專利名稱：定位與測距接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于需要室內(nèi)精確定位與測距的接收機(jī)。
背景技術(shù)：
室內(nèi)精確定位與測距在工業(yè)企業(yè)的制造生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，除用于測量大型設(shè)備、廠房、移動生產(chǎn)線外，目前在娛樂、游戲等領(lǐng)域此類應(yīng)用亦開始出現(xiàn)增長趨勢。但當(dāng)前市場上的室內(nèi)短距離發(fā)射機(jī)與接收機(jī)多采用紅外線方式進(jìn)行通信，其缺點(diǎn)在于I.系統(tǒng)體積大；2.測距范圍小；·3.精度差；4.反應(yīng)速度慢；5.抗干擾性差。目前還未見有使用射頻通信方式的用于室內(nèi)短距離發(fā)射機(jī)與接收機(jī)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型旨在解決現(xiàn)有定位與測距接收機(jī)產(chǎn)品中存在的系統(tǒng)體積大、測距范圍小、精度差、反應(yīng)速度慢等技術(shù)問題，以提供一種集成度高、抗干擾性好、配合相應(yīng)發(fā)射機(jī)可提供精確定位與測距、體積小、重量輕、測距范圍大、高穩(wěn)定性、精度高的定位與測距接收機(jī)。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本實(shí)用新型的定位與測距接收機(jī)，由電源、接收通道模塊62、數(shù)字處理模塊63、本振模塊64構(gòu)成；接收通道模塊62的天線60連接天線選擇開關(guān)I的輸入端，后者的輸出端串接低噪聲放大器2、帶通濾波器3、變壓器61后分成兩路輸出，分別輸出射頻信號進(jìn)入數(shù)字處理模塊62的差分放大器5之兩個(gè)輸入端,差分放大器5的一個(gè)輸出端并聯(lián)混頻器一 6的一個(gè)輸入端、混頻器二 8的一個(gè)輸入端,其另一個(gè)輸出端并聯(lián)混頻器一 6的另一個(gè)輸入端、混頻器二 8的另一個(gè)輸入端；90度移相器7分別連接混頻器一 6、混頻器二 8和放大器二 10 ;天線60的數(shù)量為6個(gè)，天線選擇開關(guān)I的輸入端連接6天線切換控制器56的輸出端;混頻器一 6的輸出端連接放大器一 9的輸入端，后者的輸出端串接低通濾波器一14后與可變增益放大器一 16的一個(gè)輸入端相連接,后者的輸出端串接低通濾波器三18后與AD米樣器22的一個(gè)輸入端相連接；混頻器二 8的輸出端連接放大器三11的輸入端，后者的輸出端串接低通濾波器二15后與可變增益放大器二 17的一個(gè)輸入端相連接，后者的輸出端串接低通濾波器四19后與AD米樣器22的另一個(gè)輸入端相連接；AD米樣器22的一個(gè)輸出端并聯(lián)濾波器一 23的一個(gè)輸入端、混頻器三42的一個(gè)輸入端、混頻器五44的一個(gè)輸入端和混頻器七46的一個(gè)輸入端；AD米樣器22的另一個(gè)輸出端并聯(lián)濾波器一 23的另一個(gè)輸入端、混頻器四43的一個(gè)輸入端、混頻器六45的一個(gè)輸入端和混頻器八47的一個(gè)輸入端；濾波器一 23的輸出端連接AGC控制器24的輸入端，后者的輸出端并聯(lián)可變增益放大器一 16的另一個(gè)輸入端和可變增益放大器二 17的另一個(gè)輸入端；混頻器三42和混頻器四43的輸出端分別連接濾波器二 25的一個(gè)輸入端，濾波器二 25的輸出端連接降米樣器一 