Gnss雙系統衛星導航接收機的下變頻單元的製作方法
2023-10-31 12:56:37
Gnss雙系統衛星導航接收機的下變頻單元的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元，包括數路GNSS下變頻通道以及本振信號產生電路，所述GNSS下變頻通道包括混頻器及一個雙通道濾波器，所述混頻器用於將接收的GPS信號、Glonass信號下變頻後得到的GPS中頻信號、Glonass中頻信號，所述雙通道濾波器的兩個通帶帶寬分別選通GPS、Glonass信號下變頻後的中頻信號，所述本振信號產生電路用於為每一路GNSS下變頻通道提供特定頻率的本振信號。本實用新型採用GPS和Glonass共用下變頻射頻通道，為整機減少了四個下變頻通道，節約了一半的AD採樣信號和FPGA處理晶片的資源，節約了體積和功耗。
【專利說明】GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬於衛星導航領域，具體應用於導航接收機中，尤其是用於GPS、 Glonass雙系統衛星導航接收機，具體涉及一種GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單 J Li 〇
【背景技術】
[0002] GNSS 的全稱是全球導航衛星系統（Global Navigation Satellite System), 它是泛指所有的衛星導航系統，包括全球的、區域的和增強的，如美國的GPS、俄羅斯的 Glonass、歐洲的Galileo、中國的北鬥衛星導航系統，以及相關的增強系統，如美國的WAAS (廣域增強系統)、歐洲的EGN0S (歐洲靜地導航重疊系統）和日本的MSAS (多功能運輸衛星 增強系統）等，還涵蓋在建和以後要建設的其他衛星導航系統。
[0003] 常用的衛星導航接收機天線為固定方向圖天線，它不考慮衛星的方位，在接收來 自空中的所有導航信號的同時，也接收其覆蓋頻段的所有幹擾信號，當幹擾強度超過接收 機的容忍限度時，將嚴重影響接收機性能，使其設計功能無法實現。自適應調零天線又叫做 自適應可控方向圖天線，在實際工作中，其陣列單元的物理位置是固定的，它通過陣列信號 處理，在空域中分辨出千擾信號的來向，自適應地改變天線的方向圖，當幹擾信號和有用信 號來向不同時，將零陷方向對準千擾信號，充分抑制幹擾，提高信幹噪比。
[0004] 自適應抗千擾調零處理系統主要由天線陣面、信道、自適應處理模塊和電源模塊 四部分組成。它採用包括多個陣元的天線陣，陣中各天線單元經各自通道混頻、中放、中頻 採樣後與一個自適應數位訊號處理器相聯，信號處理器對從各天線通道送過來的信號進行 處理後，對各陣元接收的信號進行相應的幅度增益和相移的加權調節，從而在總的天線陣 的方向圖中產生對著幹擾源方向的零點，以抑制或降低幹擾的性能。最後將抑制幹擾後的 合成信號輸出，送入後端的導航定位處理機。
[0005] 傳統的設計方案是每個系統採用一個調零天線處理器，即GPS和Glonass同時需 要抗幹擾時，則分別獨立兩套自適應調零天線體系，獨立工作。四陣元抗幹擾天線設計，則 即分別接收四陣元有源天線收到的GPS信號和Glonass進行下變頻處理，隨後分別進行AD 採樣送給FPGA晶片進行抗千擾處理。具體框圖如圖1所示。對於兩個系統而言，每個四陣 元調零天線需要採用四個下變頻通道，兩個系統則需要八個下變頻通道。後端AD採樣晶片 個數和FPGA處理晶片的資源也隨之加大。這種設計方案存在的缺陷包括功耗大，體積大， 無法適應小尺寸需求。 實用新型內容
[0006] 本實用新型所要解決的技術問題是提供一種GNSS雙系統衛星導航接收機的下變 頻單元，該GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元主要克服了現有技術中分別接收GPS 信號和Glonass信號進行下變頻處理帶來的功耗大，尺寸體積大以及帶來的後續處理資源 使用多等技術問題。
[0007] 本實用新型公開的GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元，包括數路GNSS下 變頻通道以及本振信號產生電路，所述GNSS下變頻通道包括混頻器及一個第二濾波單元， 所述混頻器的兩個輸入埠分別作為GNSS下變頻通道的信號輸入埠接收GNSS有源天線 模塊的輸出信號以及作為本振信號輸入埠接本振信號，所述混頻器用於將接收的GPS信 號、Glonass信號下變頻後得到的GPS中頻信號、Glonass中頻信號，所述第二濾波單元包 含兩個通帶分別選通GPS、Glonass信號下變頻後的中頻信號，第二濾波單元的濾波輸出作 為下變頻單元的輸出連接後續的信號處理模塊，所述本振信號產生電路用於為每一路GNSS 下變頻通道提供特定頻率的本振信號。
