基于八元天線陣列的gnss抗干擾接收機(jī)射頻前端裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種基于八元天線陣列的GNSS抗干擾接收機(jī)射頻前端裝置，包括本振模塊和八個(gè)信號(hào)處理單元，八個(gè)信號(hào)處理單元分別包括依次連接的低噪聲放大器(101)、射頻濾波放大單元(102)、下混頻器(103)、中頻濾波器(104)、中頻放大器(105)和自動(dòng)增益控制放大器(106)，射頻濾波放大單元(102)包括依次連接的第一級(jí)射頻濾波器(1021)、射頻放大器(1022)和第二級(jí)射頻濾波器(1023)，本振模塊與下混頻器(103)連接。本實(shí)用新型具有體積小、功耗低、集成度高、接收信噪比高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】基于八元天線陣列的GNSS抗干擾接收機(jī)射頻前端裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及無(wú)線通信和衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，具體涉及一種基于八元天線陣列的GNSS抗干擾接收機(jī)射頻前端裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GlobalNavigation Satellite System)簡(jiǎn)稱GNSS,它包括全球的、區(qū)域的和增強(qiáng)的所有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，如中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、美國(guó)的GPS(GlobalPositioning System)、俄羅斯的Glonass (格洛納斯)系統(tǒng)、歐洲的Galileo (伽利略)系統(tǒng)等。以應(yīng)用最廣泛的GPS為例，GPS信號(hào)由于功率過(guò)低，從遙遠(yuǎn)衛(wèi)星發(fā)射下來(lái)，到接收機(jī)的天線接收端信號(hào)功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于噪聲功率，很容易受到各種有意或無(wú)意的干擾，這會(huì)嚴(yán)重影響GPS接收機(jī)性能。因?yàn)镚PS所帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)效益和軍事價(jià)值，不管是在發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家都對(duì)GPS有很大的關(guān)注，GPS產(chǎn)業(yè)目前都呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。GPS在全球范圍內(nèi)的認(rèn)可和普遍應(yīng)用使得人們對(duì)其在干擾環(huán)境下的完好性愈加關(guān)注，如何提高GPS抗干擾的性能，滿足GPS在民用和軍事方面的應(yīng)用需求，尤其是在軍事上的用途是一個(gè)很有意義而且很重要的課題，同時(shí)對(duì)GPS抗干擾的研究同樣也適用于我國(guó)正在組建的北斗二代，為今后的北斗抗干擾提供技術(shù)儲(chǔ)備。
[0003]目前還比較少見(jiàn)針對(duì)八元天線陣列，可以兼容處理GPS LI和北斗BI信號(hào)并且輸出中頻信號(hào)功率自適應(yīng)調(diào)整的抗干擾接收機(jī)射頻前端裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于八元天線陣列的GNSS抗干擾接收機(jī)射頻前端裝置。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為一種基于八元天線陣列的GNSS抗干擾接收機(jī)射頻前端裝置，包括本振模塊和八個(gè)信號(hào)處理單元，
[0006]八個(gè)信號(hào)處理單元分別包括依次連接的低噪聲放大器101、射頻濾波放大單元102、下混頻器103、中頻濾波器104、中頻放大器105和自動(dòng)增益控制放大器106，射頻濾波放大單元102包括依次連接的第一級(jí)射頻濾波器1021、射頻放大器1022和第二級(jí)射頻濾波器1023，本振模塊與下混頻器103連接。
[0007]而且，本振模塊包括頻點(diǎn)切換單元201、單片機(jī)202、本振發(fā)生器203、八功分器205和基準(zhǔn)頻率單元204，頻點(diǎn)切換單元201與單片機(jī)202相連，單片機(jī)202與本振發(fā)生器203相連，基準(zhǔn)頻率單元204與本振發(fā)生器203相連，本振發(fā)生器203與八功分器205相連；
[0008]頻點(diǎn)切換單元201輸出標(biāo)志位到單片機(jī)202，單片機(jī)202輸出相應(yīng)控制信號(hào)到本振發(fā)生器203，本振發(fā)生器203輸出的相應(yīng)1525.42MHz或1511.098MHz的本振信號(hào)到八功分器205，八功分器205的八路輸出分別與八個(gè)信號(hào)處理單元中的下混頻器103相連接。