26的輸入端,后者的輸出端并聯(lián)鑒相器31的一個(gè)輸入端和碼捕獲器32的一個(gè)輸入端；混頻器五44和混頻器六45的輸出端分別連接濾波器三27的一個(gè)輸入端，濾波器三27的輸出端連接降采樣器二 28的輸入端，后者的輸出端并聯(lián)鑒相器31的另一個(gè)輸入端和碼捕獲器32的另一個(gè)輸入端；混頻器七46的輸出端連接降采樣器三29的輸入端，后者的輸出端并聯(lián)載波頻率及相位跟蹤器38的一個(gè)輸入端、載波相位測量器39的一個(gè)輸入端、數(shù)據(jù)解調(diào)器40的一個(gè)輸入端； 混頻器八47的輸出端連接降采樣器四30的輸入端，后者的輸出端并聯(lián)載波頻率及相位跟蹤器38的另一個(gè)輸入端、載波相位測量器39的另一個(gè)輸入端、數(shù)據(jù)解調(diào)器40的另一個(gè)輸入端；載波頻率及相位跟蹤器38的輸出端與本振模塊64的信號源50之輸入端相連接；載波相位測量器39的第三個(gè)輸入端、數(shù)據(jù)解調(diào)器40的第三個(gè)輸入端均與讀寫總線41相連接；鑒相器31的輸出端串接碼跟蹤環(huán)路濾波器33后與數(shù)控振蕩器NC034的一個(gè)輸入端相連接；碼捕獲器32的輸出端與數(shù)控振蕩器NC034的另一個(gè)輸入端相連接；數(shù)控振蕩器NC034的超前碼輸出端35并聯(lián)混頻器四43的另一個(gè)輸入端、混頻器三42的另一個(gè)輸入端；其滯后碼輸出端36并聯(lián)混頻器六45的另一個(gè)輸入端、混頻器五44的另一個(gè)輸入端；其對準(zhǔn)碼輸出端37并聯(lián)混頻器八47的另一個(gè)輸入端、混頻器七46的另一個(gè)輸入端；信號源50的輸出端與鎖相環(huán)51的輸入端相連接,鎖相環(huán)51的一個(gè)輸出端串接低通濾波器五52后與壓控振蕩器VC053的一個(gè)輸入端相連接,其另一個(gè)輸出端與壓控振蕩器VC053的另一個(gè)輸入端相連接，壓控振蕩器VC053的輸出端與數(shù)字處理模塊63的放大器二10之輸入端相連接，壓控振蕩器VC053的頻率為60MHz。
本實(shí)用新型定位與測距接收機(jī)的有益效果I.集成度高；2.抗干擾性好；3.配合相應(yīng)接收機(jī)可提供精確定位與測距；4.體積小、重量輕；5.測距范圍大、高穩(wěn)定性、高精度。

[0032]圖I為本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)示意圖圖中標(biāo)號說明I天線選擇開關(guān)、2低噪聲放大器、3帶通濾波器、5差分放大器、6混頻器一、790度移相器、8混頻器二、9放大器一、10放大器二、11放大器三、12 I路、13 Q路、14低通濾波器一、15低通濾波器二、16可變增益放大器一、17可變增益放大器二、18低通濾波器三、19低通濾波器四、20基帶信號I路、21基帶信號Q路、22 AD采樣器、23濾波器一、24 AGC控制器、25濾波器二、26降米樣器一、27濾波器三、28降米樣器二、29降米樣器三、30降采樣器四、31鑒相器、32碼捕獲器、33碼跟蹤環(huán)路濾波器、34數(shù)控振蕩器NC0,35超前碼輸出端、36滯后碼輸出端、37對準(zhǔn)碼輸出端、38載波頻率及相位跟蹤器、39載波相位測量器、40數(shù)據(jù)解調(diào)器、41讀寫總線、42 47混頻器三 八、50信號源、51鎖相環(huán)、52低通濾波器五、53壓控振蕩器VC0、54本振、55外部壓控晶振電壓控制、56 6天線切換控制器、60天線、61變壓器、62接收通道模塊、63數(shù)字處理模塊、64本振模塊、65現(xiàn)場可編程門陣列FPGA·[0035]具體實(shí)施方式
