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：
本實用新型涉及一種衛(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(xiàn)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(nèi)部，也可與天線和低噪聲放大器(LNA) 一體安裝?，F(xiàn)有接收模塊主要由射頻通道和數(shù)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(xiàn)有接收模塊一般要使用多個通用 器件來實現(xiàn)射頻通道，這就導致北斗導航系統(tǒng)現(xiàn)有的接收模塊成本、功耗較高，而且接 收模塊的體積較大?，F(xiàn)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(nèi)容
發(fā)明目的本實用新型的目的在于針對現(xiàn)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(shù)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 Ll頻率的信號；帶通濾波器讓載波頻率變換到GPS Ll 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 Ll頻率的北斗信號進行放大、二次變頻、濾波、AD轉換， 得到數(shù)字基帶信號或數(shù)字中頻信號；數(shù)字接收處理器對GPS射頻芯片輸出的數(shù)字基帶信 號或數(shù)字中頻信號再進行數(shù)字正交下變頻、解擴、解調(diào)、譯碼、解算處理，實現(xiàn)定位、 授時功能。
其中，所述的GPS Ll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 Ll頻點帶通濾波器。
本實用新型的接收模塊，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(xiàn)。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 Ll
3頻率范圍內(nèi)；然后使用GPS Ll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(shù)字基帶信號或數(shù)字中頻信 號；再由數(shù)字接收處理器進行接收處理，實現(xiàn)數(shù)字正交下變頻、解擴、解調(diào)、譯碼、解
算等處理，實現(xiàn)定位、授時等功能，以達到減少射頻通道器件數(shù)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)本實用新型的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收模塊與現(xiàn)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(chǎn)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。以下結合附圖對本實用新型做更進一步的說明。 圖1為現(xiàn)有北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收模塊的結構框圖。 圖2為本實用新型的北斗衛(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。
具體實施方式
如圖1所示，現(xiàn)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(shù)轉換器。數(shù)字接收處理器一般由實現(xiàn)數(shù)字正交 下變頻、擴頻碼捕獲與跟蹤、解調(diào)和譯碼等功能的可編程邏輯陣列(FPGA)，以及實現(xiàn) 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(jīng)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(jù)接收信號功率的大小自動調(diào)整，該級放大器通常又稱為AGC放大器;經(jīng)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(chǎn)生的和 頻分量和高頻噪聲；第二中頻信號經(jīng)第二中頻放大器進一步放大后，再由模數(shù)轉換器得 到數(shù)字中頻信號，模數(shù)轉換器一般采用8比特轉換器。
本實用新型的原理是把北斗一號衛(wèi)星信號的頻率變換到GPS Ll頻率，然后用GPS芯片實現(xiàn)接收射頻通道功能，數(shù)字處理部分仍然采用現(xiàn)有技術。本實用新型的接收模塊 可應用于接收機或其他需要定位、授時的設備內(nèi)，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(nèi)，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l、帶通濾波器2、 GPS射 頻芯片3和數(shù)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(jīng)低噪聲 放大器放大后，送給放大器5進行放大，當?shù)驮肼暦糯笃髟鲆媾c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(jīng)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(nèi)置頻率合成器變頻芯片，如RF205K 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 Ll頻率的信號。根據(jù)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±0. 5MHz范圍內(nèi)的信號，但最佳頻率為1575.42MHz。 帶通濾波器2為GPS Ll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可以釆用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 Ll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(nèi) 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(nèi)部的正交變頻器；在正交變頻器中，載波頻率為GPSL1頻率的信號與芯片內(nèi)部VC0 經(jīng)移相器輸出的正交本振信號混頻；正交混頻器輸出經(jīng)片內(nèi)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(jīng)芯片內(nèi)部可變增益放大器放大，以及模數(shù) 轉換(ADC)后，得到比特量化的數(shù)字基帶信號，從第20、 21、 17、 18腳輸出。從而實 現(xiàn)現(xiàn)有的北斗一號接收模塊的射頻通道功能。數(shù)字接收處理器4對數(shù)字基帶信號或數(shù)字
中頻信號進行接收處理，實現(xiàn)對北斗信號的接收，進而實現(xiàn)定位、授時。
本實用新型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(xiàn)有北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的接收模塊相比可以在實現(xiàn)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。
以上所述僅是本實用新型的優(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，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進
和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。
權利要求1、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(shù)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(shù)字基帶信號或數(shù)字中頻信號；數(shù)字接收處理器(4)對GPS射頻芯片輸出的數(shù)字基帶信號或數(shù)字中頻信號再進行數(shù)字正交下變頻、解擴、解調(diào)、譯碼、解算處理，實現(xiàn)定位、授時功能。
2、 根據(jù)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GPS LI 頻率為1574. 92 1575. 92MHz。
3、 根據(jù)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(jù)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 LI頻點帶通濾波器。
專利摘要本實用新型公開了一種北斗衛(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(shù)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(shù)字基帶信號或數(shù)字中頻信號；數(shù)字接收處理器對GPS射頻芯片輸出的信號再進行數(shù)字正交下變頻、解擴、解調(diào)、譯碼、解算等處理，實現(xiàn)定位、授時等功能。本實用新型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G01S1/04GK201387485SQ20092004062
公開日2010年1月20日 申請日期2009年4月21日 優(yōu)先權日2009年4月21日
發(fā)明者波 劉, 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