卫星导航接收机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种卫星导航接收机，要解决的技术问题是提高硬件相关器的使用效率。本实用新型专利技术的卫星导航接收机由天线、射频前端电路、模拟／数字转换电路和数字信号处理单元顺序连接组成；数字信号处理单元由硬件逻辑单元经数据选通开关、数据总线连接处理器和存储器；硬件逻辑单元由数字变频电路和硬件相关器组件连接组成。本实用新型专利技术与现有技术相比，采用处理器软相关捕获和硬相关跟踪结合的结构实现了对导航信号的跟踪和捕获，提高了硬件相关器的使用效率，减少了芯片的面积、功耗，降低了对处理器的实时性能要求，降低导航接收机的硬件成本和体积。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种通信接收设备，特别是一种卫星导航接收设备。
技术介绍
卫星导航接收机是一种扩频通信接收设备，为了实现导航、定位的功能，首先需完 成信号捕获和信号跟踪两个步骤。信号捕获实施对伪码相位和载波频率的粗略搜索，搜索 完成之后通过信号跟踪保持对接收信号的锁定功能。由于信号捕获是对伪码相位和载波频 率进行搜索，当相位和载波的不确定范围较大时，该搜索过程较长。为缩短捕获时间，接收 机采用大量硬件相关器进行并行计算。相关器数目越多，则捕获速度越快，需要的捕获时间 越短。目前，最大相关器数目已经发展到几十万甚至上百万个，相关器数目增多虽然提高了 捕获性能，但也带来了芯片面积变大、成本增加的缺点。此外，信号捕获之后实施的信号跟 踪，由于不确定范围已经大大压缩，只需少量相关器便能满足需求。因此，上述大量相关器 仅在接收机开机的捕获阶段被使用，使用效率不高。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种卫星导航接收机，要解决的技术问题是提高硬件相 关器的使用效率。本技术采用以下技术方案一种卫星导航接收机，所述卫星导航接收机天线、 射频前端电路、模拟/数字转换电路和数字信号处理单元顺序连接组成；数字信号处理单 元由硬件逻辑单元经数据选通开关、数据总线连接处理器和存储器；硬件逻辑单元由数字 变频电路和硬件相关器组件连接组成。本技术的天线采用右旋极化陶瓷介质天线，工作频率为1. 5 1. 6GHz,陶瓷 片尺寸是 25X25mm、18X 18mm、15X 15mm 或 12X12mm。本技术的射频前端电路采用两次变频低中频结构的MAX2741。本技术的模拟/数字转换电路采用4bit模数转换器。本技术的处理器采用16/32位精简指令系统计算机。本技术的存储器由ROM和RAM组成。本技术的数字变频器设有二个乘法器、连接在二个乘法器之间的数控振荡器 和90°相位旋转、与乘法器连接的FIR低通滤波器。本技术的硬件相关器组件为1个以上。本技术的硬件相关器组件设有二个乘法器，与乘法器连接的伪码生成器和分 别连接乘法器的累加清空器，伪码生成器和累加清空器连接处理器。本技术的数据选通开关采用互补金属氧化物半导体开关电路，第一 P沟道场 效应管的源极和栅极、第二 P沟道场效应管的源极和栅极连接，第一 N沟道场效应管的源极 和栅极、第二 N沟道场效应管的源极和栅极连接，第一 P沟道场效应管的栅极、第二 P沟道 场效应管的漏极和第二 N沟道场效应管的漏极连接，第二 N沟道场效应管、第二 P沟道场效应管和第一 N沟道场效应管的栅极连接，第一 N沟道场效应管和第一 P沟道场效应管的漏 极连接。本技术与现有技术相比，采用处理器软相关捕获和硬相关跟踪结合的结构实 现了对导航信号的跟踪和捕获，提高了硬件相关器的使用效率，减少了芯片的面积、功耗， 通过保留少量的硬件相关器完成跟踪阶段的相关处理，降低了对处理器的实时性能要求， 传统的导航接收结构中信号捕获由硬件电路实现，本技术中信号捕获在处理器中实 现，灵活性大大增强，降低导航接收机的硬件成本和体积。附图说明图1是本技术的电路结构图。图2是数字变频器电路原理图。图3是硬件相关器电路原理图。图4是CMOS开关电路原理图。图5是本技术捕获处理的工作流程图。图6是本技术跟踪处理的工作流程图。图7是本技术定位处理的工作流程图。图8是本技术卫星导航接收机的工作时序图。图9是本技术的处理优先级图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步详细说明。如图1所示，本实用新 型的卫星导航接收机，由天线、射频前端电路、模拟/数字A/D转换电路和数字信号处理单 元顺序连接组成。数字信号处理单元由硬件逻辑单元经数据选通开关、数据总线连接处理 器和存储器。硬件逻辑单元由数字变频电路和硬件相关器组件连接组成。天线接收的卫星导航信号，经射频前端电路变频为中频信号，该中频信号经A/D 变换为数字信号，变频为数字基带信号送至硬件相关器组件。