz ( case of letter frequencies i = -7-4). The position of the frequency bands occupied on the frequency axis by the CPHC GPS and GLONASS signals of the L1 range is shown in FIG. 3, where FIG. 3a is a frequency band of CPHC GPS signals (1571.328 - 1579.512) MHz, FIG. 3b is a frequency band of CPHC GLONASS signals for the case of letter frequencies i = 0-12 (1599.956 - 1610.794) MHz, FIG. 3c - frequency band of CPHC GLONASS signals for the case of letter frequencies i = -7-4 (1596.019 - 1606.294) MHz. The input unit 11 passes the CPHC GPS and GLONASS signals to its output in the entire range of the indicated frequency bands (i.e., frequencies from 1571.328 to 1610.794 MHz).

Во входном блоке 1 сигналы CPHC GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1 поступают на вход первого полосового фильтра 21, осуществляющего частотную фильтрацию сигналов данного частотного диапазона. С выхода фильтра 21 сигналы CPHC GPS и ГЛОНАСС поступают через усилитель 22 на вход фильтра 23, который в рассматриваемом случае выполнен аналогично фильтру 21 и имеет ту же амплитудно-частотную характеристику. Использование двух полосовых фильтров 21 и 23, связанных между собой усилителем 22, позволяет упростить реализацию необходимых характеристик входного блока 1 по частотной избирательности и соотношению сигнал/шум при указанной общей полосе пропускания (1571,328 - 1610,794) МГц. In the input unit 1, the signals CPHC GPS and GLONASS of the frequency range L1 are fed to the input of the first band-pass filter 21, which carries out frequency filtering of the signals of this frequency range. From the output of the filter 21, the CPHC GPS and GLONASS signals are fed through an amplifier 22 to the input of the filter 23, which in this case is made similar to the filter 21 and has the same amplitude-frequency characteristic. The use of two band-pass filters 21 and 23, connected by an amplifier 22, makes it possible to simplify the implementation of the necessary characteristics of the input unit 1 in terms of frequency selectivity and signal-to-noise ratio for a specified total bandwidth (1571.328 - 1610.794) MHz.

С выхода блока 1 сигналы CPHC GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1 поступают на вход блока 2 первого преобразования частоты сигналов, где усиливаются в первом усилителе 24, преобразуются по частоте в смесителе 25 и усиливаются во втором усилителе 26 (усилителе первой промежуточной частоты). From the output of block 1, the CPHC GPS and GLONASS signals of the frequency range L1 are fed to the input of block 2 of the first signal frequency conversion, where they are amplified in the first amplifier 24, converted in frequency in the mixer 25, and amplified in the second amplifier 26 (first intermediate frequency amplifier).

Для первого преобразования частоты, осуществляемого в смесителе 25 блока 2, используется сигнал первой гетеродинной частоты, синтезируемый в блоке 16 из опорного сигнала частотой 10 МГц, сформированного опорным генератором 20. В первом режиме работы заявляемого устройства частота сигнала первой гетеродинной частоты устанавливается fr1 (1) = 1412 МГц, а во втором - fr1 (2) = 1408 МГц.For the first frequency conversion, carried out in the mixer 25 of block 2, the signal of the first heterodyne frequency is used, which is synthesized in block 16 from the 10 MHz reference signal generated by the reference generator 20. In the first mode of operation of the inventive device, the signal frequency of the first heterodyne frequency is set f r1 (1 ) = 1412 MHz, and in the second, f r1 (2) = 1408 MHz.

