專利名稱：多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收射頻前端芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于衛(wèi)星導(dǎo)航信號接收 的射頻前端芯片，特別是涉及可適用于多種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的多模式衛(wèi)星導(dǎo) 航接收射頻前端芯片。
背景技術(shù)：
世界上正在運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)主要有兩大系統(tǒng) 一是美國
的GPS系統(tǒng)，二是俄羅斯的GNONASS系統(tǒng)。歐洲也提出了有自己特色的 Galileo全球衛(wèi)星定位計(jì)劃。而且我國也正在建設(shè)自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。因 而，未來全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)將出現(xiàn)一個(gè)多系統(tǒng)并存的局面。隨著信息技術(shù) 的快速發(fā)展和信息需求的不斷增長，用戶迫切需要利用多個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 的資源，采用信息融合的方式，有效提高定位精度，所以未來能夠支持兩 個(gè)以上衛(wèi)星系統(tǒng)的接收機(jī)成為一種趨勢。
作為一種集成度高，價(jià)格低廉，性能優(yōu)良的接收機(jī)方案，全芯片的接 收機(jī)具有不可替代的優(yōu)勢。對于支持多系統(tǒng)的需求，反映在在芯片方案中， 要求接收機(jī)射頻前端芯片完成對多模式衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)信號的接收和處 理功能。但是，目前大多數(shù)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)都是基于單個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，不 具有支持同時(shí)接收多個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號的能力，基于單個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 的前端芯片對其他模式衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)信號的接收和處理不具有兼容 性。
圖1所示是傳統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航接收前端芯片的基本模塊架構(gòu)，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu) 的輸入信號必須經(jīng)有源天線傳送，還需要采用片外的低噪聲放大器和射頻 濾波器，片外射頻濾波器通常采用無源的LC結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)不僅設(shè)計(jì)和調(diào) 試復(fù)雜，而且難以實(shí)現(xiàn)對多衛(wèi)星導(dǎo)航信號的前端接收和處理。傳統(tǒng)前端芯片采用片內(nèi)和片外模塊的復(fù)雜架構(gòu)，整個(gè)前端器件的尺寸大、功耗大，因 而直接限制其應(yīng)用于現(xiàn)代通信和導(dǎo)航領(lǐng)域產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服目前定位導(dǎo)航射頻前端芯片存在的問題，提出了 一種新的構(gòu)架方法，公開一種新型的低中頻的支持多種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號 接收以及寬頻帶、低功耗、功能優(yōu)化的多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收前端芯片的構(gòu) 成。本發(fā)明的上述目的是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的多模式衛(wèi)星導(dǎo)航 接收前端芯片，其低中頻、多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收前端的構(gòu)架方法包括
(1) 接收前端輸入端直接連接天線，使天線接收到的衛(wèi)星信號直接進(jìn) 入芯片；可以接收多種至少二種不同的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號，無需配接有源 天線。