[0008] GPS、GLonas信號的頻帶範圍分別為1 575. 42M = L023Vi與1602M-1610MHZ，採用頻率為1523MHz的本振信號時，下變頻後的中頻信號的頻 帶範圍為52. 42M ri,〇23M和79M-87MHz，第二濾波單元即選通上述兩個頻帶範圍濾除帶外 千擾。
[0009] 整個處理過程，利用了 GPS和Glonass信號頻帶相鄰較近的特點，通過設計加入雙 通道濾波器的，使得GPS和Glonass互不影響，送給AD採樣晶片和FPGA抗幹擾晶片，本實 用新型通過採用上述技術方案中GPS和Glonass共用下變頻射頻通道的方式，對於整個接 收機系統而言，整個減少了四個下變頻通道,節約了一半的AD採樣信號和FPGA處理晶片的 資源，節約了體積和功耗。
[0010] 而且上述技術方案本身不同於以往的二次變頻方式，採用了僅一個混頻器變頻的 一次變頻方式以及後續配套的濾波放大電路，縮小了晶片體積，大大降低了功耗，特別適合 於微型接收機使用。
[0011] 進一步的，所述本振信號產生電路包括溫補晶振、頻率源、功分器，所述溫補晶振 產生的時鐘信號經過頻率源產生得到頻率為i 523MHz的原始本振信號，原始本振信號通過 功分器分出多路本振信號分別為每一路GNSS下變頻通道的混頻器提供本振信號。
[0012] 進一步的，所述混頻器採用型號為AD5365晶片。上述型號為AD公司現有晶片型 號，其具體電路組成及應用方式記載於文獻AD53 65晶片應用手冊。
[0013] 進一步的，所述第二濾波單元為雙通道濾波器，所述第二濾波單元的輸入端包括 雙通濾波第一輸入線、所述雙通道濾波器的輸出端包括雙通濾波第一輸出線，
[0014] 所述雙通濾波第一輸入線與雙通濾波第一輸出線之間連接有依次串聯的雙通濾 波第一支路、雙通濾波第二支路、雙通濾波第三支路、雙通濾波第四支路、雙通濾波第五支 路，
[0015] 雙通濾波第一支路與雙通濾波第一輸入線的接點與地線之間連接有雙通濾波第 六支路，雙通濾波第一支路與雙通濾波第二支路之間的接點與地線之間連接有雙通濾波第 七支路，雙通濾波第二支路與雙通濾波第三支路之間的接點與地線之間連接有雙通濾波第 八支路，雙通濾波第三支路與雙通濾波第四支路之間的接點與地線之間連接有雙通濾波第 九支路，雙通濾波第四支路與雙通濾波第五支路之間的接點與地線之間連接有雙通濾波第 十支路，
[0016] 所述雙通濾波第一支路包括串聯的第一電感與第一電容，所述雙通濾波第二支路 包括串聯的第二電容和第二電感，所述雙通濾波第三支路包括並聯的第三電容與第三電 感，所述雙通濾波第四支路包括並聯的第四電容與第四電感，所述雙通濾波第五支路包括 並聯的第五電容與第五電感，所述雙通濾波第六支路包括並聯的第六電容與第六電感，所 述雙通濾波第七支路包括並聯的第七電容與第七電感，所述雙通濾波第八支路包括並聯的 第八電容與第八電感，所述雙通濾波第九支路包括串聯的第九電容與第九電感，所述雙通 濾波第十支路包括串聯的第十電容與第十電感。
[0017] 此為優選的第二濾波單元技術方案，元器件選用方便，電路結構設計合理有利於 控制兩個帶寬的濾波，濾波效果好。
[0018] 進一步的，雙通濾波第一輸入線與地線之間的特性阻抗為50歐姆，雙通濾波第一 輸出線與地線之間的特性阻抗為50歐姆，所述第一電感的電感值為270nH，所述第一電容 的電容值為20pF，所述第二電感的電感值為270nH，所述第二電容的電容值為20pF，所述第 三電感的電感值為24nH，所述第三電容的電容值為270pF，所述第四電感的電感值為75nH, 所述第四電容的電容值為82pF，所述第五電感的電感值為24nH，所述第五電容的電容值為 270pF，所述第六電感的電感值為60nH，所述第六電容的電容值為160 PF，所述第七電感的 電感值為36nH，所述第七電容的電容值為160pF，所述第八電感的電感值為60nH，所述第八 電容的電容值為91pF，所述第九電感的電感值為240nH，所述第九電容的電容值為24pF，所 述第十電感的電感值為240nH，所述第十電容的電容值為24pF。
