專利名稱：一種北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星導航系統(tǒng)的接收模塊，具體說是一種北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收 模塊。
背景技術：
“北斗一號”衛(wèi)星導航系統(tǒng)為我國自主開發(fā)的衛(wèi)星導航定位、授時系統(tǒng)，利用該系 統(tǒng)可以實現定位、導航、精確授時。接收模塊及接收機是北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的重要組成部分。用 戶利用接收模塊可以進行定位及授時，在定位、導航和通信領域有著廣泛的應用。接收模塊 可以嵌入其它需要定位或授時的設備內部，也可與天線和低噪聲放大器(LNA) —體安裝。 現有接收模塊主要由射頻通道和數字接收處理部分組成，如附圖1所示，射頻通道包括射 頻放大、第一次變頻、AGC放大、第二次變頻、低通濾波、AD轉換器等。由于北斗一號衛(wèi)星導 航系統(tǒng)使用專用頻率發(fā)射信號，現有接收模塊一般要使用多個通用器件來實現射頻通道， 這就導致北斗導航系統(tǒng)現有的接收模塊成本、功耗較高，而且接收模塊的體積較大?，F有 北斗一號專用接收通道芯片雖然減小了射頻通道的體積，但仍然存在功耗較大(約600毫 瓦)、成本較高(800元以上)的問題。

發(fā)明內容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于針對現有北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收模塊存在的問題， 提供一種低成本、低功耗、小體積的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收模塊。技術方案一種北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收模塊，它包括依次電連接的變頻器、帶通濾 波器、GPS射頻芯片和數字接收處理器；變頻器對低噪聲放大器輸出的北斗一號衛(wèi)星信號 進行變頻，得到載波頻率在GPS L1頻率的信號；帶通濾波器讓載波頻率變換到GPS L1頻率 的北斗一號衛(wèi)星信號通過，同時濾除變頻器輸出的其它頻率信號及帶外噪聲；GPS射頻芯 片對載波頻率為GPS L1頻率的北斗信號進行放大、二次變頻、濾波、AD轉換，得到數字基帶 信號或數字中頻信號；數字接收處理器對GPS射頻芯片輸出的數字基帶信號或數字中頻信 號再進行數字正交下變頻、解擴、解調、譯碼、解算處理，實現定位、授時功能。其中，所述的GPS L1 頻率為 1574. 92 1575. 92MHz。其中，變頻器的輸入端電連接有放大器，該放大器視具體情況設置。其中，所述的帶通濾波器為GPS L1頻點帶通濾波器。本發(fā)明的接收模塊，采用一種新的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收模塊射頻通道來實現。 即使用體積小、成本低的通用變頻芯片，先把北斗衛(wèi)星信號載波頻率變換到GPS L1頻率范 圍內；然后使用GPS L1頻點的帶通濾波器進行濾波，用GPS射頻芯片對變頻到GPS頻率 的北斗信號進行放大、變頻、濾波、AD轉換，得到數字基帶信號或數字中頻信號；再由數字 接收處理器進行接收處理，實現數字正交下變頻、解擴、解調、譯碼、解算等處理，實現定位、 授時等功能，以達到減少射頻通道器件數量、進而減小模塊體積，降低模塊成本及功耗的目 的。
有益效果(1)本發(fā)明的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收模塊與現有技術相比，在射頻通 道部分僅使用1個變頻芯片和1個GPS射頻芯片，使用的器件大大減少，所占電路板面積可 減小到2平方厘米以下，從而使整個接收模塊的體積減小。(2)由于GPS射頻芯片專門針對 低功耗GPS終端設計，其功耗不到100毫瓦，加上變頻器及放大器，整個射頻通道部分的功 耗可以降低到300毫瓦以下。(3)由于變頻器和GPS射頻芯片的產量都非常大，其售價都 在幾美元，從而使批量北斗衛(wèi)星系統(tǒng)接收模塊的射頻通道部分的成本可以降低到150元左 右o


下面結合附圖對本發(fā)明做更進一步的說明。圖1為現有北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收模塊的結構框圖。圖2為本發(fā)明的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收模塊的結構框圖。圖3為MAX2769芯片原理框圖。
具體實施例方式如圖1所示，現有的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收模塊的射頻通道一般主要包括依次電 連接的第一混頻器、第一中頻帶通濾波器、第一中頻可變增益放大器、第二混頻器、第二中 頻帶通濾波器、第二中頻放大器和模數轉換器。數字接收處理器一般由實現數字正交下變 頻、擴頻碼捕獲與跟蹤、解調和譯碼等功能的可編程邏輯陣列(FPGA)，以及實現位置、時間 解算等信息處理功能的微處理器組成。在第一混頻器，載波頻率為2491. 75MHz的北斗一號 衛(wèi)星信號與第一本振信號混頻，得到頻率為200 900MHz的第一中頻信號(第一中頻具體 頻率可以有多種選擇)；經第一中頻帶通濾波器濾波后，第一中頻信號送給后面的第一中 頻可變增益放大器，該放大器對接收信號進行放大，其增益一般根據接收信號功率的大小 自動調整，該級放大器通常又稱為AGC放大器；經AGC放大后的第一中頻信號在第二混頻器 與第二本振信號混頻，得到頻率約為12. 