(2) 輸入級采用一個(gè)或多個(gè)低噪聲放大器/混頻器的組合；接收具有 相同頻帶的衛(wèi)星導(dǎo)航信號，因其射頻頻率參數(shù)相同或相差不大，則可以使 用同一個(gè)低噪聲放大器/混頻器；接收處在不同頻帶的衛(wèi)星信號，根據(jù)頻帶 數(shù)目，則需要兩個(gè)或多個(gè)低噪聲放大器/混頻器的組合，以適應(yīng)接收多模式、 不同頻帶衛(wèi)星導(dǎo)航信號的寬頻帶范圍；兩個(gè)或多個(gè)低噪聲放大器/混頻器的 組合連接不同的天線，自動(dòng)完成不同頻帶衛(wèi)星導(dǎo)航信號的低噪聲放大；同 時(shí)要求低噪聲放大器具有良好的高增益和低噪聲性能。
(3) 配置一個(gè)頻率參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整的可重配置鏡像抑制濾波器；該可重 配置鏡像抑制濾波器的中心頻率和帶寬都可以通過控制邏輯，在預(yù)先設(shè)定 的可變范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)頻率參數(shù)的重新配置，滿足接收多模式衛(wèi)星導(dǎo)航信號 的帶通濾波和鏡像載頻抑制的需要，實(shí)現(xiàn)多種帶寬的鏡像抑制濾波，而且 無需在芯片外配接中頻濾波器器件，使接收前端的所有模塊集成于單塊芯 片。
(4) 設(shè)置一個(gè)可配置頻率綜合器，具有頻率綜合可配置的特性，能夠 適應(yīng)不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號的需求，提供不同的下變頻所需的多組至少一 組的本振信號。(5) 設(shè)置一個(gè)寬帶可變增益放大器，其帶寬覆蓋所需接收的衛(wèi)星導(dǎo)航 信號下變頻后的的中頻信號的最大頻率范圍，并提供較大增益和較寬的輸 入動(dòng)態(tài)范圍。
(6) 配置一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其輸出的數(shù)字信號送到接收前端后續(xù)的基 帶處理芯片。
(7) 設(shè)置一個(gè)多模式控制邏輯模塊，接收基帶發(fā)出的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)選 擇信號，轉(zhuǎn)換成對上述低噪聲放大器/混頻器組、鏡像抑制濾波器和頻率綜 合器的配置控制邏輯信號。
多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收前端芯片為單芯片，采用低中頻的接收機(jī)架構(gòu)， 它集成有低噪聲放大器/混頻器組301、頻率參數(shù)可重配置鏡像抑制濾波器 302、寬帶可變增益放大器303、模數(shù)轉(zhuǎn)換器304、可配置頻率綜合器305 和多模式控制邏輯306六個(gè)模塊。天線接收到的衛(wèi)星信號直接進(jìn)入芯片， 根據(jù)不同的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，選擇相對應(yīng)的性能優(yōu)化的低噪聲放大器/混頻 器，同時(shí)選擇相對應(yīng)的本振頻率，對接收到的信號進(jìn)行放大和下變頻。不 同衛(wèi)星信號通過混頻獲得的中頻模擬信號，中心頻率和帶寬可能不一樣。 通過對鏡像抑制濾波器進(jìn)行配置，可以得到所需中心頻率和帶寬的濾波器。 中頻模擬信號經(jīng)過鏡像抑制濾波和可變增益放大器放大后，再通過模數(shù)轉(zhuǎn) 換，得到適于后續(xù)處理的數(shù)字化中頻信號。
所述的一組低噪聲放大器/混頻器301，它有多個(gè)至少一個(gè)輸入端連接 天線，可以是一個(gè)或多個(gè)低噪聲放大器/混頻器的組合。有多個(gè)至少一個(gè)輸 入端連接混頻器的本振信號端，有多個(gè)至少一個(gè)高增益、低噪聲信號的輸 出端連接頻率參數(shù)可配置鏡像抑制濾波器302。對于具有相同頻帶的衛(wèi)星導(dǎo) 航系統(tǒng)，射頻頻率參數(shù)相同或相差不大，則可以使用一個(gè)低噪聲放大器/混 頻器。如果需要接收處在不同頻帶的衛(wèi)星信號，根據(jù)頻帶數(shù)目，則需要兩 個(gè)或多個(gè)低噪聲放大器/混頻器的組合，以適用于不同的頻帶范圍。
低噪聲放大器/混頻器為高增益和低噪聲的低噪聲放大器和混頻器的 融合結(jié)構(gòu)，更加充分的考慮二者之間的特性匹配，可以獲得較好的整體指 標(biāo)，而且易于與前后級的級聯(lián)，減小面積和功耗的代價(jià)，提高集成度。所述的頻率參數(shù)可配置的鏡像抑制濾波器302，它有一個(gè)輸入端連接一 組低噪聲放大器/混頻器301，有一個(gè)輸出端連接寬帶可變增益放大器303。 可配置鏡像抑制濾波器的頻率參數(shù)受控于芯片控制邏輯管理，在預(yù)先設(shè)定 的范圍內(nèi)改變。
所述寬帶可變增益放大器303，它有一個(gè)輸入端連接可配置鏡像抑制濾 波器302，有一個(gè)輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器304;其帶寬覆蓋所需接收的衛(wèi)星 導(dǎo)航信號下變頻后的的中頻信號的最大頻率范圍，并提供較大增益和較寬 的輸入動(dòng)態(tài)范圍。
所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊304，它有一個(gè)輸入端連接寬帶可變增益放大器 303，有一個(gè)輸出端連接前端芯片后續(xù)的基帶處理芯片，它也是多模式衛(wèi)星 導(dǎo)航接收前端芯片211的輸出端。
