[go: up one dir, main page]

RU2110149C1 - Receiver for signals of satellite navigation systems - Google Patents

Receiver for signals of satellite navigation systems Download PDF

Info

Publication number
RU2110149C1
RU2110149C1 RU93028528A RU93028528A RU2110149C1 RU 2110149 C1 RU2110149 C1 RU 2110149C1 RU 93028528 A RU93028528 A RU 93028528A RU 93028528 A RU93028528 A RU 93028528A RU 2110149 C1 RU2110149 C1 RU 2110149C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
low
frequency
receiver
Prior art date
Application number
RU93028528A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93028528A (en
Inventor
М.Н. Басюк
Н.В. Ефремов
В.М. Зайцев
Г.Е. Карюкин
Д.И. Кинкулькин
И.Е. Кинкулькин
П.А. Осетров
В.С. Потапов
А.В. Рулев
А.И. Садовникова
В.Г. Сиренко
А.М. Смаглий
Original Assignee
Научно-исследовательский институт "Научный центр"
Московское конструкторское бюро "Компас"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-исследовательский институт "Научный центр", Московское конструкторское бюро "Компас" filed Critical Научно-исследовательский институт "Научный центр"
Priority to RU93028528A priority Critical patent/RU2110149C1/en
Publication of RU93028528A publication Critical patent/RU93028528A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2110149C1 publication Critical patent/RU2110149C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Superheterodyne Receivers (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

FIELD: preliminary information processing circuits of receiver of two different satellite navigation systems. SUBSTANCE: signal receiver has antenna, low-noise amplifier, mixer, intermediate-frequency amplifier, reference temperature- stable oscillator, complex signal processing circuit. Goal of invention is achieved by introduced input feeder, wide-band filter of preliminary selection, second low-noise amplifier, first and second band-pass filters, unit of automatic gain control and frequency generator. This results in possibility to receive and process signals from various modern space navigation systems without redundant receiving channels, by means of single receiving circuit. EFFECT: increased functional capabilities, decreased group delay, increased precision, simplified design, decreased power consumption. 6 dwg

Description

Изобретение относится к спутниковой радионавигации и может быть использовано в трактах первичной обработки информации приемоиндикаторов двух взаимно-рассинхронизованных спутниковых радионавигационных систем (СРНС). The invention relates to satellite radio navigation and can be used in primary information processing paths of receiver indicators of two mutually-out of sync satellite radio navigation systems (SRNS).

Известен приемник [1], который содержит антенну, малошумящий усилитель (МШУ), фильтр первого зеркального канала (ФЗК 1), смеситель, умножитель частоты в n раз, фильтр, предварительный усилитель первой промежуточной частоты, фильтр второго зеркального канала (ФЗК 2), второй смеситель, второй умножитель частоты в m раз, на вход которого поступает сигнал с выхода синтезатора точной сетки, усилитель второй промежуточной частоты, охваченный цепью автоматической регулировки усиления (АРУ). Данное устройство может принимать одновременно сигналы только одной навигационной системы (либо системы типа "Глонасс", либо системы типа Global Positioning System (GPS- глобальной системы местоопределения "Навстар"), что является серьезным недостатком, так как требуется дублирование аппаратуры приемника в случае приема сигналов космических аппаратов (КА) двух радионавигационных систем. Кроме того, использование двух умножителей частоты (соответственно в n и m раз) приводит к существенному увеличению уровня фазовых шумов приемного тракта, что снижает соотношение сигнал/шум на выходе устройства и как следствие точностные показатели вектора измерений всего приемоиндикатора. A known receiver [1], which contains an antenna, a low noise amplifier (LNA), a filter of the first mirror channel (FZK 1), a mixer, a frequency multiplier n times, a filter, a preliminary amplifier of the first intermediate frequency, a filter of the second mirror channel (FZK 2), the second mixer, the second frequency multiplier by a factor of m, the input of which receives a signal from the output of the fine grid synthesizer, the second intermediate frequency amplifier, covered by an automatic gain control (AGC) circuit. This device can only receive signals from only one navigation system (either a Glonass-type system or a Global Positioning System-like system (GPS-global navigation system Navstar), which is a serious drawback, as duplication of receiver equipment is required in case of receiving signals spacecraft (SC) of two radio navigation systems.In addition, the use of two frequency multipliers (respectively n and m times) leads to a significant increase in the level of phase noise of the receiving path, which reduces the signal-to-noise ratio at the output of the device and, as a result, the accuracy indicators of the measurement vector of the entire receiver-indicator.

