L1和l2雙頻段衛(wèi)星導航接收機射頻前端電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通訊芯片設計領(lǐng)域，具體而言，涉及衛(wèi)星導航接收機射頻前端電 路。
【背景技術(shù)】
[0002] 全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GNSS)可以提供給用戶準確的位置、速度、時間信息，具有全 天候、全球性、實時性、高精度等特點，因此近年來發(fā)展十分迅速。目前，全球衛(wèi)星導航系 統(tǒng)主要包括美國的全球定位系統(tǒng)（GPS)、俄羅斯的格洛納斯系統(tǒng)（Glonass)、歐盟的伽利 略系統(tǒng)（Galileo)以及中國的北斗系統(tǒng)（BDS)。各個系統(tǒng)的衛(wèi)星均可同時向地面發(fā)射多 個載波頻率的衛(wèi)星信號，例如：對于民用衛(wèi)星信號，GPS衛(wèi)星同時發(fā)送L1 (1575. 42MHz)、 L2 (1227. 6MHz)兩頻段信號，新一代的GPS衛(wèi)星還增加了 L5 (1176. 45MHz)頻段的衛(wèi)星信 號；Glonass衛(wèi)星同時發(fā)送LI (1602MHz)、L2 (1246MHz)兩頻段信號；Galileo衛(wèi)星同時 發(fā)生E1 (1575. 42MHz)、E5 (1176. 45MHz和1207. 14MHz)兩頻段信號；北斗衛(wèi)星同時發(fā)送 B1 (1561. 098MHz)、B2 (1207. 14MHz)兩頻段的信號。地面衛(wèi)星接收機如果可以同時接收兩 個甚至多個頻段的衛(wèi)星信號，就可以估算出電離層延時誤差，提高定位精度，對于高精度定 位應用有很大的幫助。目前，絕大部分民用衛(wèi)星導航接收機出于成本和功耗的考慮只能接 收單一頻段的衛(wèi)星信號，定位精度普遍還不是很高。而現(xiàn)有的雙頻段接收機的成本仍較為 高昂，普通用戶無法承受。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，高精度應用的需求會越來越多，迫切 需要降低雙頻段衛(wèi)星導航接收機的成本和功耗，以便于集成在個人終端設備中。而射頻前 端電路是衛(wèi)星導航接收機中的關(guān)鍵模塊，它對整個接收機的性能、功耗以及成本有著很大 的影響。
[0003] 傳統(tǒng)雙頻段接收機中的射頻前端電路一般由兩條獨立的射頻接收通路組成，如 圖1所示，每條通路都包含了完整的接收機部件，一般包括射頻低噪聲放大器LNA 10/11、 混頻器20/21、濾波器50/51、中頻放大器60/61、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC 70/71以及頻率綜合器 80/81等。顯而易見，這種雙頻段接收機的電路開銷是單頻接收機的兩倍，而且需要雙天線 輸入，成本和功耗較高。另外，兩個頻率綜合器工作在不同的射頻頻率處，容易產(chǎn)生相互干 擾。為了降低射頻前端電路的成本和功耗，提高穩(wěn)定性，目前已有文獻提出一些改進方法。 例如，中國發(fā)明專利CN200710107693. 4提出了 "采用單通路射頻前端實現(xiàn)GNSS多模并行 接收的方法及裝置"，采用周期性切換接收模式的方法，實現(xiàn)單通道射頻前端接收多模式信 號的功能。但是，這種方法在實際工程應用中會有一些問題，缺乏可行性，例如：在接收不同 頻率的衛(wèi)星信號時，需要切換不同頻率的本振信號，如果采用多個頻率綜合器實現(xiàn)，則會增 加成本和功耗，如果采用單個頻率綜合器實現(xiàn)，切換頻率時鎖相環(huán)需要較長的穩(wěn)定時間，一 般可達幾微秒到幾十微秒。此外，射頻模擬電路在模式切換的過程中也需要較長的穩(wěn)定時 間才能正常工作。因此在實際應用中很難實現(xiàn)該發(fā)明的設計思想，未見到應用的實例。中 國發(fā)明專利申請CN201010620937. 0提出了 "一種單芯片雙頻全球衛(wèi)星導航接收機"，將衛(wèi) 星導航信號分成兩個互為鏡像信號的頻率區(qū)間，兩個接收通道分別接收不同頻率區(qū)間的信 號，兩個接收通道共用兩個頻率合成器，實現(xiàn)了雙頻衛(wèi)星導航信號的同時接收。在接收雙頻 段信號時，該發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)與圖1所示的結(jié)構(gòu)相比，僅僅是將兩個射頻段頻率綜合器改 為共用一個射頻段頻率綜合器（1. 10GHz~1. 61GHz)和一個中頻段頻率綜合器（150MHz~ 220MHz)，每個接收機通路改為超外差式的接收機，需要使用片外無源中頻濾波器，不具有 成本優(yōu)勢。此外，在實際應用時，兩個接收機射頻輸入端都必須增加射頻濾波器進行鏡像頻 率的抑制，否則無法達到較好的接收靈敏度性能。中國發(fā)明專利CN201010206235. 