所述的可配置頻率綜合器305，根據(jù)不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的需求，提供不 同的下變頻所需的本振信號。這個(gè)本振信號可一組或者多組，有多個(gè)至少 一個(gè)本振信號輸出端分別連接低噪聲放大器/混頻器組301混頻器的本振信 號端?？膳渲妙l率綜合器305能根據(jù)不同的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的工作頻率段， 選擇一個(gè)合適的輸出本振頻率，在這個(gè)本振頻率下，低噪聲放大器/混頻器 301輸出一個(gè)比較合適中心頻率的中頻信號。
芯片控制邏輯設(shè)置鏡像抑制濾波器302，配置合適的中心頻率和帶寬參 數(shù)，以適用于不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號下變頻處理后的中頻鏡像抑制濾波的 要求。
所述多模式控制邏輯單元306，有多個(gè)輸出端，分別連接到噪聲放大器 /混頻器組(301)、鏡像抑制濾波器(302)和頻率綜合器(305)的模式控 制端，它還有一個(gè)輸入端，連接后續(xù)芯片的一個(gè)控制輸出端，接收基帶發(fā) 出的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)選擇信號，轉(zhuǎn)換成對上述低噪聲放大器/混頻器組、鏡像 抑制濾波器和頻率綜合器的配置控制邏輯信號。
所述的可配置頻率綜合器305為受控于芯片控制邏輯管理的、輸出本 振頻率能根據(jù)不同的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的工作頻率段選擇一個(gè)合適的本振頻 率，使得經(jīng)過下變頻處理后的中頻中心頻率工作狀態(tài)最優(yōu)。所述前端芯片的參數(shù)可配置的模塊內(nèi)的多個(gè)控制邏輯為一位或多位的
切換開關(guān)組合。前端芯片可同時(shí)接收N模式衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號，N的取值 范圍為2 5，優(yōu)先取值范圍為2 3，作為便攜無線通信和導(dǎo)航定位設(shè)備用 2 3模式星導(dǎo)數(shù)據(jù)融合，可獲得足夠高的定位精度。
所述芯片的參數(shù)可配置的模塊內(nèi)的控制邏輯切換開關(guān)可以是對單個(gè)模 塊控制，也可以由多個(gè)控制邏輯的切換開關(guān)對多個(gè)模塊構(gòu)成組合控制，使 之工作在多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收系統(tǒng)中的性能為合適和最優(yōu)化。
所述多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收前端芯片，可接收一種模式衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信 號，或接收多于一種模式的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號時(shí)，控制邏輯模塊的控制以 邏輯開關(guān)切換或者以時(shí)分復(fù)用和多信號輸出擇優(yōu)，由向前端芯片反饋的基 帶軟件控制信號實(shí)時(shí)控制。
所述前端芯片是一片基于CMOS工藝實(shí)現(xiàn)的高集成度芯片。
本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性效果是
(1) 通過選擇不同的前端低噪聲放大器/混頻器，并改變本振的頻率， 同時(shí)配置鏡像抑制濾波器的頻率參數(shù)，實(shí)現(xiàn)多種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號接收， 支持多模式衛(wèi)星導(dǎo)航定位，滿足多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收平臺(tái)對射頻前端的功 能要求，并為支持多模式衛(wèi)星導(dǎo)航定位，通過各種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信息融 合，提高定位精度提供接收前端條件。
(2) 衛(wèi)星導(dǎo)航信號接收模式的轉(zhuǎn)換是芯片的多模式控制邏輯來完成 的。系統(tǒng)運(yùn)行期間，多模式控制邏輯根據(jù)基帶芯片發(fā)出的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)選 擇信號，對低噪聲放大器/混頻器組、可重配置鏡像抑制濾波器和可配置頻 率綜合器進(jìn)行重新配置。所采用方法，通過基帶軟件實(shí)時(shí)控制來完成，多 模式轉(zhuǎn)換具有實(shí)時(shí)快捷、智能靈活、實(shí)現(xiàn)方便的特點(diǎn)。