Указанные недостатки частично устранены в мультиплексном приемнике фирмы Texas Instruments (США) [2] , который включает в себя антенну, антенный усилитель, селектор частот f1 и f2, преобразователь частот L диапазона, генератор встроенного контроля частот f1 и f2, синтезатор частот, коррелятор и преобразователь частоты, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и устройство предпроцессорной обработки. Следует отметить, что на структурной схеме приемника [2] показаны и некоторые другие блоки, которые не являются составными частями собственно приемника, а реализуют функцию следящих измерителей и поэтому здесь рассматриваться не будут.These disadvantages are partially eliminated in the Texas Instruments multiplex receiver (USA) [2], which includes an antenna, an antenna amplifier, a frequency selector f 1 and f 2 , an L frequency converter, an integrated frequency control generator f 1 and f 2 , a synthesizer frequencies, a correlator and a frequency converter, an analog-to-digital converter (ADC) and a preprocessing device. It should be noted that the structural diagram of the receiver [2] shows some other blocks, which are not components of the receiver itself, but implement the function of tracking meters and therefore will not be considered here.

Достоинством данного устройства является возможность работы с космическими аппаратами системы GPS "Навстар" по коду общего применения (С/А - код) и высокоточному P-коду на частоте f1 и f2 (соответственно 1575,42 МГц и 1227,6 МГц). Однако наличие мультиплексирования приводит к снижению соотношения сигнал/шум, потери при этом составляют примерно 1,5 дБ на один канал. Кроме того, приемник [2] не может обеспечить одновременно прием и обработку сигналов двух спутниковых радионавигационных систем типа "Глонасс" и типа "Навстар".The advantage of this device is the ability to work with spacecraft GPS "Navstar" according to the general use code (C / A - code) and high-precision P-code at a frequency of f 1 and f 2 (respectively 1575.42 MHz and 1227.6 MHz). However, the presence of multiplexing leads to a decrease in the signal-to-noise ratio, while the loss is approximately 1.5 dB per channel. In addition, the receiver [2] cannot simultaneously receive and process the signals of two satellite radio navigation systems of the Glonass type and the Navstar type.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является комбинированный приемник сигналов космических аппаратов GPS "Навстар", "Глонасс" [3], содержащий антенну, малошумящий усилитель, диплексор, разветвитель сигналов, преобразователь с понижением частоты сигналов космических аппаратов системы типа "Глонасс", преобразователь с понижением частоты сигналов космических аппаратов системы типа "Навстар", опорный термостатический генератор, приемник сигналов космических аппаратов системы "Глонасс", работающий на частотах L1 и L2 (соответственно по C/P и P-кодам) как дополнительный, факультативно поставляемый блок; четырехканальный приемник сигналов космических аппаратов (КА) системы "Глонасс", работающий по коду общего применения C/A, приемник сигналов системы КА GPS "Навстар", работающий на частотах L1 и L2 (соответственно по C/A и P-кодам) как дополнительный, факультативно поставляемый блок; шестиканальный приемник сигналов КА системы GPS "Навстар", работающий по коду общего применения C/A. В каждом из четырех каналов приемника системы "Глонасс" производятся дополнительное усиление и фильтрация промежуточной частоты, а также аналого-цифровое преобразование, причем каждый канал данной системы в отличие от GPS "Навстар" требует использования отдельной промежуточной частоты, так как каждый спутник излучает сигнал на своей промежуточной частоте.The closest in technical essence to the present invention is a combined receiver of signals from the GPS spacecraft "Navstar", "Glonass" [3], containing an antenna, a low-noise amplifier, a diplexer, a signal splitter, a down-converter of signals from spacecraft of the Glonass type system, a down-converter of spacecraft signals of a Navstar system, a reference thermostatic generator, a receiver of spacecraft signals of the Glonass system operating on a frequency x L 1 and L 2 (respectively by C / P and P-codes) as an optional, optionally supplied unit; a four-channel receiver of signals from spacecraft (SC) of the Glonass system, operating according to the general application code C / A, a receiver of signals from the spacecraft GPS Navstar system, operating at frequencies L 1 and L 2 (respectively, according to C / A and P-codes) as an optional, optionally supplied unit; six-channel GPS satellite receiver Navstar, operating according to the general application code C / A. In each of the four channels of the receiver of the Glonass system, additional amplification and filtering of the intermediate frequency is performed, as well as analog-to-digital conversion, and each channel of this system, unlike GPS Navstar, requires the use of a separate intermediate frequency, since each satellite emits a signal its intermediate frequency.

