[發明專利]一種應用于GNSS高性能雙頻有源天線的射頻結構

有效

• 申請號: 202210431217.2
• 申請日: 2022-04-22
• 公開（公告）號: CN114928370B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 羅彥彬;金玉花;陳妙萍;錢敏;甘業兵
• 申請（專利權）人: 杭州中科微電子有限公司
• 主分類號: H04B1/10
• 分類號: H04B1/10;H04B1/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 劉正君

本發明公開了一種應用于GNSS高性能雙頻有源天線的射頻結構。解決現有天線接收的兩路信號合并為一路信號必須使用合路器，提高了成本，增加了有源天線面積，存在插入損耗，增加GNSS雙頻有源天線整體電路結構復雜度的問題。結構包括GNSS雙頻陶瓷介質、窄帶低噪聲放大器、射頻帶通濾波器和改進型寬帶低噪音放大器，GNSS雙頻陶瓷介質包括兩個輸出端口，改進型寬帶低噪音放大器包括兩個射頻輸入端口和射頻輸出端口，GNSS雙頻陶瓷介質兩個輸出端口分別依次連接窄帶低噪聲放大器、射頻帶通濾波器后與一個射頻輸入端口連接，射頻輸出端口作為有源天線輸出端。本發明去除傳統結構中的合路器，節省有源天線的成本，減小了有源天線面積和合路器插入損耗。

技術領域

本發明涉及射頻通信技術領域，尤其是涉及一種應用于GNSS高性能雙頻有源天線的射頻結構。

背景技術

隨著航天、空間衛星和通信的迅速發展，全球導航衛星系統(GNSS,?GlobalNavigation?Satellite?System)在軍用和民用領域得到了快速的發展，成為國家經濟發展和民眾生活中不可或缺的重要部分。隨著技術的不斷發展，對導航接收機的要求也是不斷提高，提高定位和授時精度，降低接收機功耗，增加一些輔助功能等，近年來成為當前衛星導航領域研究的熱點內容。目前GNSS主要包括美國的GPS(Global?Position?System)、俄羅斯的GLONASS、歐盟的Galileo和中國的北斗BDS(或稱COMPASS)。

GPS為軍用和民用安排了不同的頻段，主要包括L1/L2/L5三個頻段，對應的載波頻率為1575.42?MHz?/1227.6?MHz?/1176.45?MHz；GLONASS的對應兩個載波頻段L1和L2，頻率分別為1602?MHz和1246?MHz，分別用于發射標準精度和高精度信號；Galileo與GPS系統一樣，采用碼分多址技術，信號主要包括三個頻段E5a-E5b、E6和E2-L1-E1，對應的頻率分別為1164?MHz-1214?MHz、1278.75?MHz以及1575.42?MHz；目前北斗系統可覆蓋亞太地區并提供服務，后續將逐步實現全球范圍的覆蓋，BDS主要包括3個頻段B1、B2和B3，分別為1559.052MHz-?1591.788?MHz、1166.22?MHz?-?1217.37?MHz以及1250.618?MHz?-?1286.423?MHz。如上所述，GNSS的有效信號頻段主要集中在1164?MHz?-?1286.423?MHz以及1559.052?MHz?–1602?MHz這兩個頻段內，GNSS兩個頻段的頻率跨度近400MHz，需要覆蓋這么大的工作帶寬對射頻器件設計是非常大的挑戰。現在的高性能GNSS接收機需要使用雙頻有源天線同時接收這兩個頻段內的信號，然后再通過長的射頻傳輸線輸入射頻前端和SOC芯片中進行信號處理。

目前，GNSS雙頻有源天線只有一個射頻輸出端口，通過一根很長的射頻傳輸線與GNSS雙頻接收機中的射頻前端輸入端口相連接。而GNSS雙頻有源天線可以同時接收兩個頻段的信號，分別為GPS?L1、BDS?B1等高頻段信號，以及GPS?L2/L5、BDS?B2/B3等低頻段信號。現有的陶瓷介質同時接收GNSS兩個頻段的信號以后通過兩個端口輸出，為了得到性能優越的接收機性能，在有源天線中一般會使用低噪聲放大器，射頻帶通濾波器等射頻器件，濾除干擾信號和抑制后級電路對接收機噪聲系數的影響。由于GNSS兩個頻段中心頻率相差較遠，將近400MHz，而制作400MHz工作帶寬的射頻濾波器是非常有難度的，目前的科技不足以制造出符合應用要求的寬帶濾波器，導致現在的應用中，對于GNSS兩個頻段的信號都要分別使用對應的濾波器濾波后再進行下一步的信號處理。顯然地，GNSS雙頻有源天線同時接收兩個頻段的信號，再通過一個射頻輸出端口作為有源天線輸出端口，就必須在有源天線內將兩路信號合并成一路信號，常規方法中，合并兩路信號成一路信號，必須使用成本昂貴且尺寸較大的合路器。