(3) 芯片集成的低噪聲放大器/混頻器組直接連接天線，無需用有源 天線和射頻濾波器等芯片外支持附件，具有與前后級易于級聯(lián)、增益高、 噪聲系數(shù)小、可集成性好的顯著優(yōu)點(diǎn)。
(4) 芯片集成的帶寬和中心頻率可重配置鏡像抑制濾波器，對于有用信號呈現(xiàn)出帶通濾波特性，對帶外干擾和鏡像信號起到抑制作用，實(shí)現(xiàn)多 種帶寬的鏡像抑制濾波，而且無需在芯片外配接中頻濾波器器件，使接收 前端的所有模塊集成于一塊單芯片上，既簡化了構(gòu)成，又減小了尺寸。
(5) 本發(fā)明的前端芯片是完全可以基于CMOS工藝來實(shí)現(xiàn)，芯片集 成度高，生產(chǎn)成本易于有效控制。
(6) 本發(fā)明可應(yīng)用于需要具有多模衛(wèi)星導(dǎo)航信號接收功能的車載和手 機(jī)等接收設(shè)備，推廣領(lǐng)域需求量非常大，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。


圖1傳統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)射頻前端結(jié)構(gòu)原理框圖。 圖2采用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的衛(wèi)星導(dǎo)航接收系統(tǒng)的基本組成原理框圖。 圖3本發(fā)明的多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收前端芯片實(shí)施例的基本構(gòu)件組成示 意圖。
圖4本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的雙系統(tǒng)接收前端第一實(shí)施例構(gòu)成框圖。 圖5本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的雙系統(tǒng)接收前端第二實(shí)施例構(gòu)成框圖。 圖3中301—低噪聲放大器/混頻器組；302—頻率參數(shù)可重配置鏡像 抑制濾波器；303—寬帶可變增益放大器；304—數(shù)模轉(zhuǎn)換器；305—可配置 頻率綜合器；306—多模式控制邏輯模塊；311、 312、 31n—是低噪聲放大器 /混頻器。
圖4中401—低噪聲放大器/混頻器組；405—可配置頻率綜合器；SOl、
S02—軟開關(guān)；P01-P02、 P03-P04—信號接收通路。
圖5中501—低噪聲放大器/混頻器；505—可配置頻率綜合器；Pll-
P12、 P13-P14—信號接收通路。
具體實(shí)施方式
-
下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體 的說明。
圖2基本組成原理框圖所示的采用本發(fā)明的多模式的衛(wèi)星導(dǎo)航接收系 統(tǒng)。它包括多模式射頻前端芯片201、基帶處理SoC芯片202以及天線203。多模式射頻前端芯片201輸入端直接連接天線203，其輸出端連接基帶處理 SoC芯片202的輸入端；天線203接收的多模式衛(wèi)星導(dǎo)航信號，送到多模 式射頻前端201的輸入端；射頻前端芯片201的控制端接到基帶芯片202 的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)選擇信號端。多模式衛(wèi)星導(dǎo)航射頻前端芯片201直接接收 從天線203輸出的射頻信號，在201中完成射頻低噪聲放大、下變頻、中 頻濾波和放大，最后模數(shù)變換變成數(shù)字信號輸出到基帶芯片202。基帶芯片 202完成數(shù)字解調(diào)、定位信號提取等功能，并根據(jù)系統(tǒng)級要求，向射頻前端 芯片201發(fā)送衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)選擇信號。射頻前端芯片201接收衛(wèi)星導(dǎo)航系 統(tǒng)選擇信號，經(jīng)過內(nèi)部多模式控制邏輯轉(zhuǎn)換成對前端芯片內(nèi)的具有可重配 置功能電路的配置選擇信號。
本發(fā)明的多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收前端芯片實(shí)施例的基本構(gòu)件組成如圖3 所示，多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收前端芯片211包括6個(gè)模塊低噪聲放大器/混 頻器組301，可重配置鏡像抑制濾波器302，寬帶可變增益放大器303，模 數(shù)轉(zhuǎn)換器304、可配置頻率綜合器305和多模式控制邏輯306。低噪聲放大 器/混頻器組301的輸入端連接天線，其輸出端接在可重配置鏡像抑制濾波 器302的輸入端，302的輸出端連接寬帶可變增益放大器303輸入端，303 的輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器304的輸入端，304的輸出端也是多模式衛(wèi)星導(dǎo)航 接收前端芯片211的輸出端，可配置頻率綜合器305的本振信號輸出端加 到低噪聲放大器/混頻器組301混頻器的本振信號端。多模式控制邏輯306 輸入端接入衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)選擇信號，其輸出控制信號分別加到低噪聲放大 器/混頻器組301、可重配置鏡像抑制濾波器302和可配置頻率綜合器305 的選擇控制端。