Достоинство комбинированного приемника [3] заключается в возможности работы с сигналами двух спутниковых радионавигационных систем - "Глонасс" и "Навстар". При этом обеспечивается непрерывность и достаточно высокая точность измерения вектора навигационных параметров приемоиндикаторами, в которых используется данный приемник. The advantage of the combined receiver [3] lies in the possibility of working with the signals of two satellite radio navigation systems - Glonass and Navstar. This ensures the continuity and high accuracy of the measurement of the vector of navigation parameters by the receiver indicators in which this receiver is used.

Однако устройство-прототип [3] имеет ряд существенных недостатков, так как возможность работы по сигналам КА двух СРНС достигается за счет двухканальной, отдельной для каждой системы КА приемной аппаратуры, что приводит к заметному усложнению и увеличению массогабаритных показателей приемника. Кроме того, применение в устройстве-прототипе диплексора приводит к энергетическим потерям и усложнению управления в режиме разделения времени для обеспечения работы по каждому из каналов приема сигналов космических аппаратов. However, the prototype device [3] has a number of significant drawbacks, since the ability to work on the spacecraft signals of two SRNSs is achieved due to the two-channel reception equipment separate for each spacecraft system, which leads to a noticeable complication and increase in the overall dimensions of the receiver. In addition, the use of a diplexer in the prototype device leads to energy losses and complicates control in the time sharing mode to ensure operation on each of the channels for receiving signals from spacecraft.

В заявляемом устройстве достигнута возможность решения следующих задач:
- возможность приема и обработки сигналов космических аппаратов радионавигационных систем "Глонасс" и GPS "Навстар" с помощью одного приемного тракта, т.е. без дублирования каналов приема;
- реализация указанного приемника может быть обеспечена с помощью одного смесителя и усилителя промежуточной частоты, что позволит упростить устройство в целом и снизить дополнительные энергетические потери, которые имеют место при дополнительных преобразованиях входного сигнала;
- повысить точностные характеристики приемника за счет уменьшения времени группового запаздывания при передаче сигналов спутниковых радионавигационных систем типа "Глонасс" и GPS "Навстар".
In the inventive device, the ability to solve the following problems:
- the ability to receive and process signals from the spacecraft of the Glonass and Navstar radionavigation systems using a single receive path, i.e. without duplication of reception channels;
- the implementation of the specified receiver can be achieved using one mixer and an intermediate frequency amplifier, which will simplify the device as a whole and reduce additional energy losses that occur during additional transformations of the input signal;
- improve the accuracy of the receiver by reducing the group delay time when transmitting signals from satellite radio navigation systems such as Glonass and GPS Navstar.