В результате первого преобразования частоты положение частотных полос, занимаемых сигналами CPHC GPS и ГЛОНАСС, на оси частот изменяется как показано на фиг. 4, где фиг. 4а - расположение частотных полос сигналов CPHC GPS для первого режима работы (159,328 - 167,512) МГц, фиг. 4б - расположение частотных полос сигналов CPHC GPS для второго режима работы (163,328 - 171,512) МГц, фиг. 4в - расположение частотных полос сигналов CPHC ГЛОНАСС для первого режима работы (187,956 - 198,794) МГц, фиг. 4г - расположение частотных полос сигналов CPHC ГЛОНАСС для второго режима работы (188,019 - 198,294) МГц. As a result of the first frequency conversion, the position of the frequency bands occupied by the CPHC GPS and GLONASS signals on the frequency axis changes as shown in FIG. 4, where FIG. 4a is the location of the frequency bands of the CPHC GPS signals for the first mode of operation (159.328 - 167.512) MHz, FIG. 4b is the location of the frequency bands of the CPHC GPS signals for the second mode of operation (163.328 - 171.512) MHz, FIG. 4c shows the arrangement of frequency bands of CPHC GLONASS signals for the first mode of operation (187.956 - 198.794) MHz, FIG. 4d - arrangement of frequency bands of CPHC GLONASS signals for the second mode of operation (188.019 - 198.294) MHz.

Преобразованные на первую промежуточную частоту в блоке 2 сигналы CPHC GPS и ГЛОНАСС с выхода усилителя 26 поступают на входы первого 3 и второго 4 каналов второго преобразования частоты сигналов, то есть на входы фильтров 6 и 9. Каждый из этих фильтров осуществляет полосовую фильтрацию сигналов соответствующей CPHC, а именно фильтр 6 - фильтрацию сигналов CPHC GPS в диапазоне частот (159,328 - 171,512) МГц, а фильтр 9 - фильтрацию сигналов CPHC ГЛОНАСС в диапазоне частот (187,956 - 198,794) МГц. The signals CPHC GPS and GLONASS, converted to the first intermediate frequency in block 2, are output from the amplifier 26 to the inputs of the first 3 and second 4 channels of the second signal frequency conversion, that is, to the inputs of filters 6 and 9. Each of these filters carries out band-pass filtering of signals of the corresponding CPHC namely, filter 6 - filtering CPHC GPS signals in the frequency range (159.328 - 171.512) MHz, and filter 9 - filtering CPHC GLONASS signals in the frequency range (187.956 - 198.794) MHz.

Отфильтрованные от внеполосных помех преобразованные на первую промежуточную частоту сигналы CPHC GPS (фиг. 4а,б) с выхода фильтра 6 поступают на сигнальный вход смесителя 7, где осуществляется второе преобразование частоты сигналов CPHC GPS. Filtered from out-of-band interference, the CPHC GPS signals converted to the first intermediate frequency (Fig. 4a, b) from the output of the filter 6 are fed to the signal input of the mixer 7, where the second frequency conversion of the CPHC GPS signals is performed.

Для второго преобразования частоты сигналов CPHC GPS, осуществляемого в смесителе 7 канала 3, используется сигнал второй гетеродинной частоты, синтезируемый в блоке 17 из опорного сигнала частотой 10 МГц, сформированного опорным генератором 20. В первом режиме работы заявляемого устройства частота сигнала второй гетеродинной частоты устанавливается fr2(1) = 181,5 МГц, а во втором - fr2(2) = 182,5 МГц.For the second frequency conversion of the CPHC GPS signals carried out in the mixer 7 of channel 3, the second heterodyne frequency signal is used, which is synthesized in block 17 from the 10 MHz reference signal generated by the reference generator 20. In the first mode of operation of the inventive device, the signal frequency of the second heterodyne frequency is set f r2 (1) = 181.5 MHz, and in the second, f r2 (2) = 182.5 MHz.

Отфильтрованные от внеполосных помех преобразованные на первую промежуточную частоту сигналы CPHC ГЛОНАСС (фиг. 4в,г) с выхода фильтра 9 поступают на сигнальный вход смесителя 10, где осуществляется второе преобразование частоты сигналов CPHC ГЛОНАСС. Filtered from out-of-band interference, the GLONASS signals CPHC converted to the first intermediate frequency (Fig. 4c, d) from the output of the filter 9 are fed to the signal input of the mixer 10, where the second frequency conversion of the CPHC GLONASS signals is performed.