24MHz的第二中頻信號；第二中頻帶通濾波器一般 為低通濾波器，它濾除掉第二混頻器產生的和頻分量和高頻噪聲；第二中頻信號經第二中 頻放大器進一步放大后，再由模數轉換器得到數字中頻信號，模數轉換器一般采用8比特 轉換器。本發(fā)明的原理是把北斗一號衛(wèi)星信號的頻率變換到GPS L1頻率，然后用GPS芯片 實現接收射頻通道功能，數字處理部分仍然采用現有技術。本發(fā)明的接收模塊可應用于接 收機或其他需要定位、授時的設備內，本實施例以應用于接收機為例來加以說明。接收模塊 安裝于接收機內，接收機還包括有接收天線和低噪聲放大器等。如圖2所示，實施例包括依次電連接的放大器5、變頻器1、帶通濾波器2、GPS射 頻芯片3和數字接收處理器4。接收機的接收天線接收到的北斗一號衛(wèi)星信號經低噪聲放 大器放大后，送給放大器5進行放大，當低噪聲放大器增益與連接低噪聲放大器與本接收 模塊的射頻電纜損耗之差大于40dB時，可以不使用放大器5。經放大器5放大后的北斗一 號信號送給變頻器1，變頻器1可采用RF Micro Devices公司(RFMD公司)的內置頻率合 成器變頻芯片，如RF2051、RF2052、RF2053。變頻器1將載波頻率為2491. 75MHz的北斗一 號衛(wèi)星信號與頻率為916. 33MHz的本振信號進行混頻，得到載波頻率為GPS L1頻率的信號。根據實際情況，可以適當改變本振頻率，得到載波頻率在1574. 92 1575. 92MHz，即 1575. 42士0. 5MHz范圍內的信號，但最佳頻率為1575. 42MHz。帶通濾波器2為GPS L1頻 點帶通濾波器，可采用TRIQUINT公司856561等聲表面波濾波器。帶通濾波器2讓變頻到 1575. 42MHz的北斗一號衛(wèi)星信號通過，送給后面的GPS射頻芯片3。GPS射頻芯片3可以采 用Maxim公司MAX2769，圖3所示為MAX2769的電路原理圖，該芯片由低噪聲放大器、正交混 頻器、可變增益放大器、AD轉換器以及頻率合成器組成。變頻到GPS L1頻率的北斗一號衛(wèi) 星信號可由第25腳或第27腳送給芯片內部低噪聲放大器(LNA)進行放大，放大后的信號 從第2腳輸出，然后從第5腳送給芯片內部的正交變頻器；在正交變頻器中，載波頻率為GPS L1頻率的信號與芯片內部VC0經移相器輸出的正交本振信號混頻；正交混頻器輸出經片內 濾波器(FILTER)濾波后，得到正交基帶模擬信號；正交基帶模擬信號經芯片內部可變增益 放大器放大，以及模數轉換(ADC)后，得到比特量化的數字基帶信號，從第20、21、17、18腳 輸出。從而實現現有的北斗一號接收模塊的射頻通道功能。數字接收處理器4對數字基帶 信號或數字中頻信號進行接收處理，實現對北斗信號的接收，進而實現定位、授時。本發(fā)明使用廣泛應用于通信、廣播電視的通用變頻芯片，以及大量用于GPS接收 機中的GPS射頻芯片，與現有北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的接收模塊相比可以在實現相同功能的基 礎上，大大減小接收模塊的體積，顯著降低接收模塊的成本和功耗。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
一種北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收模塊，其特征在于它包括依次電連接的變頻器(1)、帶通濾波器(2)、GPS射頻芯片(3)和數字接收處理器(4)；變頻器(1)對低噪聲放大器輸出的北斗衛(wèi)星信號進行變頻，得到載波頻率在GPS L1頻率的信號；帶通濾波器(2)讓載波頻率變換到GPS L1頻率的北斗衛(wèi)星信號通過，同時濾除變頻器輸出的其它頻率信號及帶外噪聲；GPS射頻芯片(3)對載波頻率為GPS L1頻率的北斗信號進行放大、二次變頻、濾波、AD轉換，得到數字基帶信號或數字中頻信號；數字接收處理器(4)對GPS射頻芯片輸出的數字基帶信號或數字中頻信號再進行數字正交下變頻、解擴、解調、譯碼、解算處理，實現定位、授時功能。
2.根據權利要求1所述的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收模塊，其特征在于所述的GPSL1頻 率為 1574. 92 1575. 92MHz。
3.根據權利要求1所述的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收模塊，其特征在于變頻器(1)的輸 入端電連接有放大器(5)。
4.根據權利要求1所述的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收模塊，其特征在于所述的帶通濾波 器(2)為GPS L1頻點帶通濾波器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收模塊，包括依次電連接的變頻器、帶通濾波器、GPS射頻芯片和數字接收處理器；變頻器對低噪聲放大器輸出的北斗衛(wèi)星信號變頻，得到載波頻率在GPS L1頻率的信號；帶通濾波器讓載波頻率變換到GPS L1頻率的北斗衛(wèi)星信號通過，并濾除變頻器輸出的其它頻率信號及帶外噪聲；GPS射頻芯片對載波頻率為GPS L1頻率的北斗信號進行放大、二次變頻、濾波、AD轉換，得到數字基帶信號或數字中頻信號；數字接收處理器對GPS射頻芯片輸出的信號再進行數字正交下變頻、解擴、解調、譯碼、解算等處理，實現定位、授時等功能。本發(fā)明可以顯著降低北斗衛(wèi)星接收模塊的成本、功耗和體積。
文檔編號G01S5/02GK101872008SQ200910026348
公開日2010年10月27日 申請日期2009年4月21日 優(yōu)先權日2009年4月21日
發(fā)明者劉波, 張北江 申請人:中國人民解放軍理工大學;江蘇指南針導航通信技術有限公司