Указанные преимущества перед прототипом достигаются за счет того, что в приемник сигналов спутниковых радионавигационных систем, содержащий антенну, малошумящий усилитель, смеситель, усилитель промежуточной частоты, опорный термостатированный генератор, дополнительно введены входной фидер, широкополосный фильтр-преселектор, второй малошумящий усилитель, первый и второй полосовые фильтры, блок автоматической регулировки усиления, синтезатор частоты и блок комплексного преобразования сигналов. Выход антенны соединен со входом входного фидера, выходом подсоединенного ко входу широкополосного фильтра-преселектора, выход которого в свою очередь соединен с первым входом первого малошумящего усилителя. Выход данного малошумящего усилителя (МШУ) подключен ко входу первого полосового фильтра, выход которого подключен к первому входу малошумящего усилителя. Выход второго МШУ подсоединен к первому входу смесителя, выход которого подключен ко входу второго полосового фильтра, подключенного выходом ко входу усилителя промежуточной частоты. Выход усилителя промежуточной частоты подключен одновременно к информационному входу блока комплексного преобразования сигналов и входу блока автоматической регулировки усиления (АРУ), причем выход блока АРУ подключен одновременно ко второму входу первого МШУ, второму входу второго МШУ и второму входу усилителя промежуточной частоты. Выход опорного термостатического генератора соединен со входом синтезатора частот, первый выход которого подсоединен ко второму входу смесителя, а второй и третий выходы синтезатора частот подключены соответственно к первому и второму входам блока комплексного преобразования сигналов, обеспечивая тем самым выдачу квадратурных цифровых отсчетов обрабатываемого сигнала на выходе приемника. These advantages over the prototype are achieved due to the fact that the signal receiver of satellite radio navigation systems containing an antenna, a low noise amplifier, a mixer, an intermediate frequency amplifier, a reference thermostatic generator, an input feeder, a broadband filter preselector, a second low noise amplifier, the first and second are additionally introduced bandpass filters, automatic gain control unit, frequency synthesizer and complex signal conversion unit. The antenna output is connected to the input of the input feeder, the output connected to the input of a broadband filter-preselector, the output of which is in turn connected to the first input of the first low-noise amplifier. The output of this low-noise amplifier (LNA) is connected to the input of the first band-pass filter, the output of which is connected to the first input of the low-noise amplifier. The output of the second LNA is connected to the first input of the mixer, the output of which is connected to the input of the second bandpass filter connected by the output to the input of the intermediate frequency amplifier. The output of the intermediate frequency amplifier is connected simultaneously to the information input of the complex signal conversion unit and the input of the automatic gain control (AGC) unit, and the output of the AGC block is connected simultaneously to the second input of the first LNA, the second input of the second LNA and the second input of the intermediate frequency amplifier. The output of the reference thermostatic generator is connected to the input of the frequency synthesizer, the first output of which is connected to the second input of the mixer, and the second and third outputs of the frequency synthesizer are connected respectively to the first and second inputs of the complex signal conversion unit, thereby providing quadrature digital samples of the processed signal at the output of the receiver .

На фиг. 1 представлена функциональная схема приемника сигналов спутниковых радионавигационных систем; на фиг. 2 - схема синтезатора частот; на фиг. 3 - функциональная схема многоступенчатого делителя частоты; на фиг. 4(а, б, в) - соответственно амплитудно-частотная, фазочастотная характеристики и характеристика времени группового запаздывания широкополосного фильтра-преселектора; на фиг. 5 - амплитудно-частотная характеристика полосового фильтра тракта промежуточной частоты; на фиг. 6 - вариант реализации блока комплексного преобразования сигналов. In FIG. 1 is a functional diagram of a signal receiver of satellite radio navigation systems; in FIG. 2 is a diagram of a frequency synthesizer; in FIG. 3 is a functional diagram of a multi-stage frequency divider; in FIG. 4 (a, b, c) - respectively, the amplitude-frequency, phase-frequency characteristics and the characteristic time of the group delay of a broadband filter-preselector; in FIG. 5 - amplitude-frequency characteristic of the band-pass filter of the intermediate frequency path; in FIG. 6 is an embodiment of a complex signal conversion unit.