[0019] 上述取值為優選的取值方式，各元件的取值允許有一定的偏差，電感偏差最大允 許在5%的誤差範圍內，電容偏差最大允許在2%的誤差範圍內，上述優選的取值使得電路濾 波效果好。
[0020] 進一步的，還包括第一濾波單元，所述第一濾波單元的通路帶寬包含了 GPS、 Glonass信號下變頻後的中頻信號的頻帶範圍。GPS、GLonas信號的頻帶範圍分別為 I575· 4^:::10231?與l6〇2M-l610MHz,採用頻率為l523MHz的本振信號時，下變頻後的中 頻信號的頻帶範圍為52· 42Mil:,〇23震和79M-87MHZ,故帶通濾波器的通帶範圍至少包括 (52. 42-1. 〇23) MHz 至 87MHz 的頻帶範圍。
[0021] 進一步的，所述第一濾波單元為帶通濾波器，其所述第一濾波單元的輸入端包括 帶通濾波第一輸入線，所述第一濾波單元的輸出端包括帶通濾波第一輸出線，
[0022]所述帶通濾波第一輸入線與帶通濾波第一輸出線之間連接有依次串聯的帶通濾 波第一支路、帶通濾波第二支路，帶通濾波第一支路與帶通濾波第一輸入線的接點與地線 之間連接有帶通濾波第三支路，帶通濾波第一支路與帶通濾波第二支路的接點與地線之間 連接有帶通濾波第四支路，帶通濾波第二支路與帶通濾波第一輸出線的接點與地線之間連 接有帶通濾波第五支路，
[0023]所述帶通濾波第一支路包括串聯的第十一電感與第十一電容，所述帶通濾波第二 支路包括串聯的第十二電感與第十二電容，所述帶通濾波第三支路包括並聯的第十三電感 與第十三電容，所述帶通濾波第四支路包括並聯的第十四電感與第十四電容，所述帶通濾 波弟五支路包括並聯的第十五電感與第十五電容，
[0024]帶通濾波第一輸入線與地線之間的特性阻抗為5〇歐姆，帶通濾波第一輸出線與 地線之間的特性阻抗為5〇歐姆，所述第^一電感的電感值為270nH，所述第i^一電容的電 容值為20pF，所述第十二電感的電感值為 270nH，所述第十二電容的電容值為2〇pF，所述第 十三電感的電感值為56nH，所述第十三電容的電容值為100PF，所述第十四電感的電感值 為36nH，所述第十四電容的電容值為160pF，所述第十五電感的電感值為56nH,所述第十五 電容的電容值為l〇〇pF。
[0025] 此為優選的第一濾波單元電路結構及取值，元器件選用方便，電路結構設計合理 有利於控制兩個帶寬的濾波，各元件的取值允許有一定的偏差，電感偏差最大允許在5%的 誤差範圍內，電容偏差最大允許在2%的誤差範圍內，上述優選的取值保證電路濾波效果最 佳。
[0026] 進一步的，所述GNSS下變頻通道中還包括第一中頻放大器、第二中頻放大器，所 述第一中頻放大器採用晶片型號為AD5531的放大器，所述第二中頻放大器採用晶片型號 為AD8352的放大器。以上型號均為AD公司現有晶片型號，其具體電路組成及應用方式記 載於文獻AD5531晶片應用手冊和文獻AD8352晶片應用手冊中。所述第一中頻放大器用於 第一級放大，放大混頻器的輸出，所述第二中頻放大器用於第二級放大，放大帶通濾波器的 輸出。
[0027] 進一步的，電路板上設置每一下變頻通道的區域外均設置有用於隔離的金屬腔 體。由於小尺寸設計的情況下，下變頻通道之間的會存在相當的電氣耦合情況，
[0028] 現將每個通道的器件裝在一個獨立的腔體內，以避免通道間的相互幹擾，達到一 定的隔離效果。
[0029] 進一步，所述下變頻通道的數量優選為四個。下變頻通道的數量為四個為優選的 常用設計，具有保證兼容性更好的配合後續晶片連續工作等有益效果。
[0030] 上述各個單元之間輸入端與輸出端之間的連接方式為SMA接插件連接以保證標 準化、小型化、低損耗、低失真。
[0031] GPS信號的中心頻率為I575· 52M，帶寬為2M，Glonass信號中心頻率為1602M，帶寬 為8M。GNSS有源天線同時接收GPS、Glonass的衛星導航信號並進行濾波放大。隨後，對收 到的GPS和Glonass信號同時進行下邊頻處理，為減少噪聲影響，不產生頻譜混疊，對GNSS 信號採用雙通道濾波器，分別濾出有用的GPS和Glonass信號。隨後送給信號處理板進行 抗幹擾處理。
[0032] 整個處理過程，利用了 GPS和Glonass信號頻帶相鄰較近的特點，通過設計加入雙 通道濾波器的，使得GPS和Glonass互不影響，送給AD採樣晶片和FPGA抗幹擾晶片，本實 用新型通過採用上述技術方案中GPS和Glonass共用下變頻射頻通道的方式，對於整個接 收機系統而言，整個減少了四個下變頻通道，節約了 一半的AD採樣信號和FPGA處理晶片的 資源，節約了體積和功耗。
