專利名稱：：雙通道導航射頻接收機的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種雙通道導航射頻接收機。
背景技術：
：全球導航定位系統(GPQ已經廣泛應用于車載導航，車輛跟蹤，時間同步，測量測繪，船只或車輛監控，地理數據采集，航天工業等等。到目前為止，導航定位系統最大和最多的用戶是車載和手持導航。在手持導航儀(PND，PortableNavigationDevice)或類似的應用中，整個導航儀是需要用電池來供電的。所以針對這種應用，導航系統的芯片功耗有著特殊的意義。功耗越低，使用的時間就越長。目前在市場上，像美國的SiRF公司，加拿大的SiGe公司和美國的MAXIM公司都已經有了很成熟的導航射頻電路。這些產品都是單通道的，多數用SiGe工藝來設計和制作，以達到低功耗，高性能的目的。如圖1所示，這些產品都是采用傳統的低中頻導航射頻接收機系統架構。導航GPS射頻調制信號通過天線(未畫出)，通過射頻輸入口(LNA_IN)被接收到信號通道中。接收到的1575.42MHz導航GPS射頻信號通過前端的低噪聲放大器1(LNA)進行放大。為了過濾掉鄰近的手機或別的通訊干擾信號，經放大的射頻RF信號需要輸出到芯片外，經過片外聲濾波器2(SAWFILTER)，再接回到片內的射頻預放大器3(RFA)，作進一步放大后連接到正交下變頻器4和5(Mixerl,MixerQ)。為了便于說明，我們以單位頻率fQ=l.023MHz來計算射頻(IMOftl)和中頻頻率。在導航射頻芯片中，主流的中頻頻率是4&。中頻濾波器6(IFFilter)把中頻信號進行信道選擇，過濾出在帶寬內(導航GPS的帶寬是，一般中頻濾波器的帶寬比稍高)的需要被解調的中頻信號。帶寬外的任何信號或噪聲可以得到充分的過濾。此中頻信號經可調增益放大器7(VGA)放大后，提供適度的信號強度給模數轉換器8(ADC)，從而把中頻模擬信號轉換成數字信號。最后這些數字信號就在數字基帶做信號處理(未畫出)。在低中頻導航射頻接收機系統架構中，因為射頻芯片需要獨立成為一顆單芯片，所以模數轉換器8(ADC)的MAG信號輸出被用作VGA信號強度的檢測，通過可調增益放大器控制電路9(VGAController)，反饋到VGA來控制恒定的VGA輸出給模數轉換器8(ADC)。射頻RF至中頻IF下變頻的混頻器4和5(IQMixers)的本振是由射頻頻率綜合器(RFPLL)來提供的。無論是整數分頻頻率綜合器(IntegerNRFPLL)還是小數分頻頻率綜合器(Fractional-NRFPLL)，頻率綜合器(RFPLL)簡單地說是由七個子模塊組成第一個是鑒頻鑒相器12(PFD)，它的作用就是把頻率綜合器反饋回來的信號和一個標準參考時鐘(導航射頻芯片一般用16fQ)進行比較。這個標準參考時鐘由片外經過時鐘隔離放大器10(CLK_BUF)輸到鑒頻鑒相器12(PFD)，當反饋頻率和參考的標準頻率相等的時候，頻率綜合器鎖相環就鎖住了，就達到了頻率綜合器的目的。第二個是電荷泵13(CP)。電荷泵的作用就是對環路濾波器14(LPF)進行充電或放電。環路濾波器過濾后的直流電壓可以來控制壓控振蕩器15(VCO)的頻率。壓控振蕩器產生的本振信號先經由二分頻器16(Div2)，預分頻器17(I^rescaler)和反饋分頻器16(NDivider)，然后再輸出到鑒頻鑒相器12(PFD)就形成了一個完整的鎖相環環路。頻率綜合器(RFPLL)包含的另外幾個模塊就是環路濾波器14，壓控振蕩器15，二分頻器16，預分頻器17和反饋分頻器18。