Согласно изобретению приемник сигналов спутниковых радионавигационных систем (фиг.2) содержит антенну и входной фидер 1, выход которого подключен к выходу широкополосного фильтра-преселектора 2, выходом соединенного с первым входом первого малошумящего усилителя 3. Выход малошумящего усилителя 3 подключен ко входу полосового фильтра 4, выход которого подсоединен к первому входу второго малошумящего усилителя 5, соединенного выходом с первым входом смесителя 6, ко второму входу которого подключен первый выход синтезатора 7 частот, выполняющего в данном случае функцию гетеродина. Вход синтезатора 7 частот соединен с выходом опорного термостатического генератора 8. Выход смесителя 6 соединен с входом полосового фильтра 9, который обеспечивает на разностной (промежуточной) частоте выделение сигналов космических аппаратов "Глонасс" и "Навстар". Выход полосового фильтра 9 подключен к первому входу усилителя 10 промежуточной частоты. Выход усилителя 10 промежуточной частоты соединен одновременно с входом блока комплексного преобразования сигналов 11, выход которого служит выходом заявляемого устройства, а также с входом блока 12 автоматической регулировки усиления. Выходы последнего подключены соответственно ко второму входу усилителя 10 промежуточной частоты, второму входу второго малошумящего усилителя 3 и второму входу малошумящего усилителя 5. According to the invention, the signal receiver of satellite radio navigation systems (figure 2) contains an antenna and an input feeder 1, the output of which is connected to the output of the broadband filter preselector 2, the output connected to the first input of the first low-noise amplifier 3. The output of the low-noise amplifier 3 is connected to the input of the band-pass filter 4 the output of which is connected to the first input of the second low-noise amplifier 5, connected by the output to the first input of the mixer 6, to the second input of which the first output of the frequency synthesizer 7 is connected, which in this case is the function of a local oscillator. The input of the frequency synthesizer 7 is connected to the output of the reference thermostatic generator 8. The output of the mixer 6 is connected to the input of the band-pass filter 9, which ensures the separation of signals from the Glonass and Navstar spacecraft at the difference (intermediate) frequency. The output of the bandpass filter 9 is connected to the first input of the intermediate frequency amplifier 10. The output of the intermediate frequency amplifier 10 is connected simultaneously with the input of the complex signal conversion unit 11, the output of which serves as the output of the inventive device, as well as with the input of the automatic gain control unit 12. The outputs of the latter are connected respectively to the second input of the intermediate frequency amplifier 10, the second input of the second low-noise amplifier 3 and the second input of the low-noise amplifier 5.

Синтезатор 7 частот (фиг.1, 2) содержит импульсный фазовый детектор 13, на первый вход которого поступает сигнал с выхода термостатического генератора 8. Выходной сигнал с выхода термостатического генератора 8 также поступает на первый вход частотного детектора 14. Выходы фазового детектора 13 и частотного детектора 14 подсоединены соответственно к первому и второму входам сумматора 15, выход которого соединен со входом фильтра 16 нижних частот (ФНЧ). Выход ФНЧ 16 подключен ко входу генератора 17, управляемого напряжением, выход которого в свою очередь подключен одновременно ко входу смесителя 6, обеспечивая тем самым подачу сигнала гетеродина частотой 1440 МГц, а также ко входу многокаскадного делителя 18 частоты, образуя тем самым активный синтезатор частот. The frequency synthesizer 7 (figure 1, 2) contains a pulse phase detector 13, the first input of which receives a signal from the output of the thermostatic generator 8. The output signal from the output of the thermostatic generator 8 also goes to the first input of the frequency detector 14. The outputs of the phase detector 13 and the frequency the detector 14 is connected respectively to the first and second inputs of the adder 15, the output of which is connected to the input of the low-pass filter 16 (LPF). The output of the low-pass filter 16 is connected to the input of a voltage controlled oscillator 17, the output of which in turn is connected simultaneously to the input of the mixer 6, thereby providing a 1440 MHz local oscillator signal, as well as to the input of a multi-stage frequency divider 18, thereby forming an active frequency synthesizer.