其中低噪聲放大器/混頻器組301，鏡像抑制濾波器302和頻率綜合器 305都為可以通過控制邏輯分別對它們各自的電路功能參數(shù)進(jìn)行重新配置 的單元模塊。
圖3中所示的低噪聲放大器/混頻器組301包含3011、3012、……301n有 N個(gè)至少一個(gè)低噪聲放大器/混頻器。301i、 3012、……301n每個(gè)低噪聲放 大器/混頻器的最優(yōu)工作頻段可不相同。所述N的取值范圍為2 5，優(yōu)先取值范圍為2 3。芯片的多模式控制邏輯306輸出一組邏輯控制信號，控制 每個(gè)低噪聲放大器/混頻器的選通。通過控制邏輯可以將在當(dāng)前頻率段工作 最優(yōu)的低噪聲放大器/混頻器接入到信號通路，使其輸入接到天線，輸出接 到可重配置鏡像抑制濾波器302，滿足多模式衛(wèi)星導(dǎo)航信號工作于多個(gè)不同 頻段的需求。本發(fā)明采用融合設(shè)計(jì)的低噪放大器與混頻器，更充分考慮低 噪放大器與混頻器二者之間的特性匹配，可以獲得較好的性能，如噪聲指 數(shù)、增益和功耗等，易于與前后級的級聯(lián)，而且可以減小基片面積和降低 功耗，有利于提高芯片的集成度。
頻率參數(shù)可重配置的鏡像抑制濾波器302具有良好的鏡像頻率信號的 抑制功能，同時(shí)，其頻率參數(shù)可以通過多模式控制邏輯進(jìn)行調(diào)整。對于不 同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號頻率和帶寬，經(jīng)過本振混頻作下變頻處理后得到中 頻信號的中心頻率和帶寬也不一樣。芯片的控制邏輯，輸出一組控制信號 配置濾波器的中心頻率，輸出另一組控制信號配置濾波器的帶寬。通過控 制邏輯對鏡像抑制濾波器302的中心頻率和帶寬的頻率參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，配 置為適用于不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的中頻鏡像抑制濾波器，滿足多模式前端的 構(gòu)成需要。
寬帶可變增益放大器303提供較大的增益和較寬的輸入動(dòng)態(tài)范圍。由 于所需接收的不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中頻信號中心頻率和帶寬的差異性，放大 器的帶寬應(yīng)覆蓋所有中頻信號的頻率范圍，以保證在所有情況下對中頻信 號的線性放大。
頻率綜合器305同樣可以通過芯片控制邏輯對其輸出的本振頻率進(jìn)行 控制，并調(diào)整到所要接收的衛(wèi)星導(dǎo)航信號的頻段。
多模式控制邏輯306接收基帶芯片發(fā)出的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)選擇的信號， 轉(zhuǎn)換成對上述低噪聲放大器/混頻器組301、鏡像抑制濾波器302和頻率綜 合器305的控制邏輯信號。根據(jù)不同的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，通過多模式控制邏 輯選擇優(yōu)選的低噪聲放大器/混頻器、本振頻率和適當(dāng)頻率參數(shù)的鏡像抑制 濾波器，實(shí)現(xiàn)對多種衛(wèi)星導(dǎo)航信號的接收。
圖4所示是本發(fā)明的多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收射頻前端芯片兼容兩種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的第一個(gè)實(shí)施例。它具有兩個(gè)信號通路P01—P02信號通路是芯 片接收GPS系統(tǒng)Ll頻段信號的信號接收通路，P03—P04是芯片接收Galileo 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)E5頻段信號的信號接收通路。芯片多模式控制邏輯406，輸 出一位控制信號，控制開關(guān)S01和S02的軟切換，實(shí)現(xiàn)P01—P02和P03 一P04信號通路的選擇?？刂七壿?06輸出一位控制信號配置頻率綜合器 405輸出的本振信號頻率，輸出一位控制信號配置鏡像抑制濾波器402的中 心頻率，輸出另一位控制信號配置濾波器402帶寬。
當(dāng)系統(tǒng)前端芯片從天線上接收GPS系統(tǒng)Ll頻段信號時(shí)，在控制邏輯 控制下P01—P02通路選通有效，40h輸入端信號頻率為1575.42MHz，控 制邏輯406選擇頻率綜合器405產(chǎn)生的本振頻率為LOl ， 二者混頻后得到 中頻信號中心頻率為IF1，帶寬為2.046MHz。在控制邏輯406控制下，鏡 像抑制濾波器402的頻率參數(shù)配置為中心頻率IF1 ，帶寬BW1為2.046MHz。 當(dāng)前端芯片從天線上接收Galileo衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)E5頻段信號時(shí)，在控制邏 輯控制下，P03—P04通路選通有效，4012輸入端信號頻率為1207.14MHz， 頻率綜合器405產(chǎn)生的本振頻率為L02， 二者混頻后得到中頻信號中心頻 率為IF2，帶寬為20.46MHz。控制邏輯將鏡像抑制濾波器302的頻率參數(shù) 配置為中心頻率IF2，帶寬BW2為20.46MHz。鏡像抑制濾波器402的輸 出信號經(jīng)過中頻放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出。