Для второго преобразования частоты сигналов CPHC ГЛОНАСС, осуществляемого в смесителе 10 канала 4, используется сигнал третьей гетеродинной частоты, формируемой в блоке 18 путем деления на восемь частоты сигнала первой гетеродинной частоты, синтезируемого блоком 16. В первом режиме работы заявляемого устройства частота сигнала третьей гетеродинной частоты устанавливается fr3(1) = 1/8 • fr1(1) = 176,5 МГц, а во втором - fr3(2) = 1/8 • fr1(2) = 176 МГц.For the second frequency conversion of the GLONASS CPHC signals carried out in the mixer 10 of channel 4, the third heterodyne frequency signal is used, which is generated in block 18 by dividing by eight the frequency of the first heterodyne frequency signal synthesized by block 16. In the first mode of operation of the inventive device, the frequency of the third heterodyne frequency signal it is set f r3 (1) = 1/8 • f r1 (1) = 176.5 MHz, and in the second - f r3 (2) = 1/8 • f r1 (2) = 176 MHz.

В результате второго преобразования частоты положение частотных полос, занимаемых сигналами CPHC GPS и ГЛОНАСС, на оси частот изменяется как показано на фиг. 5, где фиг. 5а - расположение частотных полос сигналов CPHC GPS для первого режима работы (13,99 - 22,17) МГц, фиг. 5б - расположение частотных полос сигналов CPHC GPS для второго режима работы (10,99 - 19,17) МГц, фиг. 5в - расположение частотных полос сигналов CPHC ГЛОНАСС для первого режима работы (11,46 - 22,29) МГц, фиг. 5г - расположение частотных полос сигналов CPHC ГЛОНАСС для второго режима работы (12,02 - 22,29) МГц. As a result of the second frequency conversion, the position of the frequency bands occupied by the CPHC GPS and GLONASS signals on the frequency axis changes as shown in FIG. 5, where FIG. 5a is the location of the frequency bands of the CPHC GPS signals for the first mode of operation (13.99 - 22.17) MHz, FIG. 5b is the location of the frequency bands of the CPHC GPS signals for the second mode of operation (10.99 - 19.17) MHz, FIG. 5c shows the location of the frequency bands of the CPHC GLONASS signals for the first operating mode (11.46 - 22.29) MHz, FIG. 5d - location of the frequency bands of the CPHC GLONASS signals for the second mode of operation (12.02 - 22.29) MHz.

Преобразованные по частоте с помощью смесителей 7, 10 сигналы CPHC GPS и ГЛОНАСС в каждом из каналов 3, 4 преобразуются в цифровой вид с помощью блоков 8, 11 аналого-цифрового преобразования. Преобразование сигналов в цифровой вид заключается в усилении сигналов в усилительных элементах 12, 14 и квантовании по уровню в пороговых элементах 13, 15. Frequency-converted using the mixers 7, 10, the CPHC GPS and GLONASS signals in each of the channels 3, 4 are converted to digital form using the analog-to-digital conversion units 8, 11. The conversion of signals into digital form consists in amplifying the signals in the amplifying elements 12, 14 and quantizing the level in the threshold elements 13, 15.

В предпочтительных вариантах выполнения заявляемого устройства указанное усиление осуществляется с помощью усилителя с автоматической регулировкой усиления, а квантование по уровню - с помощью двухбитового квантователя. Практическую значимость имеет также случай усиления с помощью усилителя с постоянным коэффициентом усиления, а квантование по уровню - с помощью бинарного квантователя. Выбор конкретной схемы реализации усилителя и квантователя определяется цифровым коррелятором, используемым для последующей обработки сигналов. In preferred embodiments of the inventive device, said amplification is carried out using an amplifier with automatic gain control, and level quantization is performed using a two-bit quantizer. The case of amplification with an amplifier with a constant gain is also of practical importance, and level quantization with a binary quantizer. The choice of a specific implementation scheme of the amplifier and quantizer is determined by the digital correlator used for subsequent signal processing.

