[发明专利]一种接收机射频前端装置及其接收信号方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信和卫星定位导航领域，特别涉及一种接收机射频前端装置及其接收信号方法。

背景技术

自从上世纪90年代美国的全球定位系统(GPS)组建完成以来，卫星定位导航技术在军事、航天航空、科学探测、民用交通等领域得到广泛应用。与此同时，各国为摆脱技术依赖并针对本国应用优化，纷纷加快步伐研发基于本国或本地区服务的卫星导航系统。这其中包括俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)全球导航卫星系统，欧盟的伽利略(Galileo)定位系统以及中国的北斗(BEIDOU或Compass)卫星导航系统。以中国的北斗卫星导航系统为例，随着卫星数目的不断增多，整个系统将在近几年内完成组网并对普通用户开放服务，因此相关定位和导航服务将具有非常广阔的应用和市场。

导航用接收机专用芯片可集成于专用接收装置和通用便携设备中，作为用户终端接收卫星信息；其中的射频前端装置直接决定了接收机的性能，是其中最为核心的模块。射频前端装置多被制作成单独芯片，并与另外的数字基带芯片联合使用组成整个导航用接收机。同时接收两个不同频段导航信号(例如GPS L1波段和L2波段)可以抵消地球电离层等引入的误差，从而提高定位精度；针对此目的而特殊设计的接收机称为双频接收机，而其中主要的技术难点在于双频接收机射频前端装置的设计和实现。

目前尚未出现能够同时兼容GPS L1、L2和L5波段，Galileo E1、E5a和E5b，GLONASS L1和L2，北斗二代B1、B2和B3全部波段的高精度双频接收机射频前端装置。由于上述导航信号频率、带宽等各不相同，因此对于导航信号的兼容性差异将给射频前端电路本身设计难度带来实质性的不同。

现有的射频前端装置(如中国专利CN101198160A)使用单通道时分复用的方法接收双频导航信号，但受限于本身结构仍存在若干难于解决的问题。首先，由于不同频率、带宽的导航信号共用同一射频前端电路，为了满足各自需求，就必须使其部分电路始终覆盖所有导航信号的频段，并且无失真地处理其中最大带宽信号。这使得接收机噪声系数较高，从而无法实现高灵敏度接收；另外，造成硬件资源和功耗在接收低频率低带宽信号时的浪费。最后，根据其实施方式中的描述，该系统同时接收多个(例如两个)频段导航信号时，将以至少2倍于采样频率的速度对射频前端多个模块工作模式进行切换，这将限制能够处理的导航信号带宽即接收机精度，并且由此产生了巨大功耗。

现有的双频接收机射频前端装置(如中国专利CN101915932A)采用双通道超外差结构同时接收两路导航信号，由于其双通道仅是将单个通道简单复制两份得到；并且分别使用两次变频结构，硬件和功耗开销极大。另外，该装置在单个芯片上采用两个频率合成器，产生频率相距很近的射频振荡信号，双通道间的信号串扰将非常严重，使得接收机的灵敏度降低，进而接收精度下降。

发明内容

本发明公开了一种接收机射频前端装置及其接收信号方法。具体技术方案如下：

一种接收机射频前端装置具备两条并行且相互独立的信号通道，其中每条通道具备完整的从射频到模拟中频的信号处理路径；每条信号通道的连接关系如下：

低噪声放大器、声表滤波器、射频放大器、正交输出下变频器、校准缓冲器和多模式滤波器串联连接，多模式滤波器输出端连接可控增益放大器输入端；可控增益放大器的输出端分别连接自动增益控制器的输入端和多模式模拟/数字转换器输入端，自动增益控制器的输出端连接可控增益放大器的增益控制端；

所述接收机射频前端装置还包含频率合成器、电源管理模块、时钟产生器和数字逻辑控制器各一个，它们的连接关系如下：

电源管理模块分别与芯片上所有的电子器件连接；频率合成器四个输出端分别连接两条信号通道的正交输出下变频器的本地振荡信号输入端；时钟产生器的三个输出端分别连接多模式滤波器的调谐校准部分参考时钟输入端、多模式模拟/数字转换器的采样时钟输入端和数字逻辑控制器的参考时钟输入端；数字逻辑控制器对外接口为标准4线串行接口，包括SDI、SDO、SCK和CS，连接到位于信号通道外的微控制器，其对内接口为多个8位寄存器输出，直接连接芯片上所有的电子器件。

所述电源管理模块内部的连接关系如下：直流电压转换器的输入端连接外部电源，其输出端连接电源管理模块内部各低压差线性稳压器的输入端；各低压差线性稳压器的输出端连接芯片上所有的电子器件的局部电源；带隙基准源自偏置产生参考电流和电压，因此没有输入端，其输出端接连芯片上所有的电子器件的参考电压、电流输入端。

一种接收机射频前端装置的接收信号方法包括以下步骤：