上述的P01—P02和P03—P04兩個(gè)通路由多模式控制邏輯選擇有效。 實(shí)際應(yīng)用時(shí)，讓其中某個(gè)通道有效，前端芯片工作在單模式狀態(tài)。也可以 采用分時(shí)方式，使兩個(gè)通道分時(shí)工作在多模式狀態(tài)，在一個(gè)前端芯片上讓 兩個(gè)不同的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容工作，從而，實(shí)現(xiàn)了多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收前 端的構(gòu)架功能。
圖5所示本發(fā)明的多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收射頻前端芯片兼容兩種系統(tǒng)的 另一個(gè)實(shí)施例。Pll—P12是芯片接收GPS系統(tǒng)Ll頻段信號的信號通路， P13—P14是芯片接收Galileo系統(tǒng)Ll頻段信號的信號通路，Pll—P12和 P13—P14信號通路由芯片的多模式控制邏輯506選擇有效。由于兩個(gè)系統(tǒng) 的頻段相同，所以采用了一個(gè)低噪聲放大器/混頻器，只用了一個(gè)本振頻率信號，這樣中頻信號的中心頻率也相同，即IFKF2。兩個(gè)系統(tǒng)在頻率上的 差別在于帶寬不同，所以，當(dāng)系統(tǒng)接收GPS系統(tǒng)L1頻段信號的時(shí)候，對 應(yīng)于P11—P12通路，控制邏輯輸出一位控制信號將鏡像抑制濾波器502的 帶寬設(shè)置為BW1為2.046MHz;當(dāng)系統(tǒng)接收Galileo系統(tǒng)Ll頻段信號的時(shí) 候，對應(yīng)于P13—P14通路，控制邏輯輸出的控制信號將鏡像抑制濾波器 502的帶寬設(shè)置為BW2為4.092MHz。濾波器的輸出信號經(jīng)過放大和模數(shù) 轉(zhuǎn)換后輸出至后續(xù)的基帶處理芯片。這樣，就完成了對不同衛(wèi)星系統(tǒng)信號 的變頻和轉(zhuǎn)換成適于后續(xù)處理的信號，實(shí)現(xiàn)了多模式衛(wèi)星導(dǎo)航信號接收。
從圖4和圖5所示的兩個(gè)多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收射頻前端芯片結(jié)構(gòu)實(shí)施 例，已經(jīng)說明了本發(fā)明具有多種結(jié)構(gòu)的兼容兩種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的前端功能。 目前和建設(shè)中的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是兩種以上，顯而易見，按本發(fā)明的方法， 采用如圖3所示基本組成原理框圖，構(gòu)成多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收射頻前端芯 片，接收兩種以上衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號。
本發(fā)明的可應(yīng)用于車載、手機(jī)等領(lǐng)域，可以大大提高定位的準(zhǔn)確性、 接收多模式衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號的靈敏性以及具有適應(yīng)易便攜、滿足低功耗 的良好性能。
權(quán)利要求
1.多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收前端芯片，其低中頻、多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收前端的構(gòu)架方法包括(1)接收前端輸入端直接連接天線，使天線接收到的衛(wèi)星信號直接進(jìn)入芯片；可以接收多種至少二種不同的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號，無需配接有源天線；(2)輸入級采用一個(gè)或多個(gè)低噪聲放大器/混頻器的組合；接收具有相同頻帶的衛(wèi)星導(dǎo)航信號，因其射頻頻率參數(shù)相同或相差不大，則可以使用同一個(gè)低噪聲放大器/混頻器；接收處在不同頻帶的衛(wèi)星信號，根據(jù)頻帶數(shù)目，則需要兩個(gè)或多個(gè)低噪聲放大器/混頻器的組合，以適應(yīng)接收多模式、不同頻帶衛(wèi)星導(dǎo)航信號的寬頻帶范圍；兩個(gè)或多個(gè)低噪聲放大器/混頻器的組合連接不同