С выходов блоков 13, 14 аналого-цифрового преобразования, то есть с выходов каналов 3, 4, преобразованные в цифровой вид сигналы поступают на выход устройства. From the outputs of the blocks 13, 14 analog-to-digital conversion, that is, from the outputs of channels 3, 4, the signals converted into digital form are fed to the output of the device.

На выход устройства поступает также сигнал тактовой частоты, формируемый блоком 19, входящим в состав аппаратуры 5. The output of the device also receives a clock signal generated by the block 19, which is part of the equipment 5.

Выходные сигналы устройства далее поступают в многоканальный цифровой коррелятор навигационного процессора (на фиг. 2 не показано) для дальнейшей цифровой обработки и выделения навигационной информации. The output signals of the device then go to the multi-channel digital correlator of the navigation processor (not shown in Fig. 2) for further digital processing and separation of navigation information.

Формирование сигнала тактовой частоты (тактового сигнала) в заявляемом устройстве осуществляется из сигнала третьей гетеродинной частоты, формируемой блоком 18, путем деления этой частоты на восемь. При указанном формировании сигнала тактовой частоты значение тактовой частоты, определяющее частоту временной дискретизации при цифровой обработке сигналов в цифровом корреляторе, составляет величину FT ≈ (176:8) МГц = 22 МГц. Эта частота согласована со спектром выходных сигналов (GPS и ГЛОНАСС) устройства, что обеспечивает возможность осуществлять цифровую обработку сигналов без потерь навигационной информации. При этом уменьшение по сравнению с прототипом значения тактовой частоты позволяет уменьшить потребляемую цифровыми блоками мощность (блоками цифрового коррелятора и навигационного процессора, на чертежах не показаны). Это важно при выполнении портативных (карманных) приемоиндикаторов, работающих от батарей.The formation of a clock frequency signal (clock signal) in the inventive device is carried out from the signal of the third heterodyne frequency generated by block 18, by dividing this frequency by eight. With the indicated generation of the clock signal, the clock frequency, which determines the frequency of time sampling during digital signal processing in the digital correlator, is F T ≈ (176: 8) MHz = 22 MHz. This frequency is consistent with the range of output signals (GPS and GLONASS) of the device, which makes it possible to digitally process signals without loss of navigation information. At the same time, a decrease in the clock frequency compared to the prototype allows reducing the power consumed by the digital units (digital correlator and navigation processor units are not shown in the drawings). This is important when running portable (handheld) battery-powered transceivers.

Установка режима работы устройства, соответствующего приему сигналов CPHC ГЛОНАСС определенного диапазона литерных частот (i=0-12 или i=-7-4), осуществляется под действием команд внешнего управления, поступающих на управляющие входы блоков 16, 17, синтезирующих сигналы первой и второй гетеродинных частот. Команды внешнего управления могут формироваться, например, в навигационном процессоре приемоиндикатора, в состав которого входит данное приемное устройство. При этом установка режима работы устройства не требует конструктивной его доработки, в частности не требуется перенастройки его полосовых фильтров. The operation mode of the device corresponding to the reception of CPHC GLONASS signals of a certain range of letter frequencies (i = 0-12 or i = -7-4) is set under the influence of external control commands received at the control inputs of blocks 16, 17, synthesizing the signals of the first and second heterodyne frequencies. External control commands can be formed, for example, in the navigation processor of the receiver, which includes this receiver. At the same time, setting the operating mode of the device does not require constructive improvement, in particular, it does not require reconfiguration of its band-pass filters.