[0033] 而且上述技術方案本身不同於以往的二次變頻方式，採用了僅一個混頻器變頻的 一次變頻方式以及後續配套的濾波放大電路，縮小了晶片體積，大大降低了功耗，特別適合 於微型接收機使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034] 圖1為現有技術中下變頻單元獨立的GPS和Glonass雙系統衛星導航接收機的系 統原理圖；
[0035] 圖2為本實用新型所述GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元所應用於GNSS 雙系統衛星導航接收機時的整體系統原理圖；
[0036]圖3為本實用新型所述GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元實施例i的結 構框圖；
[0037]圖4為本實用新型所述GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元的第一濾波單 元的電路圖；
[0038]圖5為本實用新型所述GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元的第二濾波單 元的電路圖；
[0039]圖6為本實用新型所述GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元的第一濾波單 元的S21、S22參數隨頻率變化圖；
[0040]圖7為本實用新型所述GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元的第二濾波單 元的S21、S22參數隨頻率變化圖。
[0041] 附圖中標記及相應的零部件名稱：
[0042] 11a-雙通濾波第一輸入線 12a-雙通濾波第一輸出線lib-帶通濾波第 一輸入線12b-帶通濾波第一輸出線101_混頻器102_第一放大器1〇3_帶通濾波 器104-第二放大器105-雙通道濾波器1011-第一電感1012-第一電容1021-第 二電感1〇22-第二電容1031-第三電感1032-第三電容1041-第四電感1042-第四 電容1051-第五電感1052-第五電容1〇 61_第六電感1062-第六電容1071-第 七電感1072-第七電容1081-第八電感1〇82_第八電容1091-第九電感1092-第九電 容1101-第十電感1102-第十電容1111-第^^一電感1112-第^^一電容1121-第 十二電感1122-第十二電容1131-第十三電感1132-第十三電容1141-第十四電感 114 2_第十四電容1151-第十五電感1152-第十五電容
[0043] 21a-第一濾波單元S11參數隨頻率變化曲線21b-第一濾波單元S21參數隨頻 率變化曲線22a-第二濾波單元S11曲線參數隨頻率變化22b-第二濾波單元S21參數隨頻 率變化曲線。
【具體實施方式】
[0044] 下面結合實施例及附圖，對本實用新型作進一步地的詳細說明，但本實用新型的 實施方式不限於此。
[0045] 如圖1所示為現有技術中GPS和Glonass下變頻單元獨立的接收機系統原理圖， 其中現有技術在對GPS/Glonass信號進行下變頻時是分開處理的，因此對於四路低噪放天 線，分別需要四個GPS下變頻通道與四個Glonass下變頻通道，同時後續的A/D模塊與信號 處理模塊相應的需要8路來分別處理每一下變頻通道。
[0046] 圖2所示為本實用新型所述下變頻單元所應用於GNSS雙系統衛星導航接收機時 的整體系統原理圖，與圖1中現有技術相比，將四個GPS下變頻通道與四個Glonass下變頻 通道用四個GNSS下變頻通道來代替，因此減少的一半的下變頻通道晶片及器件，同時節約 了一半的後續A/D資源及信號處理所使用的FPGA資源。