Многокаскадный делитель 18 частоты (фиг.2,3) содержит Т-триггер 19, тактовый вход которого соединен с выходом генератора 17, управляемого напряжением (ГУН) и является входом многокаскадного делителя 18 частоты. A multi-stage frequency divider 18 (Fig. 2,3) contains a T-trigger 19, the clock input of which is connected to the output of a voltage controlled oscillator (VCO) 17 and is the input of a multi-stage frequency divider 18.

Прямой выход Т-триггера 19 соединен с тактовым входом Т-триггера 20, а инверсный - со входом счетчика-делителя 21 (П=72), выход которого подключен соответственно ко вторым входам импульсного фазового детектора 13 и частотного детектора 14. Инверсный выход триггера 20 соединен одновременно с входом Т-триггера 22 и первым входом элемента 3-И 23. Выход Т-триггера 22 подключен одновременно ко входу Т-триггера 24 и второму входу элемента 3-И 23. Выход Т-триггера 24 подключен одновременно к третьему входу элемента 3-И 23 и первому входу управления аналого-цифрового преобразователя 11. Прямой выход Т-триггера 20 подсоединен к входу синхронизации Т-триггера 25, выход которого соединен с входом синхронизации Т-триггера 26, выход которого соединен вторым входом управления аналого-цифрового преобразователя 11. Выход элемента 3-И 23 подсоединен к входам сброса Т-триггеров 25 и 26. Сигналы, которые снимаются с выхода Т-триггеров 25 и 26, поступают на соответствующие управляющие входы аналого-цифрового преобразователя 11 со сдвигом друг относительно друга во времени на четверть периода, обеспечивая тем самым квадратурную обработку входного сигнала. The direct output of the T-flip-flop 19 is connected to the clock input of the T-flip-flop 20, and the inverse is connected to the input of the counter-divider 21 (P = 72), the output of which is connected respectively to the second inputs of the pulse phase detector 13 and the frequency detector 14. Inverse output of the flip-flop 20 connected simultaneously with the input of the T-trigger 22 and the first input of the 3-I 23. The output of the T-trigger 22 is connected simultaneously to the input of the T-trigger 24 and the second input of the 3-I 23. The output of the T-trigger 24 is connected simultaneously to the third input of the element 3-I 23 and the first input of the analog-digital control converter 11. The direct output of the T-flip-flop 20 is connected to the synchronization input of the T-flip-flop 25, the output of which is connected to the synchronization input of the T-flip-flop 26, the output of which is connected to the second control input of the analog-to-digital converter 11. The output of the 3-I 23 element is connected to the inputs the reset of the T-flip-flops 25 and 26. The signals that are removed from the output of the T-flip-flops 25 and 26 are fed to the corresponding control inputs of the analog-to-digital converter 11 with a quarter-time offset from each other, thereby providing a square hydrochloric input processing.

На фиг.4 (а, б, в) показаны соответственно амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики, а также характеристика времени группового запаздывания широкополосного фильтра-преселектора 2 (фильтра-преселектора Кауэра). Figure 4 (a, b, c) shows the amplitude-frequency and phase-frequency characteristics, as well as the time delay characteristic of the group delay of the broadband filter preselector 2 (Cauer filter preselector).

На фиг. 5 показана амплитудно-частотная характеристика каскадного полосового фильтра 9, обеспечивающего фильтрацию зеркальной помехи радиотракта и выделение (избирательность) сигналов космических аппаратов систем "Глонасс" и "Навстар". In FIG. 5 shows the amplitude-frequency characteristic of a cascade band-pass filter 9, which provides filtering of the mirror noise of the radio path and separation (selectivity) of the signals of the spacecraft of the Glonass and Navstar systems.

