[發明專利]一種接收機射頻前端裝置及其接收信號方法

有效

• 申請號: 201110166752.1
• 申請日: 2011-06-21
• 公開（公告）號: CN102231636A
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發明（設計）人: 池保勇;祁楠;徐陽;俞小寶;敘陽;張星;王志華
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04B1/30
• 分類號: H04B1/30;H04B1/18
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

技術領域

本發明屬于無線通信和衛星定位導航領域，特別涉及一種接收機射頻前端裝置及其接收信號方法。

背景技術

自從上世紀90年代美國的全球定位系統(GPS)組建完成以來，衛星定位導航技術在軍事、航天航空、科學探測、民用交通等領域得到廣泛應用。與此同時，各國為擺脫技術依賴并針對本國應用優化，紛紛加快步伐研發基于本國或本地區服務的衛星導航系統。這其中包括俄羅斯的格洛納斯(GLONASS)全球導航衛星系統，歐盟的伽利略(Galileo)定位系統以及中國的北斗(BEIDOU或Compass)衛星導航系統。以中國的北斗衛星導航系統為例，隨著衛星數目的不斷增多，整個系統將在近幾年內完成組網并對普通用戶開放服務，因此相關定位和導航服務將具有非常廣闊的應用和市場。

導航用接收機專用芯片可集成于專用接收裝置和通用便攜設備中，作為用戶終端接收衛星信息；其中的射頻前端裝置直接決定了接收機的性能，是其中最為核心的模塊。射頻前端裝置多被制作成單獨芯片，并與另外的數字基帶芯片聯合使用組成整個導航用接收機。同時接收兩個不同頻段導航信號(例如GPS?L1波段和L2波段)可以抵消地球電離層等引入的誤差，從而提高定位精度；針對此目的而特殊設計的接收機稱為雙頻接收機，而其中主要的技術難點在于雙頻接收機射頻前端裝置的設計和實現。

目前尚未出現能夠同時兼容GPS?L1、L2和L5波段，Galileo?E1、E5a和E5b，GLONASS?L1和L2，北斗二代B1、B2和B3全部波段的高精度雙頻接收機射頻前端裝置。由于上述導航信號頻率、帶寬等各不相同，因此對于導航信號的兼容性差異將給射頻前端電路本身設計難度帶來實質性的不同。

現有的射頻前端裝置(如中國專利CN101198160A)使用單通道時分復用的方法接收雙頻導航信號，但受限于本身結構仍存在若干難于解決的問題。首先，由于不同頻率、帶寬的導航信號共用同一射頻前端電路，為了滿足各自需求，就必須使其部分電路始終覆蓋所有導航信號的頻段，并且無失真地處理其中最大帶寬信號。這使得接收機噪聲系數較高，從而無法實現高靈敏度接收；另外，造成硬件資源和功耗在接收低頻率低帶寬信號時的浪費。最后，根據其實施方式中的描述，該系統同時接收多個(例如兩個)頻段導航信號時，將以至少2倍于采樣頻率的速度對射頻前端多個模塊工作模式進行切換，這將限制能夠處理的導航信號帶寬即接收機精度，并且由此產生了巨大功耗。

現有的雙頻接收機射頻前端裝置(如中國專利CN101915932A)采用雙通道超外差結構同時接收兩路導航信號，由于其雙通道僅是將單個通道簡單復制兩份得到；并且分別使用兩次變頻結構，硬件和功耗開銷極大。另外，該裝置在單個芯片上采用兩個頻率合成器，產生頻率相距很近的射頻振蕩信號，雙通道間的信號串擾將非常嚴重，使得接收機的靈敏度降低，進而接收精度下降。

發明內容

本發明公開了一種接收機射頻前端裝置及其接收信號方法。具體技術方案如下：

一種接收機射頻前端裝置具備兩條并行且相互獨立的信號通道，其中每條通道具備完整的從射頻到模擬中頻的信號處理路徑；每條信號通道的連接關系如下：

低噪聲放大器、聲表濾波器、射頻放大器、正交輸出下變頻器、校準緩沖器和多模式濾波器串聯連接，多模式濾波器輸出端連接可控增益放大器輸入端；可控增益放大器的輸出端分別連接自動增益控制器的輸入端和多模式模擬/數字轉換器輸入端，自動增益控制器的輸出端連接可控增益放大器的增益控制端；

所述接收機射頻前端裝置還包含頻率合成器、電源管理模塊、時鐘產生器和數字邏輯控制器各一個，它們的連接關系如下：

電源管理模塊分別與芯片上所有的電子器件連接；頻率合成器四個輸出端分別連接兩條信號通道的正交輸出下變頻器的本地振蕩信號輸入端；時鐘產生器的三個輸出端分別連接多模式濾波器的調諧校準部分參考時鐘輸入端、多模式模擬/數字轉換器的采樣時鐘輸入端和數字邏輯控制器的參考時鐘輸入端；數字邏輯控制器對外接口為標準4線串行接口，包括SDI、SDO、SCK和CS，連接到位于信號通道外的微控制器，其對內接口為多個8位寄存器輸出，直接連接芯片上所有的電子器件。

所述電源管理模塊內部的連接關系如下：直流電壓轉換器的輸入端連接外部電源，其輸出端連接電源管理模塊內部各低壓差線性穩壓器的輸入端；各低壓差線性穩壓器的輸出端連接芯片上所有的電子器件的局部電源；帶隙基準源自偏置產生參考電流和電壓，因此沒有輸入端，其輸出端接連芯片上所有的電子器件的參考電壓、電流輸入端。

一種接收機射頻前端裝置的接收信號方法包括以下步驟：