Таким образом, в заявляемом устройстве решается поставленная техническая задача - обеспечивается возможность в рамках одной конструкции приемного устройства осуществлять одновременный прием и преобразование сигналов CPHC GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1 в условиях вводимых в соответствии с [1] новых диапазонов литерных частот сигналов CPHC ГЛОНАСС, а именно - диапазонов с номерами литер i=0-12 и i=-7-4. При этом полоса пропускания радиочастотного тракта устройства максимально сужена, а формируемая тактовая частота, согласованная со спектрами выходных сигналов, уменьшена по сравнению с прототипом. Установка режима работы устройства, соответствующего диапазону используемых литерных частот сигналов CPHC ГЛОНАСС, осуществляется без какой-либо замены узлов и блоков устройства, в том числе без замены или перестройки полосовых фильтров, определяющих частотную избирательность и помехозащищенность приемника. Решение задачи осуществляется при использовании двух (а не трех, как в прототипе) синтезаторов, используемых для формирования гетеродинных частот, а именно - синтезаторов первой и второй гетеродинных частот, при этом сигнал третьей гетеродинной частоты формируется из сигнала второй гетеродинной частоты с помощью простого делителя частоты на восемь, а сигнал тактовой частоты - из сигнала третьей гетеродинной частоты также с помощью делителя частоты на восемь (то есть без использования отдельного генератора тактовой частоты), что упрощает выполнение устройства. Thus, the claimed device solves the technical problem - it is possible within the same design of the receiving device to simultaneously receive and convert CPHC GPS and GLONASS signals of the frequency range L1 under the conditions introduced in accordance with [1] the new letter frequency ranges of the CPHC GLONASS signals, and namely - ranges with numbers of letters i = 0-12 and i = -7-4. In this case, the passband of the radio frequency path of the device is narrowed to the maximum, and the generated clock frequency, consistent with the spectra of the output signals, is reduced in comparison with the prototype. Setting the operation mode of the device corresponding to the range of used letter frequencies of the CPHC GLONASS signals is carried out without any replacement of the components and units of the device, including without replacing or tuning bandpass filters that determine the frequency selectivity and noise immunity of the receiver. The problem is solved using two (and not three, as in the prototype) synthesizers used to form the heterodyne frequencies, namely the synthesizers of the first and second heterodyne frequencies, while the signal of the third heterodyne frequency is formed from the signal of the second heterodyne frequency using a simple frequency divider by eight, and the clock signal from the signal of the third local oscillator frequency also using the frequency divider by eight (that is, without using a separate clock generator), which simplifies device execution.

Из рассмотренного видно, что заявляемое изобретение осуществимо, промышленно применимо, решает поставленную техническую задачу и имеет перспективы по использованию в составе портативных приемоиндикаторов, работающих одновременно по сигналам CPHC GPS и ГЛОНАСС и реализующих "стандартную точность" навигационных местоопределений. При этом обеспечивается возможность функционирования приемоиндикатора в условиях указанной смены диапазонов литерных частот сигналов CPHC ГЛОНАСС без конструктивной доработки и изменения устройства. 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 portable transceivers that work simultaneously on the CPHC GPS and GLONASS signals and implement the "standard accuracy" of navigation locations. At the same time, it is possible to operate the receiver under the conditions of the indicated change of the letter frequency ranges of the CPHC GLONASS signals without constructive modification and modification of the device.

Источники информации
1. Глобальная Навигационная Спутниковая Система - ГЛОНАСС. Интерфейсный контрольный документ. КНИЦ ВКС Россия, 1995.
Sources of information
1. Global Navigation Satellite System - GLONASS. Interface control document. KNITS VKS Russia, 1995.

2. Global Positioning System. Standard Positioning Service. Signal Specification. США, 1993. 2. Global Positioning System. Standard Positioning Service. Signal Specification. USA, 1993.