Блок комплексного преобразования сигналов 11 (фиг.1,6) содержит компараторы 27, 28 и 29, на первый вход которых поступает сигнал с выхода усилителя 10 промежуточной частоты. Второй вход компаратора 27 соединен с положительным потенциалом, определяющим пороговое напряжение сравнения (Uпор1); второй вход компаратора 28 подключен к отрицательному потенциалу, определяющему пороговое напряжение сравнения (Uпор2); второй вход компаратора 29 подключен к нулевому потенциалу, также определяющему пороговое напряжение сравнения (Uпор3). Выходы компараторов 27 и 28 подсоединены соответственно к первому и второму входу элемента ИЛИ 30, выход которого соединен одновременно с информационным входом D-триггеров 31 и 32. Выход компаратора 29 подсоединен одновременно к информационным входам D-триггеров 33 и 34. Тактовые входы триггеров 31 и 33 одновременно подключены к выходу Т-триггера 24, а тактовые входы D-триггеров 32 и 34 одновременно соединены с выходом Т-триггера 26. Выходы D-триггеров 31 и 33 образуют первую (синусную) пару отсчетов, а выходы D-триггеров 32 и 34 образуют вторую (косинусную) пару отсчетов Q1 и Q2 выходного информационного цифрового сигнала.Block complex signal conversion 11 (Fig.1.6) contains comparators 27, 28 and 29, the first input of which receives a signal from the output of the amplifier 10 of the intermediate frequency. The second input of the comparator 27 is connected to a positive potential that determines the threshold comparison voltage (U por1 ); the second input of the comparator 28 is connected to a negative potential that determines the threshold comparison voltage (U por2 ); the second input of the comparator 29 is connected to the zero potential, which also determines the threshold comparison voltage (U por3 ). The outputs of the comparators 27 and 28 are connected respectively to the first and second input of the OR element 30, the output of which is connected simultaneously with the information input of the D-flip-flops 31 and 32. The output of the comparator 29 is connected simultaneously to the information inputs of the D-flip-flops 33 and 34. The clock inputs of the triggers 31 and 33 are simultaneously connected to the output of the T-flip-flop 24, and the clock inputs of the D-flip-flops 32 and 34 are simultaneously connected to the output of the T-flip-flop 26. The outputs of the D-flip-flops 31 and 33 form the first (sine) pair of samples, and the outputs of the D-flip-flops 32 and 34 form a second (cosine) pair tschetov Q 1 and Q 2 output of the digital information signal.

Заявляемое устройство работает следующим образом. The inventive device operates as follows.

На вход антенны приемника поступают одновременно сигналы космических аппаратов двух спутниковых радионавигационных систем "Глонасс" и "Навстар" SL, которые в двух диапазонах принимаемых частот L1 и L2 имеют вид:

Figure 00000002

где Pi(t) - псевдослучайная огибающая i-го КА, = 1...n;
Di(t) - навигационное сообщение i-го КА;
φi•L1 и φi•L2 - начальные фазы принимаемых сигналов;
ωi•L1 и ωi•L2 - несущие частоты в диапазонах L1 и L2 от i-го космического аппарата;
t - текущее время.At the antenna input of the receiver, signals from the spacecraft of two satellite radio navigation systems Glonass and Navstar S L are received simultaneously, which in the two received frequency ranges L 1 and L 2 have the form:
Figure 00000002

where P i (t) is the pseudo-random envelope of the i-th spacecraft, = 1 ... n;
D i (t) - navigation message of the i-th spacecraft;
φ i • L 1 and φ i • L 2 are the initial phases of the received signals;
ω i • L 1 and ω i • L 2 - carrier frequencies in the ranges L 1 and L 2 from the i-th spacecraft;
t is the current time.