[0012]本實(shí)用新型詳細(xì)結(jié)構(gòu)、應(yīng)用原理、作用與功效，參照附圖I通過如下實(shí)施方式予以說明。本實(shí)用新型的定位與測距接收機(jī)，由電源、接收通道模塊62、數(shù)字處理模塊63、本振模塊64構(gòu)成；接收通道模塊62的天線60連接天線選擇開關(guān)I的輸入端，后者的輸出端串接低噪聲放大器2、帶通濾波器3、變壓器61后分成兩路輸出，分別輸出射頻信號進(jìn)入數(shù)字處理模塊62的差分放大器5之兩個(gè)輸入端,差分放大器5的一個(gè)輸出端并聯(lián)混頻器一 6的一個(gè)輸入端、混頻器二 8的一個(gè)輸入端,其另一個(gè)輸出端并聯(lián)混頻器一 6的另一個(gè)輸入端、混頻器二 8的另一個(gè)輸入端；90度移相器7分別連接混頻器一 6、混頻器二 8和放大器二 10 ;混頻器一 6的輸出端連接放大器一 9的輸入端,后者的輸出端串接低通濾波器一14后與可變增益放大器一 16的一個(gè)輸入端相連接,后者的輸出端串接低通濾波器三18后與AD米樣器22的一個(gè)輸入端相連接；混頻器二 8的輸出端連接放大器三11的輸入端，后者的輸出端串接低通濾波器二15后與可變增益放大器二 17的一個(gè)輸入端相連接，后者的輸出端串接低通濾波器四19后與AD米樣器22的另一個(gè)輸入端相連接；AD米樣器22的一個(gè)輸出端并聯(lián)濾波器一 23的一個(gè)輸入端、混頻器三42的一個(gè)輸入端、混頻器五44的一個(gè)輸入端和混頻器七46的一個(gè)輸入端；AD米樣器22的另一個(gè)輸出端并聯(lián)濾波器一 23的另一個(gè)輸入端、混頻器四43的一個(gè)輸入端、混頻器六45的一個(gè)輸入端和混頻器八47的一個(gè)輸入端；濾波器一 23的輸出端連接自動增益控制AGC控制器24的輸入端，后者的輸出端并聯(lián)可變增益放大器一 16的另一個(gè)輸入端和可變增益放大器二 17的另一個(gè)輸入端；混頻器三42和混頻器四43的輸出端分別連接濾波器二 25的一個(gè)輸入端，濾波器二 25的輸出端連接降米樣器一 26的輸入端,后者的輸出端并聯(lián)鑒相器31的一個(gè)輸入端和碼捕獲器32的一個(gè)輸入端；混頻器五44和混頻器六45的輸出端分別連接濾波器三27的一個(gè)輸入端，濾波器三27的輸出端連接降采樣器二 28的輸入端，后者的輸出端并聯(lián)鑒相器31的另一個(gè)輸入端和碼捕獲器32的另一個(gè)輸入端；混頻器七46的輸出端連接降采樣器三29的輸入端，后者的輸出端并聯(lián)載波頻率及相位跟蹤器38的一個(gè)輸入端、載波相位測量器39的一個(gè)輸入端、數(shù)據(jù)解調(diào)器40的一個(gè)輸入端；混頻器八47的輸出端連接降采樣器四30的輸入端，后者的輸出端并聯(lián)載波頻率及相位跟蹤器38的另一個(gè)輸入端、載波相位測量器 39的另一個(gè)輸入端、數(shù)據(jù)解調(diào)器40的另一個(gè)輸入端；載波頻率及相位跟蹤器38的輸出端與本振模塊64的20MHz信號源50之輸入端相連接；載波相位測量器39的第三個(gè)輸入端、數(shù)據(jù)解調(diào)器40的第三個(gè)輸入端均與讀寫總線41相連接；鑒相器31的輸出端串接碼跟蹤環(huán)路濾波器33后與數(shù)控振蕩器NC034的一個(gè)輸入端相連接；碼捕獲器32的輸出端與數(shù)控振蕩器NC034的另一個(gè)輸入端相連接；數(shù)控振蕩器NC034的超前碼輸出端35并聯(lián)混頻器四43的另一個(gè)輸入端、混頻器三42的另一個(gè)輸入端；其滯后碼輸出端36