3. Global Positioning System (GPS) Receiver RF Front End. Analog-Digitl Converter. Rockwell International Proprietary Information Order Number. May 31, 1995. 3. Global Positioning System (GPS) Receiver RF Front End. Analog-Digitl Converter. Rockwell International Proprietary Information Order Number. May 31, 1995.

4. Сетевые спутниковые радионавигационные системы /В.С.Шебшаевич, П.П. Дмитриев, Н.В.Иванцевич и др.- М.: Радио и связь, 1993. 4. Network satellite radio navigation systems / V.S.Shebshaevich, P.P. Dmitriev, N.V. Ivantsevich et al. - M.: Radio and Communications, 1993.

5. Riley S. , Howard N., Aardoom E., Daly P., Silvestrin P. A Combined GPS/GLONASS High Precision Receiver for Spase Applications/ Proc. jf ION GPS-95, Palm Springs, CA, US, Sept. 12-15, 1995, p. 835-844. 5. Riley S., Howard N., Aardoom E., Daly P., Silvestrin P. A Combined GPS / GLONASS High Precision Receiver for Spase Applications / Proc. jf ION GPS-95, Palm Springs, CA, US, Sept. 12-15, 1995, p. 835-844.

6. Moses I. Navstar Global Positioning System oscillator requirements for the GPS Manpack. Proc. of the 30th Annual Freguency Control Sympos., 1976, p. 390-400. 6. Moses I. Navstar Global Positioning System oscillator requirements for the GPS Manpack. Proc. of the 30th Annual Freguency Control Sympos., 1976, p. 390-400.

7. A. J. Van Dierendonck, Pat. Fenton and Tom Ford. Theory and Performance of Narrow Correlator Spacing in a GPS Reciever. Navigation: Journal of The Institute of Navigation, vol. 39, N 3, 1982. 7. A. J. Van Dierendonck, Pat. Fenton and Tom Ford. Theory and Performance of Narrow Correlator Spacing in a GPS Reciever. Navigation: Journal of The Institute of Navigation, vol. 39, N 3, 1982.

8. Патент США US N 5390207 (A1), кл. G 01 S 5/02, H 04 В 7/85, опубл. 14.02.95. 8. US patent US N 5390207 (A1), CL. G 01 S 5/02, H 04 B 7/85, publ. 02/14/95.

9. Патент США US N 5495499 (A1), кл. H 04 L 9/00, опубл. 27.02.96. 9. US patent US N 5495499 (A1), CL. H 04 L 9/00, publ. 02/27/96.

10. Радиоприемные устройства /Банков В.Н., Барулин Л.Г., Жодзишский М.И. и др.- М.: Радио и связь, 1984. 10. Radio receivers / Banks V.N., Barulin L.G., Zhodzishsky M.I. et al., Moscow: Radio and Communications, 1984.

11. Professional Products. IC Handbook. June 1994. GEC Plessey Semiconductors. 11. Professional Products. IC Handbook. June 1994. GEC Plessey Semiconductors.

Claims (3)

