[發明專利]一種獨立雙通道導航增強衛星接收機

有效

• 申請號: 202110421147.8
• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN113009516B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 劉杰;彭理;湯長江;吳強;李辰運;汪恒冉;張宇
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01S19/13
• 分類號: G01S19/13;G01S19/37
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種獨立雙通道導航增強衛星接收機，該接收機由導航天線01、導航天線02、L型匹配電路、兩級帶通濾波器電路、三級低噪放電路、RX3701和基帶處理電路組成；接收機能夠支持獨立雙通道多模接收，且擁有高靈敏度和強抗干擾能力；接收機在全球定位系統GPS或北斗導航系統均被干擾的情況下，通過其中一個接收通道接收專用衛星定位信號，實現單星定位功能；該接收機還具備很強的基帶處理能力；導航天線01和導航天線02接收下來的電磁波信號分別經過三級低噪放電路和兩級帶通濾波電路后進入多模多頻射頻接收電路，信號經射頻接收電路處理后，通過RX3701的OUT1和OUT2兩個輸出通道將每一通道處理得到的4位I/Q信號分別輸出給到基帶處理電路；通過基帶處理電路中ZYNQ7045的ARM0、ARM1和FPGA處理器上的軟件模塊對輸入的OUT1和OUT2通道的各自4位I/Q信號進行LEO信號解調；最終接收機將解算后的信息通過千兆以太網發送給計算機處理；

該獨立雙通道導航增強衛星接收機以RX3701射頻芯片為核心設計了獨立雙通道接收電路；接收機利用RX3701的兩個接收通道RX1和RX2進行信號接收；其中的RX1接收通道接收全球定位系統GPS或北斗導航系統的衛星信號，RX2通道則可以接收頻段1600.995MHz±5.115MHz專用衛星信號；接收機的專用衛星接收通道RX2可以實現接收機在全球定位系統GPS或北斗導航系統均被干擾的情況下，依然具備進行單星定位的能力；其中RX1和RX2接收通道的接收前端都設計了兩級濾波電路，保證接收機具備強抗干擾能力，使接收機在接收衛星信號時，避免其他設備對接收機進行干擾；每一級濾波器可以根據實際需要選擇不同頻段的濾波器焊接，從而實現對不同頻帶信號的接收；采用濾波器SF2186E，其中心頻率為1268.52MHz，帶外抑制為-40dB，帶寬為20.46MHz；采用濾波器SAFFB1G20AA0F0A，其中心頻率為1201.5MHz，帶外抑制為-30dB帶寬為20.46MHz；采用濾波器SAFFB1G56AC0F0A，其中心頻率為1561.1MHz，帶外抑制為-45dB帶寬為20.46MHz；同時接收機的RX1和RX2接收通道的接收前端也設計了三級低噪放電路，第一級低噪放電路的增益為20dB，噪聲系數為0.67；第二級低噪放電路的增益為20dB，噪聲系數為0.67；第三級低噪放電路的增益為21.7dB，噪聲系數為1.2；通過三級低噪放電路實現的增益達到61.7dB，而射頻接收芯片RX3701本身的P1dB為-30dB，此外，RX3701芯片內部還集成增益達到40dB的低噪聲放大器；因此三級低噪放增益加上RX3701射頻芯片本身的增益，保證接收機能夠接收衛星信號的靈敏度小于等于-150dBm，提高了接收的靈敏度；

選用ZYNQ7045作為基帶處理電路中的處理器，其內部配備雙核ARM處理器，同時還集成可編程邏輯FPGA處理器；該接收機的ZYNQ7045掛載1GByte?DDR3緩存用于數據存儲，工作主頻1333MHz，另外掛載32Mbyte的QSPI?Flash用于引導啟動；其ARM端配有單端33.33MHz有源晶振，FPGA端配有單端50.00MHz有源晶振和差分125.00MHz有源晶振，用于軟件模塊的時序設計；同時通過其FPGA端DC3.3V?BANK接收RX3701射頻芯片兩個輸出通道OUT1和OUT2分別獨立輸出的4位I/Q數據，并通過ZYNQ7045的ARM0處理器進行信號處理、信號引導和輔助信息處理；ARM1處理器進行單星定位計算；FPGA處理器則進行快速捕獲，并對相關通道進行解調和解擴，獲取累加量；接收機通過ZYNQ7045上的軟件模塊相互配合實現不同功能，從而減少定位收斂時間，保證接收機支持多模接收解調和解碼，并能直接輸出定位。

2.根據權利要求1所述一種獨立雙通道導航增強衛星接收機，其特征在于：該接收機的整機尺寸小，輸入接口簡單，輸出接口直接接入計算機；整機尺寸控制到100mm*70mm*30mm，接收器的雙通道輸入都采用IPEX連接器，通過同軸線連接到天線，同時該接收機基帶處理電路中的ZYNQ7045將最終解算后的信息通過其FPGA處理器上SerDes?Bank的SGMII接口傳輸給PHY芯片88E1111，88E1111將FPGA傳輸過來的信號轉化后通過PHY芯片的MDIO接口輸出到RJ45連接器，從而通過網線直接連接給計算機處理。