并聯(lián)混頻器六45的另一個(gè)輸入端、混頻器五44的另一個(gè)輸入端；其對準(zhǔn)碼輸出端37并聯(lián)混頻器八47的另一個(gè)輸入端、混頻器七46的另一個(gè)輸入端；信號源50的輸出端與鎖相環(huán)51的輸入端相連接,鎖相環(huán)51的一個(gè)輸出端串接低通濾波器五52后與壓控振蕩器VC053的一個(gè)輸入端相連接,其另一個(gè)輸出端與壓控振蕩器VC053的另一個(gè)輸入端相連接，壓控振蕩器VC053的輸出端與數(shù)字處理模塊63的放大器二10之輸入端相連接。天線60的數(shù)量為6個(gè)，天線選擇開關(guān)I的輸入端連接6天線切換控制器56的輸出端。電源、接收通道模塊62、數(shù)字處理模塊63、本振模塊64設(shè)于不同的印制電路板PCB上，前述PCB分裝在腔體的各個(gè)小腔體里，使整個(gè)高頻部分與低頻部分完全分開，這樣可以避免各功能電路相互干擾，達(dá)到較好的屏蔽效果。參閱附圖1，以下通過具體實(shí)施步驟對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明由天線60接收下來的射頻信號經(jīng)天線選擇開關(guān)I (射頻開關(guān))切換輸出至低噪放后，送到混頻器一 6 (MAX2701)、混頻器二 8 (MAX2701 )，進(jìn)行直接下變頻，得到零中頻基帶I/Q信號，再由AD采樣器22送至現(xiàn)場可編程門陣列FPGA65進(jìn)行處理。與混頻器一 6、混頻器二 8進(jìn)行混頻的是經(jīng)過調(diào)制的源自本振模塊64的2. 45GHz本振信號，調(diào)制碼由FPGA65產(chǎn)生，被調(diào)制的2. 45GHz本振信號的穩(wěn)定性及下變頻輸出零中頻基帶I/Q信號質(zhì)量，對接收機(jī)靈敏度和測量精度是至關(guān)重要的。接收機(jī)零中頻IQ信號經(jīng)AD采樣器22，采樣速率80MHz，綜合信號信噪比要求及FPGA資源消耗量考慮取10位位寬。采樣信號送入FPGA，由數(shù)字信號處理電路完成碼捕獲跟蹤、載波跟蹤、數(shù)據(jù)解調(diào)、相位計(jì)算、自動增益控制AGC等功能。數(shù)控振蕩器NC034產(chǎn)生與發(fā)射機(jī)相同的本地碼，碼的同步和捕獲由碼捕獲器32和碼跟蹤環(huán)路濾波器碼33完成，碼捕獲采用串行移位相關(guān)的方式，有利于降低FPGA資源消耗，捕獲門限采用自適應(yīng)門限方式，滿足接收信號動態(tài)范圍要求。[0057]碼捕獲成功后進(jìn)入碼跟蹤狀態(tài)，碼跟蹤采用延遲鎖定環(huán)方式，通過計(jì)算超前及滯后碼的相位差，控制數(shù)控振蕩器NC034的頻率，達(dá)到對碼相位的精確跟蹤，其中碼跟蹤環(huán)路濾波器33參數(shù)設(shè)計(jì)為關(guān)鍵指標(biāo)，決定了碼相位的跟蹤精度。在碼跟蹤狀態(tài)，信號利用本地恢復(fù)的同頻同相的碼經(jīng)解擴(kuò)處理，去除了擴(kuò)頻碼。碼相位鎖定檢測模塊輸出碼鎖定標(biāo)志信號。解擴(kuò)后的信號經(jīng)濾波器二 25、濾波器三27積分清零后，再經(jīng)降采樣器一 26和降采樣器二 28，得到與調(diào)制數(shù)據(jù)速率相同的19. 6KHz信號，為達(dá)到抗頻偏的要求，同時(shí)采用了載波鎖頻環(huán)和載波鎖相環(huán)。載波鎖頻環(huán)使用鑒相器31 (四相叉積鑒頻器)，可將±5KHz的頻偏降低到幾十Hz左右，然后通過鎖相環(huán)51進(jìn)行載波相位鎖定。