[0047] 圖3為本實用新型所述下變頻單元實施例1的結構框圖，包括四路GNSS下變頻通 道以及本振信號產生電路，所述GNSS下變頻通道包括混頻器、第一中頻放大器、第一濾波 單元、第二中頻放大器、第二濾波單元，所述混頻器輸出口接第一中頻放大器輸入埠，所 述第一中頻放大器輸出埠接第一濾波單元輸入埠，第一濾波單元輸出埠接第二中頻 放大器輸入埠，第二中頻放大器輸出埠接第二濾波單元輸入埠，所述混頻器的兩個 輸入埠分別作為GNSS下變頻通道的輸入埠接GNSS有源天線模塊的輸出埠以及作為 本振信號輸入埠接本振信號，所述第二濾波單元的輸出埠作為 GNSS下變頻通道的輸 出埠連接後續的信號處理模塊；所述本振信號產生電路用於為每一路6吧 §下變頻通道 提供的本振信號。所述本振信號產生電路包括溫補晶振、頻率源、功分器，所述溫補晶振產 生的時鐘信號經過頻率源產生得到頻率為1523MHz的原始本振信號，原始本振信號通過功 分器分出多路本振信號分別為每一路GNSS下變頻通道的混頻器提供本振信號；第一中頻 放大器採用晶片型號為AD5531的放大器，第二中頻放大器採用晶片型號為AD8352的放大 器，以上型號均為AD公司現有晶片型號，以上型號均為AD公司現有晶片型號，其具體電路 組成及應用方式記載於文獻AD5531晶片應用手冊和文獻AD8352晶片應用手冊中。所述第 一中頻放大器用於第一級放大，放大混頻器的輸出，所述第二中頻放大器用於第二級放大， 放大帶通濾波器的輸出。所述混頻器採用型號為AD5365晶片，上述型號為AD公司現有芯 片型號，其具體電路組成及應用方式記載於文獻AD5365晶片應用手冊中。第一濾波單元為 帶通濾波器，其通路帶寬包含了 GPS、Glonass信號下變頻後的中頻信號的頻帶範圍。GPS、 GLonas信號的頻帶範圍分別為1575. 42M二L02:3;M與1602M-1610MHZ,採用頻率為1523MHz 的本振信號時，下變頻後的中頻信號的頻帶範圍為52. 42M 1.0?濟Μ和79M-87MHz。
[0048] 如圖4所示為本實用新型所述GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元的第一 濾波單元的電路圖，所述第一濾波單元為帶通濾波器採用LC濾波結構，所述第一濾波單元 的輸入端包括帶通濾波第一輸入線11b，所述第一濾波單元的輸出端包括帶通濾波第一輸 出線12b,
[0049] 所述帶通濾波第一輸入線lib與帶通濾波第一輸出線1?之間連接有依次串聯的 帶通濾波第一支路、帶通濾波第二支路，帶通濾波第一支路與帶通濾波第一輸入線的接點 與地線之間連接有帶通濾波第三支路，帶通濾波第一支路與帶通濾波第二支路的接點與地 線之間連接有帶通濾波第四支路，帶通濾波第二支路與帶通濾波第一輸出線的接點與地線 之間連接有帶通濾波第五支路，
[0050] 所述帶通濾波第一支路包括串聯的第^^一電感1111與第^^一電容1112,所述帶 通濾波第二支路包括串聯的第十二電感1121與第十二電容1122,所述帶通濾波第三支路 包括並聯的第十三電感1131與第十三電容II32,所述帶通濾波第四支路包括並聯的第 十四電感1141與第十四電容1142,所述帶通濾波第五支路包括並聯的第十五電感 1151與 第十五電容1152，
[0051]帶通濾波第一輸入線與地線之間的特性阻抗為50歐姆，帶通濾波第一輸出線與 地線之間的特性阻抗為50歐姆，所述第^^一電感的電感值為270nH，所述第十一電容的電 容值為20pF，所述第十二電感的電感值為270nH，所述第十二電容的電容值為20pF，所述第 十三電感的電感值為56nH，所述第十三電容的電容值為i〇〇 pF，所述第十四電感的電感值 為36nH，所述第十四電容的電容值為ie〇pF，所述第十五電感的電感值為 56nH，所述第十五 電容的電容值為100pF。
[0052]此為優選的第一濾波單元電路結構及取值，元器件選用方便，電路結構設計合理 有利於控制兩個帶寬的濾波，各元件的取值允許有一定的偏差，電感偏差最大允許在5%的 誤差範圍內，電容偏差最大允許在2%的誤差範圍內，上述優選的取值保證電路濾波效果最 佳。
[0053]第二濾波單元為雙通道濾波器，其兩個通帶帶寬分別選通GPS、Glonass信 號下變頻後的中頻信號。GPS、GLonas信號的頻帶範圍分別為1575. 42M 士l.P|M與 1602M-miOMHz，採用頻率為1523MHZ的本振信號時，下變頻後的中頻信號的頻帶範圍為 52.42M±l.〇23M和79M-87MHz，第二濾波單元即選通上述兩個頻帶範圍濾除帶外幹擾。
[0054]圖6為本實用新型所述GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元的第一濾波單 元的S21、S22參數隨頻率變化圖；圖6所示，兩條曲線分別表示第一濾波單元S11參數隨頻 率變化曲線21a，第一濾波單元S21參數隨頻率變化曲線21b，第一濾波單元主要參數如下： 頻率範圍是50-90M ;通帶內的插損S21小於3dB ;通帶內的回波損耗S11小於10dB。