1. Устройство для приема сигналов спутниковых радионавигационных систем, содержащее входной блок, включающий, по крайней мере, один полосовой фильтр, подключенный к выходу входного блока первого преобразования частоты сигналов, включающий, по крайней мере, один смеситель, подключенные к выходу блока первого преобразования частоты сигналов первый и второй каналы второго преобразования частоты сигналов соответственно CPHC GPS и ГЛОНАСС, каждый из которых содержит последовательно соединенные фильтр, вход которого является входом канала, смеситель и блок аналого-цифрового преобразования, выход которого является выходом канала, а также аппаратуру формирования сигналов тактовой и гетеродинных частот, содержащую блок формирования сигнала первой гетеродинной частоты, блок формирования сигнала второй гетеродинной частоты, блок формирования сигнала третьей гетеродинной частоты и блок формирования сигнала тактовой частоты, причем выход сигнала первой гетеродинной аппаратуры формирования сигналов тактовой и гетеродинных частот, образованный выходом блока формирования сигнала первой гетеродинной частоты, подключен к опорному входу смесителя блока первого преобразования частоты сигналов, выход сигнала второй гетеродинной частоты, образованный выходом блока формирования сигнала второй гетеродинной частоты, подключен к опорному входу смесителя первого канала второго преобразования частоты сигналов, а выход сигнала третьей гетеродинной частоты, образованный выходом блока формирования сигнала третьей гетеродинной частоты, подключен к опорному входу смесителя второго канала второго преобразования частоты сигналов, при этом выходы первого и второго каналов второго преобразования частоты сигналов и выход сигнала тактовой частоты аппаратуры формирования сигналов тактовой и гетеродинных частот, образованный выходом блока формирования сигнала тактовой частоты, являются выходами устройства, а вход входного блока - сигнальным входом устройства, отличающееся тем, что в каналах второго преобразования частоты сигналов каждый из блоков аналого-цифрового преобразования выполнен в виде последовательно соединенных усилительного элемента и порогового элемента, в аппарате формирования сигналов тактовой и гетеродинных частот блок формирования сигнала тактовой частоты выполнен в виде блока деления частоты на восемь, причем вход блока формирования сигнала тактовой частоты подключен к выходу блока формирования сигнала третьей гетеродинной частоты, выполненного в виде блока деления частоты на восемь, вход блока формирования сигнала третьей гетеродинной частоты подключен к выходу блока формирования сигнала первой гетеродинной частоты, при этом блок формирования сигнала первой гетеродинной частоты и блок формирования сигнала второй гетеродинной частоты выполнены в виде перестраиваемых синтезаторов частоты, опорные входы которых подключены к выходу опорного генератора, а управляющие входы образуют управляющие входы устройства для осуществления перестройки устройства в условиях изменения литерных частот СРНС ГЛОНАСС. 1. A device for receiving signals from satellite radio navigation systems, comprising an input unit including at least one band-pass filter connected to an output of an input unit of a first signal frequency conversion, including at least one mixer connected to an output of a first frequency conversion unit the first and second channels of the second signal frequency conversion, respectively, CPHC GPS and GLONASS, each of which contains a series-connected filter, the input of which is the channel input, an amplifier and an analog-to-digital conversion unit, the output of which is the channel output, as well as clock and heterodyne frequency signal generating equipment, comprising a first heterodyne frequency signal generating unit, a second heterodyne frequency signal generating unit, a third heterodyne frequency signal generating unit and a clock signal generating unit frequency, and the signal output of the first heterodyne equipment for generating signals of clock and heterodyne frequencies, formed by the output of the signal generating unit and the first heterodyne frequency, connected to the reference input of the mixer of the first signal frequency conversion unit, the output of the second heterodyne frequency signal, formed by the output of the signal generation unit of the second heterodyne frequency, is connected to the reference input of the mixer of the first channel of the second signal frequency conversion, and the signal output of the third heterodyne frequency, formed by the output of the third heterodyne frequency signal conditioning unit, connected to the reference input of the mixer of the second channel of the second frequency conversion signals, while the outputs of the first and second channels of the second signal frequency conversion and the output of the clock signal of the equipment for generating clock and local oscillation signals, formed by the output of the clock signal generating unit, are the outputs of the device, and the input of the input unit is the signal input of the device, characterized in that in the channels of the second signal frequency conversion, each of the analog-to-digital conversion blocks is made in the form of a series-connected amplifier element and In the apparatus for generating clock and heterodyne frequency signals, the clock signal generating unit is made in the form of a frequency division by eight unit, and the input of the clock signal generating unit is connected to the output of the third heterodyne signal generating unit in the form of an eight frequency division unit , the input of the signal conditioning unit of the third heterodyne frequency is connected to the output of the signal conditioning unit of the first heterodyne frequency, while the signal generating unit of the first g the local oscillator frequency and the second heterodyne frequency signal generation unit are made in the form of tunable frequency synthesizers, the reference inputs of which are connected to the output of the reference generator, and the control inputs form the control inputs of the device for realigning the device in conditions of changing the letter frequencies of the GLONASS SRNS. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что усилительный и пороговый элементы блоков аналого-цифрового преобразования каналов второго преобразования частоты сигналов выполнены в виде усилителя с автоматической регулировкой усиления и двухбитового квантователя по уровню. 2. The device according to p. 1, characterized in that the amplifier and threshold elements of the blocks of analog-to-digital conversion channels of the second signal frequency conversion are made in the form of an amplifier with automatic gain control and a two-bit quantizer in level. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что усилительный и пороговый элементы блоков аналого-цифрового преобразования каналов второго преобразования частоты сигналов выполнены в виде усилителя с постоянным коэффициентом усиления и бинарного квантователя по уровню. 3. The device according to claim 1, characterized in that the amplifier and threshold elements of the blocks of analog-to-digital conversion channels of the second signal frequency conversion are made in the form of an amplifier with a constant gain and a binary quantizer in level.
RU99107949A 1999-04-15 1999-04-15 Device for receiving signals from satellite radio navigation systems RU2159448C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99107949A RU2159448C1 (en) 1999-04-15 1999-04-15 Device for receiving signals from satellite radio navigation systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99107949A RU2159448C1 (en) 1999-04-15 1999-04-15 Device for receiving signals from satellite radio navigation systems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2159448C1 true RU2159448C1 (en) 2000-11-20