由于接收機(jī)采用零中頻模式，載波壓控振蕩器VC053采用DA控制，DA選用16位寬高精度DA器件，保證VCO控制精 ·度。載波相位鎖定后，通過模擬混頻去掉載波，恢復(fù)解調(diào)數(shù)據(jù)。載波鎖頻環(huán)和載波鎖相環(huán)中的碼跟蹤環(huán)路濾波器33參數(shù)決定了抗頻偏性能及載波相位跟蹤精度。本定位與測距接收機(jī)有6個(gè)天線，其中I個(gè)為主天線，六路信號通過六選一的天線選擇開關(guān)I選擇一路進(jìn)行處理，處理包括計(jì)算載波的相位，計(jì)算相關(guān)峰的時(shí)間(相對于統(tǒng)一的同步脈沖)，以及解調(diào)出數(shù)據(jù)。當(dāng)接收機(jī)完成碼和載波同步后，6個(gè)天線按一定時(shí)序輪流切換，分時(shí)工作。其中主天線工作期間碼和載波同步電路工作，繼續(xù)跟蹤碼和載波相位，在另外5個(gè)天線工作時(shí)隙內(nèi)對載波相位的值進(jìn)行測量，載波相位值的計(jì)算在FPGA65內(nèi)用CORDIC算法模塊完成，CORDIC算法進(jìn)行IQ幅度到角度的計(jì)算，在載波相位值的計(jì)算中要消除載波相位O- π模糊度的影響。載波相位測量值經(jīng)由讀寫總線41輸出到處理器進(jìn)行讀取和處理，從而計(jì)算出發(fā)射機(jī)的方位。從上所述，本實(shí)用新型的定位與測距接收機(jī)具有集成度高；抗干擾性好；配合相應(yīng)發(fā)射機(jī)可提供精確定位與測距；體積小、重量輕；測距范圍大、聞穩(wěn)定性、聞精度等諸多優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1.定位與測距接收機(jī)，其特征在于由電源、接收通道模塊(62)、數(shù)字處理模塊(63)、本振模塊(64 )構(gòu)成；接收通道模塊(62 )的天線(60 )連接天線選擇開關(guān)(I)的輸入端，后者的輸出端串接低噪聲放大器(2)、帶通濾波器(3)、變壓器(61)后分成兩路輸出，分別輸出射頻信號進(jìn)入數(shù)字處理模塊(62)的差分放大器(5)之兩個(gè)輸入端,差分放大器(5)的一個(gè)輸出端并聯(lián)混頻器一(6)的一個(gè)輸入端、混頻器二(8)的一個(gè)輸入端,其另一個(gè)輸出端并聯(lián)混頻器一(6)的另一個(gè)輸入端、混頻器二(8)的另一個(gè)輸入端；90度移相器(7)分別連接混頻器一(6)、混頻器二(8)和放大器二(10);天線(60)的數(shù)量為6個(gè)，天線選擇開關(guān)(I)的輸入端連接6天線切換控制器(56)的輸出端； 混頻器一(6)的輸出端連接放大器一(9)的輸入端,后者的輸出端串接低通濾波器一(14)后與可變增益放大器一(16)的一個(gè)輸入端相連接，后者的輸出端串接低通濾波器三 (18)后與AD米樣器(22)的一個(gè)輸入端相連接； 混頻器二(8)的輸出端連接放大器三(11)的輸入端，后者的輸出端串接低通濾波器二(15)后與可變增益放大器二(17)的一個(gè)輸入端相連接，后者的輸出端串接低通濾波器四(19)后與AD米樣器(22)的另一個(gè)輸入端相連接； AD米樣器(22)的一個(gè)輸出端并聯(lián)濾波器一(23)的一個(gè)輸入端、混頻器三(42)的一個(gè)輸入端、混頻器五(44)的一個(gè)輸入端和混頻器七(46)的一個(gè)輸入端； AD采樣器(22)的另一個(gè)輸出端并聯(lián)濾波器一(23)的另一個(gè)輸入端、混頻器四(43)的一個(gè)輸入端、混頻器六(45)的一個(gè)輸入端和混頻器八(47)的一個(gè)輸入端； 