[0009]而且，所述八功分器205由7片BP2G1+ 二功分器芯片級(jí)聯(lián)構(gòu)成，單片機(jī)202采用C8051F410芯片，本振發(fā)生器203采用Si4133頻率綜合器芯片，基準(zhǔn)頻率單元204采用IOMHz晶振。
[0010]而且，所述低噪聲放大器101采用工作頻率為1.56取-1.66取、固定增益為21(18的MAAM12021芯片，第一級(jí)射頻濾波器1021和第二級(jí)射頻濾波器1023采用中心頻率1568MHz、通帶帶寬18.322MHz的TA1584A芯片，射頻放大器1022采用固定增益19dB的HMC478ST89芯片，下混頻器103采用MAX2682芯片，中頻濾波器104采用中心頻率50MHz、IdB通帶帶寬5.77MHz的TB0281A芯片，中頻放大器105采用固定增益19dB的MSA-0611芯片，自動(dòng)增益控制放大器106采用AD8347芯片。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:
[0012]1.本實(shí)用新型能處理八元天線陣列輸入的GPS LI信號(hào)或北斗BI信號(hào)，同時(shí)輸出八路GPS LI頻點(diǎn)的中頻信號(hào)或北斗BI頻點(diǎn)的中頻信號(hào)。
[0013]2.本實(shí)用新型最終輸出的中頻信號(hào)功率大小可以根據(jù)天線輸入信號(hào)功率大小自適應(yīng)調(diào)整保證最終輸出穩(wěn)定，可以很好地滿足后級(jí)接收機(jī)AD采樣的需要。
[0014]3.本實(shí)用新型具有體積小、功耗低、集成度高、接收信噪比高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的系統(tǒng)整體框圖。
[0016]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的本振模塊框圖。
[0017]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的八功分器構(gòu)成框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的最佳實(shí)施方案作進(jìn)一步的詳細(xì)的描述。
[0019]如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例包括本振模塊和八個(gè)信號(hào)處理單元，八個(gè)信號(hào)處理單元結(jié)構(gòu)相同，分別包括依次連接的低噪聲放大器101、射頻濾波放大單元102、下混頻器103、中頻濾波器104、中頻放大器105、自動(dòng)增益控制放大器106，射頻濾波放大單元102包括依次連接的第一級(jí)射頻濾波器1021、射頻放大器1022和第二級(jí)射頻濾波器1023，本振模塊與下混頻器103連接，本領(lǐng)域通常將射頻簡(jiǎn)稱RF，中頻簡(jiǎn)稱IF，自動(dòng)增益控制放大器簡(jiǎn)稱AGC放大器。
[0020]本振模塊包括單片機(jī)202、本振發(fā)生器203、八功分器205、頻點(diǎn)切換單元201和基準(zhǔn)頻率單元204，頻點(diǎn)切換單元201與單片機(jī)202相連，單片機(jī)202與本振發(fā)生器203相連，基準(zhǔn)頻率單元204與本振發(fā)生器203相連，本振發(fā)生器203與八功分器205相連。其中本振發(fā)生器203可以輸出兩種本振頻點(diǎn)，分別為1525.42MHz和1511.098MHz，對(duì)應(yīng)GPS LI和北斗BI。頻點(diǎn)切換單元201的開(kāi)關(guān)信息輸入單片機(jī)202，單片機(jī)202輸出相應(yīng)控制信號(hào)到本振發(fā)生器203，本振發(fā)生器203輸出相應(yīng)頻點(diǎn)的本振信號(hào)。本振發(fā)生器203輸出的本振信號(hào)經(jīng)過(guò)八功分器205分為八路輸出信號(hào)L01、L02、L03、L04、L05、L06、L07、L08，分別與八個(gè)信號(hào)處理單元中的下混頻器103相連接，八個(gè)信號(hào)處理單元分別得到相應(yīng)中頻輸出1、2、3、
4、5、6、7、8。
