面向全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的多模并行射頻接收機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種射頻接收機(jī)，具體的說是一種面向全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的多模并行 射頻接收機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS)泛指全球性的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，目前主要包括四大系統(tǒng)： 美國的全球定位系統(tǒng)（GPS)、俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS)、歐盟的伽利略衛(wèi) 星導(dǎo)航系統(tǒng)（Galileo)以及中國的北斗二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Compass)。GNSS可在全球范圍 內(nèi)全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠的定位、導(dǎo)航和授時（PNT)服務(wù)，已經(jīng)被 廣泛的應(yīng)用于民用與軍用的各個領(lǐng)域，日益成為時空信息獲取的技術(shù)支撐系統(tǒng)。
[0003] 高覆蓋性、高精度性以及高可靠性是每個導(dǎo)航系統(tǒng)追求的現(xiàn)實(shí)目標(biāo)，但是僅僅依 托單一的導(dǎo)航系統(tǒng)卻具有很大的局限性，尤其是在極端的地理和環(huán)境條件下。因此現(xiàn)實(shí)的 需求將使導(dǎo)航應(yīng)用從單一的導(dǎo)航系統(tǒng)時代轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘞到y(tǒng)（GPS/GLONASS/Galileo/Compass) 兼容并存的GNSS時代，尤其是隨著Galileo和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的穩(wěn)步發(fā)展和建成，以及 各導(dǎo)航系統(tǒng)間兼容性和互操作性的逐步完善。多模并行接收GNSS射頻接收機(jī)已經(jīng)成為未 來的一個必然發(fā)展趨勢。多模并行接收分為兩種，一種是多系統(tǒng)兼容，其增加了可觀察的衛(wèi) 星數(shù)量，極大地提高了發(fā)現(xiàn)和孤立故障衛(wèi)星的能力，同時具有處理來自兩個或者多個獨(dú)立 工作的衛(wèi)星群的信號的能力，高了系統(tǒng)的完整性級別，相對于單一系統(tǒng)的導(dǎo)航應(yīng)用，多系統(tǒng) 兼容接收機(jī)就意味著成倍的可用衛(wèi)星數(shù)量，提高了捕捉到衛(wèi)星的幾率，減少了捕捉時間。另 一種是單系統(tǒng)多頻點(diǎn)兼容，其可以避免導(dǎo)航信號在穿過電離層時因折射、反射、散射等因素 導(dǎo)致的信號中斷，并且保證偽距測量值和載波相位測量的可靠性，適用于高精度PNT需求。
[0004] 目前為止，大部分能夠同時兼容多系統(tǒng)以及單系統(tǒng)多頻點(diǎn)的多模并行GNSS射頻 接收機(jī)均采用如圖1所示的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)公開于2012年"IEEETransactionsonMicrowave TheoryandTechniques"期刊vol. 60,no. 11，pp. 3491-3501。該接收機(jī)包括兩個射頻前端 模塊，兩個模擬中頻通道，兩個頻率綜合器以及一個采樣時鐘產(chǎn)生模塊。其中，射頻前端模 塊包括一個低噪聲放大器（LNA)和一個正交下變頻混頻器（Qmixer)，低噪聲放大器經(jīng)過匹 配設(shè)計（匹配電路未畫出）接收來自于天線（未畫出）的GNSS信號，放大后送入正交下 變頻混頻器；正交下變頻混頻器包括兩個下變頻混頻器，分別接收經(jīng)過低噪聲放大器放大 后的GNSS信號和頻率綜合器輸出的正交本振信號，將位于射頻頻率處的GNSS信號下變頻 至中頻頻率處，并將對信號的處理由實(shí)數(shù)域轉(zhuǎn)換至復(fù)數(shù)域；頻率綜合器接收來自外部晶振 (未畫出）輸出的參考時鐘信號，并提供兩路正交的本振信號至正交下變頻混頻器；模擬中 頻通道包括復(fù)數(shù)帶通濾波器（CBPF)，可編程增益放大器（PGA)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC)以及自動 增益控制電路（AGC)，復(fù)數(shù)帶通濾波器接收正交下變頻混頻器輸出的中頻復(fù)數(shù)GNSS信號， 濾除鏡像干擾和帶外噪聲，并將處理后的中頻復(fù)數(shù)GNSS信號擇其一路（I路或者Q路）輸 出至可編程增益放大器，并將對信號的處理由復(fù)數(shù)域還原至實(shí)數(shù)域，可編程增益放大器接 收來自復(fù)數(shù)帶通濾波器的中頻GNSS信號，進(jìn)行一定程度的放大處理后輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換器， 模數(shù)轉(zhuǎn)換器接收來自可編程增益放大器的中頻GNSS信號，并將模擬信號轉(zhuǎn)換至數(shù)字信號 輸出至基帶解調(diào)模塊（未畫出）進(jìn)行后續(xù)處理。