Family

ID=20218679

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99107949A RU2159448C1 (en) 1999-04-15 1999-04-15 Device for receiving signals from satellite radio navigation systems

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2159448C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Riley S., Howard., Aardoom E., Daly P., Silvestrin P. "A Combined GPS/GLONASS High Precision Receiver for Space Applications"/ Pros. jf 10N GPS-95, Palm Springs, CA, VS, Sept, 12-154, 1995, p.835-844. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7301377B2 (en) Demodulation apparatus and receiving apparatus
US6441780B1 (en) Receiver for pseudo-noise signals from a satellite radio-navigation systems
US6856794B1 (en) Monolithic GPS RF front end integrated circuit
US5192957A (en) Sequencer for a shared channel global positioning system receiver
RU2280261C2 (en) Method and device for compensating for frequency error of heterodyne
RU2417382C2 (en) Architecture of signal processing in satellite navigation system receiver
US20100048155A1 (en) Multi-band rf receiver
EP0493784A2 (en) Global positioning system digital receiver
US20060141969A1 (en) L1/L2 GPS receiver
JPH0273180A (en) Global position measurement system by improved type radio frequency and digital processing
CN101221234A (en) Frequency converter circuit and satellite position signal receiving device
US7633440B2 (en) Positioning receiver
JPH10290212A (en) Method for receiving and converting spectrum spread signal and device therefor
US9791574B2 (en) Method and system for repurposing of a global navigation satellite system receiver for receiving low-earth orbit communication satellite signals
KR100895886B1 (en) A dual band gps/galileo satellite receiver
CA2456540A1 (en) Radio-frequency signal frequency conversion device for a low power rf receiver
US20160025861A1 (en) Method and system for indoor global navigation satellite system detection utilizing low-earth orbit satellite signals
AU757848B2 (en) Device for receiving signals from satellite radio-navigation systems
RU2167431C2 (en) Receiver of signals of satellite radio navigation systems
RU2178894C1 (en) Satellite radio-navigation receiver
RU2159448C1 (en) Device for receiving signals from satellite radio navigation systems
RU2124214C1 (en) Device which receives signals from satellite navigation systems
RU2145422C1 (en) Device for reception of signals of satellite positioning systems
RU2173862C2 (en) Method and device for processing radio signals of navigation satellites gps and glonass
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: 20110416