存储器由只读内存ROM和随机存取存储器RAM组成，ROM存放处理程序以及一些 需要掉电保存的参数信息，RAM存放程序运行中的临时数据。硬件相关器组件设有一个以上硬件相关单元，如12个，每个硬件相关单元对数字 变频输出的数字基带信号和本地伪码进行相关运算，运算结果并行送至数据总线。数据选通开关在处理器的控制下进行数据选通选择，当开关闭合时，基带信号送 至数据总线并保存在RAM中，否则切断信号。处理器执行ROM中的处理程序。根据处理要求，控制数据选通开关，对存储器进行 读写操作，启动/关闭硬件相关器组件，对硬件相关器组件的本地伪码相位进行设置、实现 软件相关器组件的操作。信号捕获采用在处理器中软件的方法实现，信号捕获之后的信号跟踪处理则采用 硬件相关器电路来实现。把复杂的捕获处理通过软件非实时的实现，减低了接收机硬件的 复杂度。而跟踪处理用硬件实现，则降低了对处理器的实时性要求。作为最佳实施例，天线采用右旋极化陶瓷介质天线，工作频率为1.5 1.6GHz，陶瓷片尺寸规格是25 X 25mm、18 X 18mm、15 X 15mm或12 X 12mm,射频前端电路采用两次变频 低中频结构，如美信公司(Maxim IntegratedProducts, Inc.)的MAX2741，A/D转换电路采 用4bit模数转换器，可集成到射频前端的芯片中，如MAX2741就集成了 4bit模数转换器。 数字信号处理单元可作为一独立芯片实现，也可在300万门以上的FPGA中实现，其中数字 变频电路采用正交混频结构，硬件相关器组件采用两路的正交I、Q输入信号与一组本地伪 码进行相关累加方式实现，数据选通开关采用互补金属氧化物半导体CMOS开关电路，处理 器采用16/32位精简指令系统计算机RISC CPU，存储器采用电可擦写可编程只读存储器 EEPR0M或闪存器FLASH。如图2所示，数字变频器设有二个乘法器、连接在二个乘法器之间的数控振荡器 和90°相位旋转、与乘法器连接的FIR低通滤波器。数控振荡器接收参考信号后一路输入 至一个乘法器，另一路经90°相位旋转后输入至另一个乘法器。A/D输出的数字中频信号 与两路互为正交的数字本振信号进入乘法器相乘，其中两路互为正交的本振信号就是相位 上相差90°的周期信号，相乘后的信号通过FIR低通滤波之后，输出I、Q两路互相正交的 数字基带信号。如图3所示，硬件相关器组件设有二个乘法器，与乘法器连接的伪码生成器和分 别连接乘法器的累加清空器，伪码生成器和累加清空器接处理器。乘法器将由数字变混频 器送来的I、Q两路互为正交的数字基带信号和伪码生成器送来的伪码信号进行相乘，相乘 结果送入累加清空器进行累加和清零运算，运算结果送入处理器。处理器输出相位、频率控 制字给伪码生成器以控制其输出的伪码和相位。如图4所示，Vc是开关控制信号输入端，Vi是数字基带信号的输入端，Vo是数字 基带信号的输出端。电源电压Vdd分别与第一 P沟道场效应管PM1的源极和栅极、第二 P 沟道场效应管PM2的源极和栅极连接，第一 N沟道场效应管匪1的源极和栅极、第二 N沟道 场效应管匪2的源极和栅极衬底电压Vss连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卫星导航接收机，其特征在于：所述卫星导航接收机由天线、射频前端电路、模拟／数字转换电路和数字信号处理单元顺序连接组成；数字信号处理单元由硬件逻辑单元经数据选通开关、数据总线连接处理器和存储器；硬件逻辑单元由数字变频电路和硬件相关器组件连接组成。

【技术特征摘要】
一种卫星导航接收机，其特征在于所述卫星导航接收机由天线、射频前端电路、模拟/数字转换电路和数字信号处理单元顺序连接组成；数字信号处理单元由硬件逻辑单元经数据选通开关、数据总线连接处理器和存储器；硬件逻辑单元由数字变频电路和硬件相关器组件连接组成。2.根据权利要求1所述的卫星导航接收机，其特征在于所述天线采用右旋极化陶 瓷介质天线，工作频率为1. 5 1. 6GHz,陶瓷片尺寸是25X25謹、18X18謹、15X15謹或 12X12mm。3.根据权利要求2所述的卫星导航接收机，其特征在于所述射频前端电路采用两次 变频低中频结构的MAX2741。4.根据权利要求3所述的卫星导航接收机，其特征在于所述模拟/数字转换电路采 用4bit模数转换器。5.根据权利要求4所述的卫星导航接收机，其特征在于所述处理器采用16/32位精 简指令系统计算机。6.根据权利要求5所述的卫星导航接收机，其特征在于所述存储器由ROM和RAM组成。7.根据权利要求6所述的卫星导航接收机，其特征在于所述数字变频器设有二个乘 法器、连接在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李耿民，许晓勇，
申请(专利权)人：深圳市星芯趋势科技有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：94[中国|深圳]