8提出了 "一種雙系統(tǒng)雙頻導航接收機射頻前端裝置"，該發(fā)明實現(xiàn)雙頻段接收的電路與中國發(fā)明專 利申請CN201010620937. 0提出的電路結(jié)構(gòu)類似，也采用了超外差式兩次變頻技術(shù)，區(qū)別是 雙頻段信號共用了射頻低噪聲放大器和第一級混頻器，第二級本振信號由第一級本振信號 分頻產(chǎn)生，節(jié)省了產(chǎn)生中頻本振信號的頻率綜合器。同樣的，該電路在應用中也需要在射頻 輸入端增加射頻濾波器進行鏡像頻率的抑制，否則無法抑制鏡像頻率處噪聲的干擾，造成 接收靈敏度的下降。但是由于該電路在接收雙頻段信號時共用了一路射頻輸入端，這樣又 給選取合適的射頻濾波器造成了一定的困難，因此也不具有很強的實用性。
[0004] 綜上所述，現(xiàn)有的可同時接收雙頻段衛(wèi)星導航信號的接收機射頻前端電路或無法 實現(xiàn)較低的成本和功耗，或在實際應用時不具備可行性，無法滿足低成本、低功耗、雙頻段 衛(wèi)星信號同時接收的應用需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的主要目的是在同時接收L1和L2雙頻段衛(wèi)星導航信號的基礎上，實現(xiàn)無 需使用片外射頻、中頻濾波器和支持單天線輸入的功能，解決現(xiàn)有電路結(jié)構(gòu)復雜、成本高、 功耗大的問題。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種雙頻段衛(wèi)星導航接收機射頻前端電路，其電 路結(jié)構(gòu)如圖2所示，由以下幾個模塊組成：
[0007] (1)射頻低噪聲放大器（LNA) 10,其輸入為接收射頻信號，經(jīng)放大后輸出射頻信號 A，接第一級混頻器20 ;
[0008] (2)第一級混頻器20,其輸入射頻信號A，分別與I路第一本振信號L01_I和Q路 第一本振信號L01_Q進行混頻，將信號A由射頻頻率下變頻到第一中頻頻率，即：A與L01_ I混頻輸出I路第一中頻信號B1，A與L01_Q混頻輸出Q路第一中頻信號B2，B1和B2接第 二級混頻器30 ;其中，所述I路、Q路為信號通路，一般地，I路為相位為0度的信號通路，Q 路為相位為90度的信號通路；
[0009] (3)第二級混頻器30,其輸入為I、Q兩路第一中頻信號B1、B2,分別與I路第二本 振信號L02_I和Q路第二本振信號L02_Q進行混頻，將第一中頻信號頻率下變頻到第二中 頻頻率，g卩：B1與L02_I混頻輸出第一路II路第二中頻信號Cl，B1與L02_Q混頻輸出IQ 路第二中頻信號C2，B2與L02_I混頻輸出QI路第二中頻信號C3，B2與L02_Q混頻輸出QQ 路第二中頻信號C4,第二中頻信號Cl、C2、C3、C4接低通濾波器40 ;
[0010] (4)低通濾波器40,其輸入為II、IQ、QI、QQ四路第二中頻信號(：1工2、03工4，對其 進行信號合成及低通濾波，即：C1-C4并經(jīng)低通濾波后作為通道一的I路第三中頻信號D1， C2+C3并經(jīng)低通濾波后作為通道一的Q路第三中頻信號D2, C3-C2并經(jīng)低通濾波后作為通道 二的Q路第三中頻信號D3, C1+C4并經(jīng)低通濾波后作為通道二的I路第三中頻信號D4,經(jīng)過 上述處理，通道一篩選出L1頻段的信號、抑制L2頻段信號，通道二篩選出L2頻段的信號、 抑制L1頻段的信號，實現(xiàn)了不同頻段信號的分離，同時低通濾波器對高頻噪聲和干擾信號 起到了抑制作用，輸出信號Dl、D2接通道一的可配置復帶通濾波器50, D3、D4接通道二的 可配置復帶通濾波器51 ;
[0011] (5)通道一的可配置復帶通濾波器50,其輸入為通道一的I路第三中頻信號D1和 通道一的Q路第三中頻信號D2,對其進行復數(shù)帶通濾波，濾除鏡像頻率，輸出通道一的第四 中頻信號E1，接可變增益中頻放大器60 ;
[0012] (6)通道二的可配置復帶通濾波器51，其輸入為通道二的Q路第三中頻信號D3和 通道二的I路第三中頻信號D4,對其進行復數(shù)帶通濾波，濾除鏡像頻率，輸出通道二的第四 中頻信號E2,接可變增益中頻放大器61 ;
[0013] (7)通道一的可變增益中頻放大器60,其輸入為通道一的第四中頻信號E1，對其 進行放大，輸出通道一的第五中頻信號F1接通道一的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC) 70 ;
[0014] (8)通道二的可變增益中頻放大器61，其輸入為通道二的第四中頻信號E2,對其 進行放大，輸出通道二的第五中頻信號F2接通道二的ADC 71 ;
[0015] (9) ADC 70,其輸入為通道一的第五中頻信號F1，將其轉(zhuǎn)換為通道一數(shù)字信號并輸 出；
[0016] (10)ADC 71，其輸入為通道二的第五中頻信號F2,將其轉(zhuǎn)換為通道二數(shù)字信號并 輸出；
[0017] (11)頻率綜合器80,產(chǎn)生I、Q兩路第一本振信號L01_I和L01_Q，輸出到第一混 頻器20