[0021]本實(shí)用新型共八個(gè)信號(hào)處理單元，八個(gè)信號(hào)處理單元的原理和結(jié)構(gòu)相同，以下簡(jiǎn)要說(shuō)明每路信號(hào)處理單元接收信號(hào)工作過(guò)程原理供實(shí)施參考:[0022]天線的信號(hào)最先進(jìn)入低噪聲放大器101，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大的同時(shí)保證系統(tǒng)的整體噪聲系數(shù)不至于過(guò)大。低噪聲放大器101的輸出信號(hào)先通過(guò)第一級(jí)射頻濾波器1021，抑制帶外噪聲和干擾，然后經(jīng)過(guò)一級(jí)射頻放大器1022將信號(hào)適當(dāng)放大，放大之后的信號(hào)再通過(guò)第二級(jí)射頻濾波器1023以進(jìn)一步抑制噪聲和干擾并提高對(duì)鏡像頻率的抑制。此處兩級(jí)射頻濾波器的中心頻點(diǎn)及帶寬保證該路即可以通過(guò)GPS LI頻點(diǎn)的信號(hào)，也可以通過(guò)北斗BI頻點(diǎn)的信號(hào)。第二級(jí)射頻濾波器1023的輸出送入到下混頻器103進(jìn)行下變頻產(chǎn)生頻率較低的中頻信號(hào)，下混頻器103的本振信號(hào)由本振模塊提供。下混頻器103輸出的中頻信號(hào)進(jìn)入中頻濾波器104，濾除帶外無(wú)用的干擾信號(hào)。然后中頻濾波器104的輸出信號(hào)輸入到中頻放大器105進(jìn)行放大，最后信號(hào)送入自動(dòng)增益控制放大器106，自動(dòng)增益控制放大器106根據(jù)上一級(jí)輸入信號(hào)功率大小自適應(yīng)調(diào)整該級(jí)增益，保證最終輸出的中頻信號(hào)功率保持在一個(gè)合適的穩(wěn)定的大小。
[0023]實(shí)施例中，所述低噪聲放大器101采用工作頻率為1.5GHZ-1.6GHZ、固定增益為21dB的MAAM12021芯片，第一級(jí)射頻濾波器1021和第二級(jí)射頻濾波器1023采用中心頻率1568MHz、通帶帶寬18.322MHz的TA1584A芯片，射頻放大器1022采用固定增益19dB的HMC478ST89芯片，下混頻器103采用MAX2682芯片，中頻濾波器104采用中心頻率50MHz、IdB通帶帶寬5.77MHz的TB0281A芯片，中頻放大器105采用固定增益19dB的MSA-0611芯片，AGC模塊采用AD8347芯片。本實(shí)用新型使用低噪聲放大器芯片MAAM12021來(lái)放大每一路天線輸入的微弱衛(wèi)星信號(hào)，八元天線陣列一般采用GNSS天線，如圖1中GNSS天線1、
2、3、4、5、6、7、8分別接入本實(shí)用新型所提供前端裝置的八個(gè)信號(hào)處理單元中低噪聲放大器101。經(jīng)過(guò)低噪聲放大器101放大輸出的信號(hào)再通過(guò)中心頻率1568MHz、通帶帶寬18.322MHz的第一級(jí)射頻濾波器芯片TA1584A允許帶內(nèi)信號(hào)通過(guò)，S卩1525.42MHz (GPS LI模式)和1511.098MHz (北斗BI模式)的信號(hào)都能通過(guò)，抑制帶外的噪聲和干擾。第一級(jí)射頻濾波器芯片TA1584A的輸出送入到固定增益19dB的射頻放大器芯片HMC478ST89構(gòu)成進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)輸入到第二級(jí)射頻濾波器芯片TA1584A，進(jìn)一步抑制帶外噪聲和干擾并提高鏡頻抑制能力。第二級(jí)射頻濾波器TA1584A輸出后的信號(hào)進(jìn)入下混頻器芯片MAX2682，輸入MAX2682的本振信號(hào)為1525.42MHz (GPS LI模式)或1511.098MHz (北斗BI模式)，混頻后中頻輸出為50MHz。混頻輸出的中頻信號(hào)通過(guò)中心頻率50MHz、IdB通帶帶寬5.77MHz的中頻濾波器芯片TB0281A濾除中頻帶外干擾，然后信號(hào)進(jìn)入一級(jí)19dB固定增益的中頻放大器芯片MSA-0611，最后MSA-0611輸出的信號(hào)進(jìn)入自動(dòng)增益控制放大器芯片AD8347，AGC模塊的增益大小由上一級(jí)輸入信號(hào)大小決定，上一級(jí)輸入信號(hào)越大，AGC模塊增益相對(duì)越?。簧弦患?jí)輸入信號(hào)越小，AGC模塊增益相對(duì)越大。這樣可以保證最終輸出的中頻信號(hào)功率保持在一個(gè)合適的穩(wěn)定的大小。
[0024]如圖2所示，實(shí)施例的本振模塊包括C8051F410實(shí)現(xiàn)的單片機(jī)202、由頻率綜合器芯片Si4133構(gòu)成的本振發(fā)生器203、由二功分器BP2G1+構(gòu)成的八功分器205、頻點(diǎn)切換單元201和基準(zhǔn)頻率單元204，頻點(diǎn)切換單元201與單片機(jī)202相連，基準(zhǔn)頻率單元204與本振發(fā)生器203相連。其中本振發(fā)生器203可以產(chǎn)生兩種本振頻點(diǎn)，分別為1525.42MHz和1511.098MHz，對(duì)應(yīng)GPS LI信號(hào)和北斗BI信號(hào)通過(guò)混頻器下變頻到50MHz所需要的本振信號(hào)。頻點(diǎn)切換單元201可采用開(kāi)關(guān)電路實(shí)現(xiàn)，根據(jù)應(yīng)用的需要，本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過(guò)操作頻點(diǎn)切換單元201產(chǎn)生相應(yīng)標(biāo)志位，I代表選用GPS LI模式，0代表選用北斗BI模式。標(biāo)志位輸入到單片機(jī)202，單片機(jī)202輸出控制信號(hào)到Si4133，Si4133產(chǎn)生相應(yīng)頻點(diǎn)的本振信號(hào)。本振發(fā)生器203產(chǎn)生的本振信號(hào)經(jīng)過(guò)八功分器205分為八路，分別與八個(gè)信號(hào)處理單元中的下混頻器103相連接。本振模塊所需的基準(zhǔn)頻率為IOMHz，基準(zhǔn)頻率單元204采用IOMHz晶振實(shí)現(xiàn)提供。