[0055] 如圖5所示為本實用新型所述GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元的第二 濾波單元的電路圖，第二濾波單元採用高階LC濾波原理，所述第二濾波單元的輸入端包括 雙通濾波第一輸入線、所述雙通道濾波器的輸出端包括雙通濾波第一輸出線，所述雙通濾 波第一輸入線與雙通濾波第一輸出線之間連接有依次串聯的雙通濾波第一支路、雙通濾波 第二支路、雙通濾波第三支路、雙通濾波第四支路、雙通濾波第五支路，
[0056] 雙通濾波第一支路與雙通濾波第一輸入線的接點與地線之間連接有雙通濾波第 六支路，雙通濾波第一支路與雙通濾波第二支路之間的接點與地線之間連接有雙通濾波第 七支路，雙通濾波第二支路與雙通濾波第三支路之間的接點與地線之間連接有雙通濾波第 八支路，雙通濾波第三支路與雙通濾波第四支路之間的接點與地線之間連接有雙通濾波第 九支路，雙通濾波第四支路與雙通濾波第五支路之間的接點與地線之間連接有雙通濾波第 十支路，
[0057] 所述雙通濾波第一支路包括串聯的第一電感1011與第一電容1012,所述雙通濾 波第二支路包括串聯的第二電容1021和第二電感1022,所述雙通濾波第三支路包括並聯 的第三電容1031與第三電感1032,所述雙通濾波第四支路包括並聯的第四電容1041與第 四電感1042,所述雙通濾波第五支路包括並聯的第五電容1051與第五電感1052,所述雙通 濾波第六支路包括並聯的第六電容1061與第六電感1062,所述雙通濾波第七支路包括並 聯的第七電容1071與第七電感1072,所述雙通濾波第八支路包括並聯的第八電容1081與 第八電感1082,所述雙通濾波第九支路包括串聯的第九電容1091與第九電感1092,所述 雙通濾波第十支路包括串聯的第十電容1101與第十電感1102。此為優選的第二濾波單元 技術方案，元器件選用方便，電路結構設計合理有利於控制兩個帶寬的濾波，濾波效果好。 雙通濾波第一輸入線與地線之間的特性阻抗為50歐姆，雙通濾波第一輸出線與地線之間 的特性阻抗為50歐姆，所述第一電感的電感值為270nH，所述第一電容的電容值為20pF， 所述第二電感的電感值為270nH，所述第二電容的電容值為20pF，所述第三電感的電感值 為24nH，所述第三電容的電容值為270pF，所述第四電感的電感值為75nH，所述第四電容的 電容值為82pF，所述第五電感的電感值為24ηΗ，所述第五電容的電容值為270pF，所述第六 電感的電感值為60nH，所述第六電容的電容值為160pF，所述第七電感的電感值為36nH，所 述第七電容的電容值為160pF，所述第八電感的電感值為60nH，所述第八電容的電容值為 91pF，所述第九電感的電感值為240nH，所述第九電容的電容值為24pF，所述第十電感的電 感值為240nH，所述第十電容的電容值為24pF。上述取值為優選的取值方式，各元件的取值 允許有一定的偏差，電感偏差最大允許在5%的誤差範圍內，電容偏差最大允許在2%的誤差 範圍內，上述優選的取值使得電路濾波效果好。
[0058] 圖7為本實用新型所述GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元的第二濾波單 元的S21、S22參數隨頻率變化圖，如圖7所示，橫縱坐標分別為頻率與幅度，兩條曲線分 別表示第二濾波單元S11參數隨頻率變化曲線22a，第二濾波單元S21參數隨頻率變化曲 線22b，第二濾波單元的主要參數如下，第一通帶的頻率範圍是50-5現，第一通帶內的插損 S21小於4dB，第一通帶內的回波損耗小於l3dB，第二通帶內的頻率範圍是81-90M，第二通 帶內的插損S21小於4dB，第二通帶內的回波損耗S11小於15dB。
[0059] 所述電路板上設置每一下變頻通道的區域外均設置有用於隔離的金屬腔體。由於 小尺寸設計的情況下，下變頻通道之間的會存在相當的電氣耦合情況，現將每個通道的器 件裝在一個獨立的腔體內，以避免通道間的相互幹擾，達到一定的隔離效果。
[0060] 所述下變頻通道的數量優選為四個。下變頻通道的數量為四個為優選的常用設 計，具有保證兼容性更好的配合後續晶片連續工作等有益效果。
[0061] 上述各個單元之間輸入端與輸出端之間的連接方式為SMA接插件連接以保證標 準化、小型化、低損耗、低失真。