這些模塊的功能已經有所敘述。二分頻器16(Div2)的輸出連接下變頻的混頻器4和5(IQMixers)提供所需用的正交本振的信號。當環路鎖定之后，壓控振蕩器所輸出的頻率就是參考時鐘fref的N倍。導航射頻芯片主流的系統架構都選擇兩倍頻的壓控振蕩器頻率，也就是&1536&。這樣由二分頻器所分頻出的I和Q正交本振LOI和LOQ提供給IQ下變頻器4，5(IQMixers)。一般來說，導航射頻芯片因為對頻率的高精度要求，參考時鐘都是片外的溫補的晶振(TCX0，未畫出)，它的時鐘經過時鐘隔離放大器10(CLKBUF)的整形，輸進頻率綜合器鎖相環(RFPLL)，作為標準參考時鐘。與此同時，這個時鐘也提供給模數轉換器8(ADC)的采樣時鐘。采樣時鐘最后需要經過另外一個時鐘隔離放大器11(CLKBUF)的整形，輸出到片外進到導航基帶芯片作數據采樣的同步。目前主流的衛星導航系統是美國的GPS導航系統。其射頻頻率為1575.42MHz，載有BPSK(BinaryPhase-ShiftKeying)調制波。在其2.046MHz帶寬內蘊涵著時間和位置信息的C/A碼。中國北斗是4.092MHz帶寬。目前天上已經有八顆北斗導航衛星，北斗二代的COMPASS導航系統越來越成熟。北斗二代預計在2012年可以覆蓋亞太地區并進入實質性運營。所以中國政府現在力推北斗二代的COMPASS導航系統。目前政府要求并鼓勵消費者只用北斗導航系統是不現實的。第一，北斗衛星數目不夠多；第二，整個北斗系統運營還需時間去成熟。所以在市場上如果有一個雙通道的導航射頻接收機，同時能接收美國GPS衛星和中國北斗二代的COMPASS導航衛星，這種接收機就有很高和很現實的價值。不光這樣，這種雙通道的導航射頻接收機的優點就是可以同時收到更多的衛星數目，綜合定位就更加精確。雖然這種雙通道接收機是同時接收，同時工作的射頻信號通道，接收的衛星數目也大大增加，定位更加精準，但是終端用戶還是希望其功耗和成本跟單通道的射頻接收機一樣或高出不多。
發明內容本發明提供一種雙通道導航射頻接收機，同時能接收美國GPS衛星和中國北斗二代的COMPASS導航衛星，可以同時收到更多的衛星數目，即能節省功耗，又能節省成本，達到與單通道方案低功耗低成本一樣。為了達到上述目的，本發明提供一種雙通道導航射頻接收機，該雙通道導航射頻接收機包含電路連接的射頻前端電路和射頻鎖相環電路，該雙通道導航射頻接收機還包含電路連接所述射頻前端電路的和射頻鎖相環電路的鏡像低中頻輸出電路。所述的鏡像低中頻輸出電路包含兩路互為鏡像的輸出電路。該雙通道導航射頻接收機的本振頻率是美國導航射頻頻率和北斗射頻頻率的平均值。所述的射頻前端電路包含電路連接的低噪聲放大器、片外聲濾波器、射頻預放大器、正交下變頻器。所述的鏡像低中頻輸出電路的每一路輸出電路都包含電路連接的中頻濾波器、可調增益放大器、模數轉換器、可調增益放大器控制電路和時鐘隔離放大器。所述的雙通道導航射頻接收機還包含電路連接所述射頻鎖相環電路和鏡像低中頻輸出電路的時鐘隔離放大器。所述的射頻鎖相環電路包含電路連接的鑒頻鑒相器、電荷泵、環路濾波器、壓控振蕩器、二分頻器，預分頻器，反饋分頻器。所述的射頻鎖相環電路還包含六十四分頻器。本發明采用共享射頻前端，雙通道射頻接收信號互為鏡像，可以同時收到更多的衛星數目，即能節省功耗，又能節省成本，達到與單通道方案低功耗低成本一樣，這種新的低功耗的雙通道導航射頻接收機系統架構是很有應用意義的。圖1是
背景技術：