[0025]如圖3所示，實(shí)施例的八功分器205由7片BP2G1+ 二功分器芯片構(gòu)成，輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)第一片BP2G1+后被功分為兩路，接著兩路輸出分別輸入到兩片BP2G1+被分為四路，最后四路輸出信號(hào)分別被送入4片BP2G1+被功分為八路輸出信號(hào)LOl、L02、L03、L04、L05、L06、L07、L08。
[0026]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所做的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，便于該【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本實(shí)用新型，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的揭示，對(duì)本實(shí)用新型做出的簡(jiǎn)單改進(jìn)都應(yīng)該在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于八元天線陣列的GNSS抗干擾接收機(jī)射頻前端裝置，其特征在于:包括本振模塊和八個(gè)信號(hào)處理單元， 八個(gè)信號(hào)處理單元分別包括依次連接的低噪聲放大器(101)、射頻濾波放大單元(102)、下混頻器(103)、中頻濾波器(104)、中頻放大器(105)和自動(dòng)增益控制放大器(106)，射頻濾波放大單元(102)包括依次連接的第一級(jí)射頻濾波器(1021)、射頻放大器(1022)和第二級(jí)射頻濾波器(1023)，本振模塊與下混頻器(103)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于八元天線陣列的GNSS抗干擾接收機(jī)射頻前端裝置，其特征在于:本振模塊包括頻點(diǎn)切換單元(201)、單片機(jī)(202)、本振發(fā)生器(203)、八功分器(205)和基準(zhǔn)頻率單元(204)，頻點(diǎn)切換單元(201)與單片機(jī)(202)相連，單片機(jī)(202)與本振發(fā)生器(203)相連，基準(zhǔn)頻率單元(204)與本振發(fā)生器(203)相連，本振發(fā)生器(203)與八功分器(205)相連； 頻點(diǎn)切換單元(201)輸出標(biāo)志位到單片機(jī)(202)，單片機(jī)(202)輸出相應(yīng)控制信號(hào)到本振發(fā)生器(203)，本振發(fā)生器(203)輸出相應(yīng)1525.42MHz或1511.098MHz的本振信號(hào)到八功分器(205)，八功分器(205)的八路輸出分別與八個(gè)信號(hào)處理單元中的下混頻器(103)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于八元天線陣列的GNSS抗干擾接收機(jī)射頻前端裝置，其特征在于:所述八功分器(205)由7片BP2G1+ 二功分器芯片級(jí)聯(lián)構(gòu)成，單片機(jī)(202)采用C8051F410芯片，本振發(fā)生器(203)采用Si4133頻率綜合器芯片，基準(zhǔn)頻率單元(204)采用IOMHz晶振。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述基于八元天線陣列的GNSS抗干擾接收機(jī)射頻前端裝置，其特征在于:所述低噪聲放大器(101)采用工作頻率為1.5GHZ-1.6GHZ、固定增益為21dB的MAAM12021芯片，第一級(jí)射頻濾波器(1021)和第二級(jí)射頻濾波器(1023)采用中心頻率1568MHz、通帶帶寬18.322MHz的TA1584A芯片，射頻放大器(1022)采用固定增益19dB的HMC478ST89芯片，下混頻器(103)采用MAX2682芯片，中頻濾波器(104)采用中心頻率50MHz、ldB通帶帶寬5.77MHz的TB0281A芯片，中頻放大器(105)采用固定增益19dB的MSA-0611芯片，自動(dòng)增益控制放大器(106)采用AD8347芯片。
【文檔編號(hào)】H04B1/10GK203554424SQ201320757444
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】鄭建生, 吳越, 孫健興, 劉鄭 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)