本实用新型专利技术公开了一种低成本GNSS射频信号录制与回放装置，包括用于接收GPS的L1和L2频段以及北斗的B1频段的接收天线、低噪声放大器、第一射频开关、第二射频开关、第三射频开关、混频器、本振、第一滤波器、第二滤波器、温补时钟、SDR平台、控制和存储电脑、I/O扩展器，程控可调衰减器、发射天线；所述控制和存储电脑通过I/O扩展器控制第一射频开关、第二射频开关、第三射频开关进行录制和回放功能的切换以及控制程控可调衰减器，以调节回放信号的强度。本系统具有成本低，结构巧妙，工作稳定，录制的文件占用空间小等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种低成本GNSS射频信号录制与回放装置
本技术涉及GNSS相关课程教学与GNSS接收机研发生产测试仪器领域，尤其涉及一种低成本GNSS射频信号录制与回放装置。
技术介绍
GNSS(globalnavigationsatellitesystem全球导航卫星系统)接收机的应用十分广泛，在民用、军事、测绘、水利、地质、电力、森林等各个领域都占有重要地位。GNSS接收机的研发过程中，常常用到GNSS信号的录制与重放设备，目的是重复形成完全一样的GNSS射频信号场景，以对GNSS接收机进行测试，对不同的接收机或者相同接收机的不同算法进行比较、验证。随着我国北斗系统的发展，教学科研机构和生产厂商对多频多模GNSS接收机的研发力度加大，而多频多模GNSS射频信号录放装置在研发生产过程中的作用十分重要。目前的GNSS射频信号录制与重放装置一般分为两类，一类是单频单模，其价格较低，但是已经无法满足目前GPS/北斗等多星座多频点的接收机测试需要。另一类是多频多模GNSS信号录制与播放装置，其采用的是多个ADC同步采集录制方式或者高速、高带宽ADC采集方式，这两者的共同缺点是生成的信号采集文件巨大。而前者还有同步问题，同步不良会造成多个信号之间时间错位，信号无法完整回放；而后者的成本高，结构复杂。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提供了一种低成本GNSS射频信号录制与回放装置，具有成本低，结构巧妙，工作稳定，录制的文件占用空间小等优点。本技术采用的技术方案如下：一种低成本GNSS射频信号录制与回放装置，包括：用于接收GPS的L1和L2频段以及北斗的B1频段的接收天线、低噪声放大器、第一射频开关、第二射频开关、第三射频开关、混频器、本振、第一滤波器、第二滤波器、温补时钟、SDR平台、控制和存储电脑、I/O扩展器，程控可调衰减器、发射天线；所述接收天线、低噪声放大器、第一射频开关、混频器、第二射频开关、第一滤波器、第三射频开关、SDR平台依次连接，所述本振与混频器连接，所述第三射频开关与第一射频开关连接，所述第二射频开关、第二滤波器、程控可调衰减器、发射天线依次连接，所述温补时钟与SDR平台连接，所述SDR平台与控制和存储电脑连接，所述控制和存储电脑通过I/O扩展器控制第一射频开关、第二射频开关、第三射频开关进行录制和回放功能的切换以及控制程控可调衰减器，以调节回放信号的强度。其中，所述接收天线选用至少能够接收GPS的L1和L2频段以及北斗的B1频段的有源天线，增益30db，用于接收这三个频段的信号。其中，所述低噪声放大器选用微波低噪声放大器，有效频段在1200Mhz到1600Mhz，增益25db；采用多级微波三极管自行设计搭建或者选用型号为ZX60-P162LN+的放大器模块。其中，所述第一射频开关、第二射频开关、第三射频开关采用型号为ZX80-DR230+的单刀双掷射频开关，用以进行录制和回放的功能切换。其中，所述混频器采用型号为ADE-35MH的宽频高性能混频器。其中，所述本振采用温补晶体振荡器，振荡频率170Mhz。其中，所述第一滤波器采用型号为VBFZ-1400+的滤波器，所述第二滤波器采用三个不同频段的滤波器CBP-1228C+，BFCN-1575+，BFCN-1560+组合完成。其中，所述SDR平台选用HackrfONE，所述温补时钟采用工作频率为10Mhz的TCXO。所述程控可调衰减器，选用型号为ZX76-31-PN-S的衰减器。所述I/O扩展器由单片机ATMEGA128与UART-USB接口转换芯片FDTIFT232R构成，两者配合完成接受控制和存储电脑的指令，以控制第一射频开关、第二射频开关、第三射频开关以及程控可调衰减器。有益效果：本技术所述的一种低成本GNSS射频信号录制与回放装置，利用变频时会产生和频和差频两个混频结果(即镜像)的现象，在信号录制与回放的时候使用了不同的和频信号与差频信号，在信号录制阶段，混频的目的是减少有效频点之间的间距，从而可以方便采集；而回放阶段，混频的目的是拉伸有效频点之间的间距，以达到还原信号的目的。对于不同频点的信号，分别采用和频与差频信号，从而充分利用镜像信号，使有效带宽大幅度压缩，降低了器件要求和系统复杂程度，同时降低了成本。本系统具有成本低，结构巧妙，工作稳定，录制的文件占用空间小等优点。附图说明图1具体实施例提供的一种低成本GNSS射频信号录制与回放装置的结构示意图。101-接收天线；102-低噪声放大器；103-第一射频开关；106-第二射频开关；108第三射频开关；104-混频器；105-本振；107-第一滤波器；109-温补时钟；110-SDR平台；111-控制和存储电脑；112-第二滤波器；113-程控可调衰减器；114-发射天线；115-I/O扩展器。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术技术方案进行详细说明。目前的GNSS信号主要包括北斗(BDS)、GPS、GLONASS、伽里略(Galileo)、QZSS和IRNSS。目前，GPS系统的应用较广，而BDS系统的前景更加引人注意。