濾波器一(23)的輸出端連接AGC控制器(24)的輸入端，后者的輸出端并聯(lián)可變增益放大器一(16)的另一個(gè)輸入端和可變增益放大器二(17)的另一個(gè)輸入端； 混頻器三(42)和混頻器四(43)的輸出端分別連接濾波器二(25)的一個(gè)輸入端，濾波器二(25)的輸出端連接降米樣器一(26)的輸入端,后者的輸出端并聯(lián)鑒相器(31)的一個(gè)輸入端和碼捕獲器(32)的一個(gè)輸入端； 混頻器五(44)和混頻器六(45)的輸出端分別連接濾波器三(27)的一個(gè)輸入端，濾波器三(27)的輸出端連接降采樣器二(28)的輸入端，后者的輸出端并聯(lián)鑒相器(31)的另一個(gè)輸入端和碼捕獲器(32)的另一個(gè)輸入端； 混頻器七(46)的輸出端連接降采樣器三(29)的輸入端，后者的輸出端并聯(lián)載波頻率及相位跟蹤器(38 )的一個(gè)輸入端、載波相位測量器(39 )的一個(gè)輸入端、數(shù)據(jù)解調(diào)器(40 )的一個(gè)輸入端；混頻器八(47)的輸出端連接降采樣器四(30)的輸入端，后者的輸出端并聯(lián)載波頻率及相位跟蹤器(38)的另一個(gè)輸入端、載波相位測量器(39)的另一個(gè)輸入端、數(shù)據(jù)解調(diào)器(40)的另一個(gè)輸入端；載波頻率及相位跟蹤器(38)的輸出端與本振模塊(64)的信號源(50)之輸入端相連接；載波相位測量器(39)的第三個(gè)輸入端、數(shù)據(jù)解調(diào)器(40)的第三個(gè)輸入端均與讀寫總線(41)相連接； 鑒相器(31)的輸出端串接碼跟蹤環(huán)路濾波器(33)后與數(shù)控振蕩器NCO (34)的一個(gè)輸入端相連接；碼捕獲器(32)的輸出端與數(shù)控振蕩器NCO (34)的另一個(gè)輸入端相連接；數(shù)控振蕩器NCO (34)的超前碼輸出端(35)并聯(lián)混頻器四(43)的另一個(gè)輸入端、混頻器三(42 )的另一個(gè)輸入端；其滯后碼輸出端(36 )并聯(lián)混頻器六(45 )的另一個(gè)輸入端、混頻器五(44)的另一個(gè)輸入端；其對準(zhǔn)碼輸出端(37)并聯(lián)混頻器八(47)的另一個(gè)輸入端、混頻器七(46)的另一個(gè)輸入端； 信號源(50)的輸出端與鎖相環(huán)(51)的輸入端相連接,鎖相環(huán)(51)的一個(gè)輸出端串接低通濾波器五(52)后與壓控振蕩器VCO (53)的一個(gè)輸入 端相連接,其另一個(gè)輸出端與壓控振蕩器VCO (53)的另一個(gè)輸入端相連接，壓控振蕩器VCO (53)的輸出端與數(shù)字處理模塊(63)的放大器二(10)之輸入端相連接，壓控振蕩器VCO (53)的頻率為60MHz。
專利摘要本實(shí)用新型的定位與測距接收機(jī)，涉及電子通信技術(shù)領(lǐng)域，旨在解決現(xiàn)有產(chǎn)品中存在的體積大、測距范圍小、精度差等技術(shù)問題。本實(shí)用新型的定位與測距接收機(jī)，由電源、接收通道模塊(62)、數(shù)字處理模塊(63)、本振模塊(64)構(gòu)成。本實(shí)用新型適用于需要進(jìn)行室內(nèi)精確定位與測距的電子通信工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號H04W64/00GK202759439SQ20122027924
公開日2013年2月27日 申請日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月14日
發(fā)明者張文生, 徐克興, 申江, 姚華 申請人:成都九洲迪飛科技有限責(zé)任公司