自動增益控制電路接收來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器的 幅度位輸出信號，根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的最高幅度位占空比輸出相應(yīng)增益控制碼至可編程增益 放大器，可編程增益放大器根據(jù)輸入的增益控制碼產(chǎn)生相應(yīng)的增益來維持模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入 信號功率的恒定性；采樣時鐘產(chǎn)生模塊同樣接收來自外部晶振（未畫出）輸出的參考時鐘 信號，并輸出采樣時鐘信號至模數(shù)轉(zhuǎn)換器和基帶解調(diào)模塊。
[0005] 該結(jié)構(gòu)主要是通過形成兩個獨(dú)立的GNSS信號接收通道來實(shí)現(xiàn)GNSS信號的多模并 行接收。第一射頻前端模塊，第一模擬中頻通道以及第一頻率綜合器組成第一GNSS射頻接 收機(jī)，通過配置第一射頻前端的輸入匹配性能，第一頻率綜合器的輸出本振頻率，以及第一 模擬中頻通道的中頻和帶寬，可以實(shí)現(xiàn)對任意GNSS信號的接收；同理，第二射頻前端模塊， 第二模擬中頻通道以及第二頻率綜合器組成第二GNSS射頻接收機(jī)，通過配置第二射頻前 端的輸入匹配性能，第二頻率綜合器的輸出本振頻率，以及第二模擬中頻通道的中頻和帶 寬，同樣可以實(shí)現(xiàn)對任意GNSS信號的接收。第一GNSS射頻接收機(jī)和第二GNSS射頻接收機(jī) 同時工作，通過不同的配置，便可以實(shí)現(xiàn)任意兩個GNSS信號的并行接收，提供多模并行接 收功能。
[0006] 該結(jié)構(gòu)存在的主要缺陷如下：
[0007] 1)具有較大的設(shè)計冗余度，由于GNSS信號采用直接序列擴(kuò)頻調(diào)制的方式，因此不 同的GNSS信號可以同時同通道傳輸，也就是說射頻前端模塊和模擬中頻通道在并行接收 不同的GNSS信號時可以復(fù)用以減小功耗，但是該結(jié)構(gòu)采用兩個獨(dú)立的GNSS射頻接收通道， 不具備復(fù)用的可能性；
[0008] 2)該多模并行射頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)中的每一個信號接收通道都需要具備處理任意 GNSS信號的能力，由于其采用兩個獨(dú)立的頻率綜合器分別為每個通道提供本振信號，因此 該結(jié)構(gòu)中的頻率綜合器輸出范圍非常寬（輸出范圍約1.4GHz)，增大了頻率綜合器的設(shè)計 難度；
[0009] 3)模擬中頻通道必須具有可配置的中頻頻率和帶寬以適應(yīng)不同的GNSS信號，因 此復(fù)數(shù)帶通濾波器的設(shè)計必須具備很高的可配置性，設(shè)計復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對現(xiàn)有多模并行GNSS射頻接收機(jī)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種面向 全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的多模并行射頻接收機(jī)，該接收機(jī)可以通過配置提供任意兩個GNSS信 號并行接收的功能，具備多系統(tǒng)兼容以及單系統(tǒng)多頻點(diǎn)兼容的能力，可配置性非常高，并且 不存在設(shè)計冗余，而且模擬中頻通道相交于上述接收機(jī)結(jié)構(gòu)無需覆蓋所有的GNSS信號帶 寬，減小了復(fù)數(shù)帶通濾波器的設(shè)計復(fù)雜度，另外，所需頻率綜合器的輸出頻率范圍也不需要 太寬。
[0011] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0012] 一種多模并行GNSS射頻接收機(jī)，包括兩個低噪聲放大器，兩個正交下變頻混頻 器，兩個開關(guān)互連模塊，兩個模擬中頻通道，一個本振頻率產(chǎn)生模塊以及一個采樣時鐘產(chǎn)生 豐吳塊；
[0013] 所述兩個低噪聲放大器分別為第一低噪聲放大器和第二低噪聲放大器，兩個低噪 聲放大器的輸出端分別連接第一開關(guān)互連模塊的兩個輸入端；
[0014] 所述兩個開關(guān)互連模塊分別為第一開關(guān)互連模塊和第二開關(guān)互連模塊，所述第一 開關(guān)互連模塊包括第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)，其中第一開關(guān)的一端和第二開關(guān)的一 端作為第一開關(guān)互連模塊的輸入分別連接第一低噪聲放大器和第二低噪聲放大器的輸出 端，第一開關(guān)和第二開關(guān)的另一端分別連接第三開關(guān)的兩端并作為第一開關(guān)互連模塊的輸 出立而；
[0015] 所述兩個正交下變頻混頻器分別為第一正交下變頻混頻器和第二正交下變頻混 頻器，其中第一正交下變頻混頻器的一個輸入端連接第一開關(guān)互連模塊中第一開關(guān)的輸出 端，另一輸入端為正交本振信號輸入端，第二正交下變頻混頻器的一個輸入端連接第一開 關(guān)互連模塊中第二開關(guān)的