因此本装置主要针对GPS和BDS系统设计。而GPS信号又包含L1，L2，L5三个频段，BDS的被动定位系统也包含B1，B2，B3三个频段。在这几个频段中，用于民用的主要是GPS的L1和L2与BDS的B1。其中心频率、信号带宽、民用接收机通常的带宽分别为：可见，三个频段覆盖的带宽已经超过350Mhz，如果采用一般的直接采样的形式，则对器件的要求是相当高的，相应的成本也很高。在研究三个频段的关系后，可以知道这三个频段并非是连续的，其有效总带宽只有26Mhz，中间的300多Mhz实际上并不需要，另外一个事实是，由于GPS和北斗系统均使用了CDMA编码系统，即使在频谱边缘部分有部分重叠，对信号接收的影响也十分有限。因此提出了如下变频法压缩带宽的方法：通过混频器将信号进行变频处理是无线电技术中的一种常用手段，通常变频的目的是将频谱变换到一个中频(一次变频)或几个中频上(多次变频)，以避免放大器引起自激同时方便设计放大器和滤波器，通常的无线电设备中，要么只采用差频，要么只采用和频。而本技术利用变频时会产生和频和差频两个混频结果(即镜像)的现象，在信号录制与回放的时候使用了不同的和频信号与差频信号，对于不同频段的信号，分别采用和频与差频信号，从而充分利用镜像信号，使有效带宽大幅度压缩，降低了器件要求和系统复杂程度，同时降低了成本。如图1所示，本实施例包括：用于接收GPS的L1和L2频段以及北斗的B1频段的接收天线101、低噪声放大器102、第一射频开关103、第二射频开关106、第三射频开关108、混频器104、本振105、第一滤波器107、第二滤波器112、温补时钟109、SDR平台110、控制和存储电脑111、I/O扩展器115，程控可调衰减器113、发射天线114；所述接收天线101、低噪声放大器102、第一射频开关103、混频器104、第二射频开关106、第一滤波器107、第三射频开关108、SDR平台110依次连接，所述本振105与混频器104连接，所述第三射频开关108与第一射频开关103连接，所述第二射频开关106、第二滤波器1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低成本GNSS射频信号录制与回放装置，其特征在于，包括：用于接收GPS的L1和L2频段以及北斗的B1频段的接收天线(101)、低噪声放大器(102)、第一射频开关(103)、第二射频开关(106)、第三射频开关(108)、混频器(104)、本振(105)、第一滤波器(107)、第二滤波器(112)、温补时钟(109)、SDR平台(110)、控制和存储电脑(111)、I/O扩展器(115)，程控可调衰减器(113)、发射天线(114)；所述接收天线(101)、低噪声放大器(102)、第一射频开关(103)、混频器(104)、第二射频开关(106)、第一滤波器(107)、第三射频开关(108)、SDR平台(110)依次连接，所述本振(105)与混频器(104)连接，所述第三射频开关(108)与第一射频开关(103)连接，所述第二射频开关(106)、第二滤波器(112)、程控可调衰减器(113)、发射天线(114)依次连接，所述温补时钟(109)与SDR平台(110)连接，所述SDR平台(110)与控制和存储电脑(111)连接，所述控制和存储电脑(111)通过I/O扩展器(115)控制第一射频开关(103)、第二射频开关(106)、第三射频开关(108)进行录制和回放功能的切换以及控制程控可调衰减器(113)，以调节回放信号的强度。...
【技术特征摘要】
1.一种低成本GNSS射频信号录制与回放装置，其特征在于，包括：用于接收GPS的L1和L2频段以及北斗的B1频段的接收天线(101)、低噪声放大器(102)、第一射频开关(103)、第二射频开关(106)、第三射频开关(108)、混频器(104)、本振(105)、第一滤波器(107)、第二滤波器(112)、温补时钟(109)、SDR平台(110)、控制和存储电脑(111)、I/O扩展器(115)，程控可调衰减器(113)、发射天线(114)；所述接收天线(101)、低噪声放大器(102)、第一射频开关(103)、混频器(104)、第二射频开关(106)、第一滤波器(107)、第三射频开关(108)、SDR平台(110)依次连接，所述本振(105)与混频器(104)连接，所述第三射频开关(108)与第一射频开关(103)连接，所述第二射频开关(106)、第二滤波器(112)、程控可调衰减器(113)、发射天线(114)依次连接，所述温补时钟(109)与SDR平台(110)连接，所述SDR平台(110)与控制和存储电脑(111)连接，所述控制和存储电脑(111)通过I/O扩展器(115)控制第一射频开关(103)、第二射频开关(106)、第三射频开关(108)进行录制和回放功能的切换以及控制程控可调衰减器(113)，以调节回放信号的强度。2.根据权利要求1所述的一种低成本GNSS射频信号录制与回放装置，其特征在于，所述接收天线(101)选用至少能够接收GPS的L1和L2频段以及北斗的B1频段的有源天线，增益30db，用于接收这三个频段的信号。3.根据权利要求1所述的一种低成本GNSS射频信号录制与回放装置，其特征在于，所述低噪声放大器(102)选用微波低噪声放大器，有效频段在1200Mhz到1600Mhz，增益25db...
【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，姚宜斌，邹进贵，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42
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