[0062] 本實用新型中，利用GPS、Glonass信號頻帶相近的特點，在隔離通道中採用中頻 本振頻率對接收信號混頻下變頻至一個較低的頻帶後，設計加入合適的雙通道濾波器來獲 得兩路信號下變頻後的信號，從而使得GPS下變頻通道與Glonass下變頻通道使用一個 GNSS通道實現，配以合適的放大電路以及濾波電路來保證信號的強度以及濾除多餘的雜波 最大限度的保留信號的有效信息後傳遞給後續信號處理單元處理。
[0063] 本實用新型通過採用上述技術方案中GPS和Glonass共用下變頻射頻通道的方 式，對於整個接收機系統而言，整個減少了四個下變頻通道，節約了一半的AD採樣信號和 FPGA處理晶片的資源，節約了體積和功耗。而且上述技術方案本身不同於以往的二次變頻 方式，採用了僅一個混頻器變頻的一次變頻方式以及後續配套的濾波放大電路，縮小了芯 片體積，大大降低了功耗，特別適合於微型接收機使用。
[0064] 對於各個電路支路的組成的保護範圍不應僅限於上述表述的支路組成方式，達到 同樣效果的常用等效電路替換應該處於本實用新型保護範圍內，如升壓第四支路中串聯的 第二十電阻與第二十一電阻是為了便於採用標準阻值，也可以採用一個單獨的電阻或者任 何其他形式達到同樣阻值效果的電阻組合。
[0065]採用前文所述的為本實用新型的各個優選實施例，各個優選實施例中的優選實施 方式如果不是明顯自相矛盾或以某一優選實施方式為前提，各個優選實施方式都可以任意 疊加組合使用，所述實施例以及實施例中的具體參數僅是為了清楚表述實用新型人的實用 新型驗證過程，並非用以限制本實用新型的專利保護範圍，本實用新型的專利保護範圍仍 然以其權利要求書為準，凡是運用本實用新型的說明書及附圖內容所作的等同結構變化， 同理均應包含在本實用新型的保護範圍內。
【權利要求】
1. 一種GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元，其特徵在於，包括數路GNSS下變 頻通道以及本振信號產生電路，所述GNSS下變頻通道包括混頻器及一個第二濾波單元，所 述混頻器的兩個輸入埠分別作為GNSS下變頻通道的信號輸入埠接收GNSS有源天線 模塊的輸出信號以及作為本振信號輸入埠接本振信號，所述混頻器用於將接收的GPS信 號、Glonass信號下變頻後得到的GPS中頻信號、Glonass中頻信號，所述第二濾波單元包 含兩個通帶分別選通GPS、Glonass信號下變頻後的中頻信號，第二濾波單元的濾波輸出作 為下變頻單元的輸出連接後續的信號處理模塊，所述本振信號產生電路用於為每一路GNSS 下變頻通道提供特定頻率的本振信號。
2. 如權利要求1所述GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元，其特徵還在於，所述 本振信號產生電路包括溫補晶振、頻率源、功分器，所述溫補晶振產生的時鐘信號經過頻率 源產生得到頻率為1523MHz的原始本振信號，原始本振信號通過功分器分出多路本振信號 分別為每一路GNSS下變頻通道的混頻器提供本振信號。
3. 如權利要求1所述GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元，其特徵還在於，所述 混頻器採用型號為AD5365晶片。
4. 如權利要求1所述GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元，其特徵還在於，所述 第二濾波單元為雙通道濾波器，所述第二濾波單元的輸入端包括雙通濾波第一輸入線、所 述雙通道濾波器的輸出端包括雙通濾波第一輸出線， 所述雙通濾波第一輸入線與雙通濾波第一輸出線之間連接有依次串聯的雙通濾波第 一支路、雙通濾波第二支路、雙通濾波第三支路、雙通濾波第四支路、雙通濾波第五支路， 雙通濾波第一支路與雙通濾波第一輸入線的接點與地線之間連接有雙通濾波第六支 路，雙通濾波第一支路與雙通濾波第二支路之間的接點與地線之間連接有雙通濾波第七支 路，雙通濾波第二支路與雙通濾波第三支路之間的接點與地線之間連接有雙通濾波第八支 路，雙通濾波第三支路與雙通濾波第四支路之間的接點與地線之間連接有雙通濾波第九支 路，雙通濾波第四支路與雙通濾波第五支路之間的接點與地線之間連接有雙通濾波第十支 路， 所述雙通濾波第一支路包括串聯的第一電感與第一電容，所述雙通濾波第二支路包括 串聯的第二電容和第二電感，所述雙通濾波第三支路包括並聯的第三電容與第三電感，所 述雙通濾波第四支路包括並聯的第四電容與第四電感，所述雙通濾波第五支路包括並聯的 第五電容與第五電感，所述雙通濾波第六支路包括並聯的第六電容與第六電感，所述雙通 濾波第七支路包括並聯的第七電容與第七電感，所述雙通濾波第八支路包括並聯的第八電 容與第八電感，所述雙通濾波第九支路包括串聯的第九電容與第九電感，所述雙通濾波第 十支路包括串聯的第十電容與第十電感。