中傳統的單通道導航射頻接收機的電路結構示意圖；圖2是本發明提供的一種雙通道導航射頻接收機的電路結構示意圖3是中頻信號示意圖4是中國北斗導航衛星的最高中頻信號邊沿的示意圖。具體實施例方式以下根據圖1圖4，具體說明本發明的較佳實施例如圖2所示，是本發明的雙通道導航射頻接收機的電路結構示意圖，該雙通道導航射頻接收機包含電路連接的射頻前端電路和射頻鎖相環電路(RFPLL)，該雙通道導航射頻接收機還包含電路連接所述射頻前端電路的和射頻鎖相環電路的鏡像低中頻輸出電路。所述的射頻前端電路包含電路連接的低噪聲放大器1(LNA)、片外聲濾波器2(SAffFILTER)、射頻預放大器3(RFA)、正交下變頻器4和5(Mixerl，MixerQ)。所述的鏡像低中頻輸出電路包含兩路互為鏡像的輸出電路，第一路輸出電路包含電路連接的中頻濾波器61(IFFilter)、可調增益放大器71(VGA)、模數轉換器81(ADC)、可調增益放大器控制電路91(VGAController)、時鐘隔離放大器111(CLKBUF)，第二路輸出電路包含電路連接的中頻濾波器62(IFFilter)、可調增益放大器72(VGA)、模數轉換器82(ADC)、可調增益放大器控制電路92(VGAController)、時鐘隔離放大器112(CLKBUF)0所述的雙通道導航射頻接收機還包含電路連接所述射頻鎖相環電路和鏡像低中頻輸出電路的時鐘隔離放大器10(CLKBUF)0所述的射頻鎖相環電路包含電路連接的鑒頻鑒相器12(PFD)、電荷泵13(CP)、環路濾波器14(LPF)、壓控振蕩器15(VC0)、二分頻器16(Div2)，預分頻器17(Prescaler)和反饋分頻器IS(DivN)。該射頻鎖相環電路還包含六十四分頻器19(Div64)，給模數轉換器82(ADC)提供采樣時鐘。本發明提供的雙通道導航射頻接收機在工作時，美國GPS導航衛星的射頻信號RFl和中國北斗導航衛星的射頻信號RF2(GPS的信號頻率是1575.42MHz；北斗導航衛星的信號頻率是1561.098MHz)同時通過天線(未畫出)由同一個射頻輸入口(LNA_IN)被接收到信號通道中，從射頻輸入口(LNA_IN)、低噪聲放大器1(LNA)、片外聲濾波器2(SAffFILTER)、射頻預放大器3(RFA)，一直到正交下變頻器4和5(Mixerl,MixerQ),下變頻器4和5(Mixerl,MixerQ)是正交的IQ下變頻器，其本振信號由射頻鎖相環電路中的壓控振蕩器15(VCO)二分頻后提供，本振頻率是射頻RFl和RF2的平均值，下變頻器4和5(MixerI，MixerQ)所輸出的是同一個中頻信號，它的頻率是射頻RFl和RF2的頻率之差除以2，為7.161MHz。I支路的相位比Q支路提前90°。鏡像低中頻輸出電路中的第一路，也就是GPS通道的中頻濾波器61(IFFILTER)通過對上述中頻信號的I支路進行90°相移，與Q支路的信號相加，就過濾出7.161MHz的來自RFl的中頻信號IF1，鏡像低中頻輸出電路中的第二路，也就是北斗通道的中頻濾波器62(IFFILTER)通過對上述中頻信號的Q支路進行90°相移，與Q支路的信號相減，就過濾出7.161MHz的來自RF2的中頻信號IF2，如圖3所示，互為鏡像的這兩個中頻信號IFl和IF2，都是7.161MHz的頻率，其頻率一樣，但是通過這種鏡像抑制架構的處理，就把來自RFl和RF2的信號分開。這種特別的系統架構，就大大地簡化了射頻前端，不需要兩套射頻前端電路，也不需要兩套射頻鎖相環電路(RFPLL)。