[发明专利]一种用于卫星导航射频前端的可配置的匹配网络

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信电子技术领域，尤其涉及用于卫星导航信号接收的阻抗匹配。

背景技术

世界上正在运行的全球卫星导航定位系统主要有:美国的GPS系统，俄罗斯的GLONASS系统，欧洲的Galileo和中国的北斗卫星定位系统。其它国家也在积极的制定自主的卫星导航定位系统。因而，未来全球卫星定位系统将是多系统并存的格局。随着信息技术的快速发展和信息需求的不断增长，用户迫切需要利用多个卫星导航系统的资源，采用信息融合的方式，有效提高定位精度。所以未来能够支持两个以上卫星系统的接收机成为一种趋势。

接收机负责射频信号的接收处理，负载阻抗是否与传输线的特征阻抗相等，即阻抗匹配与否关系到信号质量的优劣，阻抗匹配合适时，传输不会产生反射，这样才能保证所有的传输能量都被负载吸收。因此，合适的匹配能有效避免射频信号在传输过程中的功率损耗。导航射频前端的输入阻抗匹配属于窄带匹配，其中心频率可以近似代表整个工作带宽，所以阻抗匹配可以只考虑一个频点，此时构建一个窄带阻抗匹配通常需要两级或三级元件就可以完成。

阻抗匹配网络既可以由有源元件也可由无源元件来构建。用无源元件比用有源元件构建更好，因为无源元件比有源元件更简单、更节能，并且成本更低。无源元件中，由于电阻会衰减信号并引入不可忽视的噪声，通常被排除在外。阻抗匹配网络可用一级电感和一级电容来构建，因此普遍选用Γ形的拓扑结构，即两级元件分别由一级串联电路单元和一级并联电路单元组成。

传统的Γ形匹配网络分为两种方案，一种如图3所示，即串联电路单元选用为电感而并联电路单元选用为电容。此时由于串联电路单元选用的为电感元件，那么同时为了使电感的调节作用更连续，也考虑到导航射频信号的接收与处理需要进行隔直的原因，在Γ形结构匹配网络的串联电路单元中，采用电感串联电容来替换原来网络中串联的电感。串联电容不仅起到隔直的作用，还可以弥补电感的不连续性，等效于对电感的微调。另一种传统的方案如图4所示，即串联电路单元选用为电容而并联电路单元选用为电感。此方案中，作为并联电路单元的电感一般会因电感的值不连续而影响调节作用的连续程度。但无论是方案一还是方案二，在不同初始阻抗下，其适用性都有缺陷。两种方案的选择取决于初始阻抗的特性。

频率越高时，阻抗匹配的效果越明显。射频接收机的输入端需要良好的匹配才能稳定的工作。由于IC流片时的工艺偏差以及封装后键合线的寄生参数不一致，导致最终封装的芯片输入阻抗不一致。如果在IC设计时将固定的校准元件集成到芯片内部，单纯依靠根据理论计算而得出的匹配网络的各器件的值往往不能合理的匹配到传输线的50欧姆特征阻抗，因此在IC设计时是实现不了理想的阻抗匹配的。所以传统的射频接收机的输入匹配网络只能由外电路的电感、电容来实现匹配，包括分布电容、引线电感等参数。

传统的匹配网络只是一个固定的组合，如图3或图4所示的Γ形的拓扑结构。在外部电路设计完成之后网络中各部分器件的值是固定的，在需要作调整时虽然可以通过手动替换元器件来修改网络的匹配组合，但是元件替换起来不方便，且容易人为地引入非理想的寄生等因素，导致更大的工作量。因此传统的通过外电路进行匹配的方式比较刻板，很受约束，增加了研发中的诸多不便，加大了研发周期。

无线通信产业的迅猛发展，推动了射频前端电路设计向着高性能、低成本、高集成度的方向演变。因而，作为一种性能优、综合成本低、可集成、操作方便快捷的阻抗匹配方式，可通过配置指令实现匹配调谐的可配置匹配网络具有绝对的优势。

发明内容

本发明对传统的匹配网络做了优化改进，融合两种传统匹配方案的优点，解决了两种传统匹配方案的缺点，提供一种可配置的匹配网络。

一种用于卫星导航射频前端的可配置的匹配网络，包括并联电路单元和串联电路单元，其特征在于：所述的并联电路单元包括并联连接的并联开关电容阵列(11)和并联开关电感阵列(12)；所述的串联电路单元包括依次串联连接的串联开关电感阵列(13)和串联开关电容阵列(14)；天线送入的射频信号首先进入并联开关电容阵列(11)和并联开关电感阵列(12)，经过并联开关电容阵列(11)和并联开关电感阵列(12)处理后送入串联连接的串联开关电感阵列(13)，串联开关电感阵列(13)的输出信号直接送入串联开关电容阵列(14)，之后再输出至后级电路；

串联开关电感阵列(13)与串联开关电容阵列(14)，用于对串联电路单元后面连接后级电路的阻抗进行第一步变换；