5. 如權利要求4所述GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元，其特徵還在於，雙通 濾波第一輸入線與地線之間的特性阻抗為50歐姆，雙通濾波第一輸出線與地線之間的特 性阻抗為50歐姆，所述第一電感的電感值為270nH，所述第一電容的電容值為20pF，所述第 二電感的電感值為270nH，所述第二電容的電容值為20pF，所述第三電感的電感值為24nH， 所述第三電容的電容值為270pF，所述第四電感的電感值為75nH，所述第四電容的電容值 為82pF，所述第五電感的電感值為24nH，所述第五電容的電容值為270pF，所述第六電感的 電感值為60nH，所述第六電容的電容值為160pF，所述第七電感的電感值為36nH，所述第七 電容的電容值為160pF，所述第八電感的電感值為60nH，所述第八電容的電容值為91pF，所 述第九電感的電感值為240nH，所述第九電容的電容值為24pF，所述第十電感的電感值為 240nH，所述第十電容的電容值為24pF。
6. 如權利要求1所述GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元，其特徵還在於，還包 括第一濾波單元，所述第一濾波單元的通路帶寬包含了 GPS、Glonass信號下變頻後的中頻 信號的頻帶範圍。
7. 如權利要求6所述GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元，其特徵還在於，所述 第一濾波單元為帶通濾波器，其所述第一濾波單元的輸入端包括帶通濾波第一輸入線，所 述第一濾波單元的輸出端包括帶通濾波第一輸出線， 所述帶通濾波第一輸入線與帶通濾波第一輸出線之間連接有依次串聯的帶通濾波第 一支路、帶通濾波第二支路，帶通濾波第一支路與帶通濾波第一輸入線的接點與地線之間 連接有帶通濾波第三支路，帶通濾波第一支路與帶通濾波第二支路的接點與地線之間連接 有帶通濾波第四支路，帶通濾波第二支路與帶通濾波第一輸出線的接點與地線之間連接有 帶通濾波第五支路， 所述帶通濾波第一支路包括串聯的第十一電感與第十一電容，所述帶通濾波第二支路 包括串聯的第十二電感與第十二電容，所述帶通濾波第三支路包括並聯的第十三電感與第 十三電容，所述帶通濾波第四支路包括並聯的第十四電感與第十四電容，所述帶通濾波第 五支路包括並聯的第十五電感與第十五電容， 帶通濾波第一輸入線與地線之間的特性阻抗為50歐姆，帶通濾波第一輸出線與地線 之間的特性阻抗為50歐姆，所述第^^一電感的電感值為270nH，所述第^^一電容的電容值 為20pF，所述第十二電感的電感值為270nH，所述第十二電容的電容值為20pF，所述第十三 電感的電感值為56nH，所述第十三電容的電容值為100pF，所述第十四電感的電感值為 36nH，所述第十四電容的電容值為160pF，所述第十五電感的電感值為56nH，所述第十五電 容的電容值為l〇〇pF。
8. 如權利要求1所述GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元，其特徵還在於，所述 GNSS下變頻通道中還包括第一中頻放大器、第二中頻放大器，所述第一中頻放大器採用芯 片型號為AD5531的放大器，所述第二中頻放大器米用晶片型號為AD8352的放大器。
9. 如權利要求1所述GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元，其特徵還在於，電路 板上設置每一下變頻通道的區域外均設置有用於隔離的金屬腔體。
10. 如權利要求1-9中任意一項所述GNSS雙系統衛星導航接收機的下變頻單元，其特 徵還在於，所述下變頻通道的數量優選為四個。
【文檔編號】H03D7/16GK204068870SQ201420538758
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月19日 優先權日:2014年9月19日
【發明者】王勝偉, 幸璐璐, 董李梅, 費靜, 朱先輝, 稅蘭英 申請人:成都天奧信息科技有限公司