第一路也就是GPS通道的輸出電路中的中頻濾波器61(IFFilter)把中頻信號IFl進行信道選擇，過濾出在帶寬內(美國GPS導航衛星的帶寬是24，一般中頻濾波器的帶寬比稍高)的需要被解調的中頻信號，帶寬外的任何信號或噪聲可以得到充分的過濾，此中頻信號IFl經可調增益放大器71(VGA)放大后，提供適度的信號強度給模數轉換器81(ADC)，從而把中頻模擬信號轉換成數字信號，最后這些數字信號就在數字基帶做信號處理(未畫出)。在低中頻導航射頻接收機系統架構中，模數轉換器81(ADC)的MAGl信號輸出被用作VGA信號強度的檢測，通過可調增益放大器控制電路91(VGAController)反饋到可調增益放大器71(VGA)來控制恒定的VGA輸出給模數轉換器81(ADC)。第二路也就是北斗通道的輸出電路中的中頻處理類似第一個通道，但是需要考慮北斗導航衛星的更高的帶寬(4.092MHz)。如圖4所示，北斗帶內的最高中頻信號邊沿是f_3dB=fIF+0.5*BW=9.207MHz。其中，fIF是中頻頻率，BW是中頻帶寬。這樣，提供給第二路輸出電路的過采樣ADC時鐘就需要比Ieftl大，本發明利用六十四分頻器19從射頻鎖相環電路中取出64分頻，就是24.5MHz來提供給模數轉換器82使用。盡管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。權利要求1.一種雙通道導航射頻接收機，其特征在于，該雙通道導航射頻接收機包含電路連接的射頻前端電路和射頻鎖相環電路，該雙通道導航射頻接收機還包含電路連接所述射頻前端電路的和射頻鎖相環電路的鏡像低中頻輸出電路；所述的鏡像低中頻輸出電路包含兩路互為鏡像的輸出電路。2.如權利要求1所述的雙通道導航射頻接收機，其特征在于，所述的雙通道導航射頻接收機的本振頻率是美國導航射頻頻率和北斗射頻頻率的平均值。3.如權利要求1所述的雙通道導航射頻接收機，其特征在于，所述的射頻前端電路包含電路連接的低噪聲放大器(1)、片外聲濾波器(2)、射頻預放大器(3)、正交下變頻器(4、5)。4.如權利要求1所述的雙通道導航射頻接收機，其特征在于，所述的鏡像低中頻輸出電路的每一路輸出電路都包含電路連接的中頻濾波器、可調增益放大器、模數轉換器、可調增益放大器控制電路和時鐘隔離放大器。5.如權利要求1所述的雙通道導航射頻接收機，其特征在于，所述的雙通道導航射頻接收機還包含電路連接所述射頻鎖相環電路和鏡像低中頻輸出電路的時鐘隔離放大器(10)。6.如權利要求1所述的雙通道導航射頻接收機，其特征在于，所述的射頻鎖相環電路包含電路連接的鑒頻鑒相器(12)、電荷泵(13)、環路濾波器(14)、壓控振蕩器(15)、二分頻器(16)，預分頻器(17)和反饋分頻器(18)。7.如權利要求6所述的雙通道導航射頻接收機，其特征在于，所述的射頻鎖相環電路還包含六十四分頻器(19)。全文摘要本發明提供一種雙通道導航射頻接收機，該雙通道導航射頻接收機包含電路連接的射頻前端電路和射頻鎖相環電路，該雙通道導航射頻接收機還包含電路連接所述射頻前端電路的和射頻鎖相環電路的鏡像低中頻輸出電路，該鏡像低中頻輸出電路包含兩路互為鏡像的輸出電路。本發明采用共享射頻前端，雙通道射頻接收信號互為鏡像，可以同時收到更多的衛星數目，即能節省功耗，又能節省成本，達到與單通道方案低功耗低成本一樣，這種新的低功耗的雙通道導航射頻接收機系統架構是很有應用意義的。文檔編號G01S19/33GK102279403SQ201110103268公開日2011年12月14日申請日期2011年4月25日優先權日2011年4月25日發明者倪文海,徐文華申請人:上海迦美信芯通訊技術有限公司