的天線，自動(dòng)完成不同頻帶衛(wèi)星導(dǎo)航信號的低噪聲放大；同時(shí)要求低噪聲放大器具有良好的高增益和低噪聲性能；(3)配置一個(gè)頻率參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整的可重配置鏡像抑制濾波器；該可重配置鏡像抑制濾波器的中心頻率和帶寬都可以通過控制邏輯，在預(yù)先設(shè)定的可變范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)頻率參數(shù)的重新配置，滿足接收多模式衛(wèi)星導(dǎo)航信號的帶通濾波和鏡像載頻抑制的需要，實(shí)現(xiàn)多種帶寬的鏡像抑制濾波，而且無需在芯片外配接中頻濾波器器件，使接收前端的所有模塊集成于單塊芯片；(4)設(shè)置一個(gè)可配置頻率綜合器，具有頻率綜合可配置的特性，能夠適應(yīng)不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號的需求，提供不同的下變頻所需的多組至少一組的本振信號；(5)設(shè)置一個(gè)寬帶可變增益放大器，其帶寬覆蓋所需接收的衛(wèi)星導(dǎo)航信號下變頻后的的中頻信號的最大頻率范圍，并提供較大增益和較寬的輸入動(dòng)態(tài)范圍；(6)配置一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其輸出的數(shù)字信號送到接收前端后續(xù)的基帶處理芯片；(7)設(shè)置一個(gè)多模式控制邏輯模塊，接收基帶發(fā)出的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)選擇信號，轉(zhuǎn)換成對上述低噪聲放大器/混頻器組、鏡像抑制濾波器和頻率綜合器的配置控制邏輯信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述構(gòu)架方法的多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收前端芯片，其 特征還在于多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收前端芯片為單芯片，它集成有低噪聲放 大器/混頻器組(301)、可重配置鏡像抑制濾波器(302)、寬帶可變增益放 大器(303)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(304)、可配置頻率綜合器(305)和多模式控制 邏輯(306)六個(gè)模塊，其中-一組低噪聲放大器/混頻器模塊(301)有多個(gè)至少一個(gè)輸入端連接天 線，有多個(gè)至少一個(gè)輸入端連接混頻器的本振信號端，有多個(gè)至少一個(gè)高 增益、低噪聲信號的輸出端連接頻率參數(shù)可配置鏡像抑制濾波器(302);一個(gè)頻率參數(shù)可配置鏡像抑制濾波器(302)有一個(gè)輸入端連接一組低 噪聲放大器/混頻器(301)，有一個(gè)輸出端連接寬帶可變增益放大器(303);一個(gè)寬帶可變增益放大器模塊(303)，它有一個(gè)輸入端連接可配置鏡 像抑制濾波器(302)，有一個(gè)輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器(304);一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊(304)，它有一個(gè)輸入端連接寬帶可變增益放大 器(303)，有一個(gè)輸出端連接前端芯片后續(xù)的基帶處理芯片，它也是多模 式衛(wèi)星導(dǎo)航接收前端芯片(211)的輸出端；一個(gè)可配置頻率綜合器模塊(305)，它有多個(gè)至少一個(gè)本振信號輸出 端分別連接低噪聲放大器/混頻器組(301)混頻器的本振信號端；多模式控制邏輯模塊(306)，有多個(gè)輸出端，分別連接到低噪聲放大 器/混頻器組(301)、鏡像抑制濾波器(302)和頻率綜合器(305)的模式控制端；多模式控制邏輯模塊(306)有一個(gè)輸入端，連接后續(xù)基帶芯片的 一個(gè)控制輸出端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述構(gòu)架方法的多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收前端芯片， 其特征還在于所述的低噪聲放大器/混頻器組包括多個(gè)至少一個(gè)低噪聲放 大器/混頻器；根據(jù)不同的衛(wèi)星系統(tǒng)工作的頻率段，從301中選擇相對應(yīng)的 性能最優(yōu)的低噪聲放大器/混頻器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述構(gòu)架方法的多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收前端芯片， 其特征還在于所述的低噪聲放大器/混頻器組，它的每個(gè)低噪聲放大器/ 混頻器為高增益和低噪聲的低噪聲放大器和混頻器的融合結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述構(gòu)架方法的多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收前端芯片， 其特征還在于所述的可配置頻率綜合器為受控于芯片控制邏輯管理的、 輸出本振頻率能根據(jù)不同的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的工作頻率段選擇一個(gè)合適的本 振頻率的頻率綜合器，下變頻處理后信號的中頻中心頻率工作狀態(tài)最優(yōu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述架方法的多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收前端芯片，其特征還在于所述的可配置鏡像抑制濾波器為頻率參數(shù)受控于芯片控制邏輯管理，特別是中心頻率和帶寬參數(shù)可重配置，以適用于不同衛(wèi)星導(dǎo)航 系統(tǒng)信號下變頻處理后的中頻鏡像抑制濾波的要求。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述構(gòu)架方法的多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收前端芯片， 其特征還在于所述前端芯片的參數(shù)可配置的模塊內(nèi)的多個(gè)控制邏輯為一位或多位的切換開關(guān)組合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述構(gòu)架方法的多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收前端芯片，其特征還在于所述芯片的參數(shù)可配置的模塊內(nèi)的控制邏輯切換開關(guān)可以 是對單個(gè)模塊控制，也可由多個(gè)控制邏輯的切換開關(guān)對多個(gè)模塊構(gòu)成組合 控制，使之工作在多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收系統(tǒng)中的性能為合適和最優(yōu)化。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述構(gòu)架方法的多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收前端芯片，其特征還在于所述多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收前端芯片，可接收一種模式衛(wèi)星 導(dǎo)航系統(tǒng)信號，或接收多于一種模式的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號時(shí)，控制邏輯模 塊的控制以邏輯開關(guān)切換或者以時(shí)分復(fù)用和多信號輸出擇優(yōu)，由向前端芯 片反饋的基帶軟件控制信號實(shí)時(shí)控制。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述構(gòu)架方法的多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收前端芯 片，其特征還在于所述前端芯片是一片基于CMOS工藝實(shí)現(xiàn)的高集成度芯片。
全文摘要
本發(fā)明提出多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收前端的構(gòu)架方法，公開一種可適用于多種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收射頻前端芯片。單片集成完整多模式射頻前端的低噪聲放大器/混頻器組、可重配置鏡像抑制濾波器、寬帶可變增益放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、可配置頻率綜合器和多模式控制邏輯六個(gè)模塊，可重配置的模塊都可通過多模式控制邏輯管理實(shí)現(xiàn)其功能參數(shù)按需配置，使之工作性能優(yōu)化，滿足多模式衛(wèi)星導(dǎo)航接收平臺(tái)對射頻前端的功能要求。本發(fā)明無需片外支持附件，具有與前后級易于級聯(lián)、增益高、噪聲系數(shù)小、可集成性好的顯著優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明可應(yīng)用于現(xiàn)代的多模衛(wèi)星導(dǎo)航信號接收的通信和導(dǎo)航定位設(shè)備，領(lǐng)域廣闊需求量大，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，支持利用多模式衛(wèi)星導(dǎo)航定位信息的融合，提高定位精度，社會(huì)效益重大。
文檔編號G01S1/04GK101303403SQ200710069408
公開日2008年11月12日 申請日期2007年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月11日
發(fā)明者樂建連, 王良坤, 甘業(yè)兵, 莫太山, 馬成炎 申請人:杭州中科微電子有限公司