Амплитудно-частотная характеристика приемного тракта заявляемого устройства определяется спектрами частот принимаемых сигналов. Спектр сигналов системы КА GPS "Навстар" при работе по коду общего применения C/A составляет (1575,42-1) МГц, а спектр сигналов КА системы "Глонасс" при работе по C/A и P-кодам составляет (1602-1620,6) МГц. The amplitude-frequency characteristic of the receiving path of the claimed device is determined by the frequency spectra of the received signals. The signal spectrum of the Navstar GPS satellite system when working with the C / A general-use code is (1575.42-1) MHz, and the spectrum of the GLonass satellite system signals with the C / A and P-code is (1602-1620 , 6) MHz.

Это означает, что общая полоса частот принимаемых сигналов равна 1574,42 ≤ Δf ≤ 1620,6 МГц, т.е. занимаемая полоса частот Δf составляет примерно 50 МГц. Принимаемые сигналы с антенны поступают во входной фидер 1, который представляет собой четвертьволновый замкнутый на одной стороне отрезок коаксиальной линии и служит для согласования параметров антенны и входных цепей приемника. С выхода фидера 1 сигналы поступают на вход широкополосного фильтра-преселектора 2, который служит для ограничения полосы частот принимаемых сигналов в диапазоне 1574,42-1621 МГц. Указанный фильтр, выполненный на микрополосковых линиях, реализует эллиптический полосовой фильтр Кауэра 5-го порядка. На фиг.4,а представлена амплитудно-частотная характеристика данного фильтра, а на фиг.4,б - его фазочастотная характеристика. Как видно из фиг. 4, б, широкополосный фильтр-преселектор 2 обладает важным достоинством, а именно практически линейной фазой в полосе пропускания фильтра, что является большим преимуществом при работе со сложными фазоманипулированными сигналами, принимаемыми со спутников. Это приводит, например, к тому, что фильтр-преселектор 2 имеет одинаковое линейное время группового запаздывания τ в полосе пропускания, равное примерно 2,5 нс (фиг.4,в). Такая реализация приводит к тому, что нет необходимости использовать специальный калибратор для обеспечения одинакового времени группового запаздывания τ для всех сигналов, принимаемых от КА. С выхода фильтра-преселектора 2 сигнал поступает на вход малошумящего усилителя 3, выход которого соединен с входом полосового фильтра 4, сигнал с выхода которого поступает на вход второго малошумящего усилителя 5. This means that the total frequency band of the received signals is equal to 1574.42 ≤ Δf ≤ 1620.6 MHz, i.e. The occupied frequency band Δf is approximately 50 MHz. The received signals from the antenna enter the input feeder 1, which is a quarter-wave segment of the coaxial line closed on one side and serves to coordinate the parameters of the antenna and the input circuits of the receiver. From the output of the feeder 1, the signals are fed to the input of the broadband filter-preselector 2, which serves to limit the frequency band of the received signals in the range of 1574.42-1621 MHz. The specified filter, made on microstrip lines, implements an elliptical 5th order Cauer bandpass filter. Figure 4, a presents the amplitude-frequency characteristic of this filter, and figure 4, b - its phase-frequency characteristic. As can be seen from FIG. 4b, the broadband filter preselector 2 has an important advantage, namely, the almost linear phase in the passband of the filter, which is a great advantage when working with complex phase-shift keyed signals received from satellites. This leads, for example, to the fact that the filter preselector 2 has the same linear group delay time τ in the passband equal to about 2.5 ns (Fig. 4 c). Such an implementation leads to the fact that there is no need to use a special calibrator to ensure the same group delay time τ for all signals received from the spacecraft. From the output of the filter preselector 2, the signal is fed to the input of a low-noise amplifier 3, the output of which is connected to the input of a band-pass filter 4, the output signal of which is fed to the input of the second low-noise amplifier 5.

Полосовой фильтр 4 предназначен для устранения дополнительных пульсаций в полосе заграждения широкополосного фильтра-преселектора 2, а также для развязки между малошумящими усилителями 3 и 5. Основное усиление приемного тракта обеспечивается малошумящими усилителями 3 и 5, которые выполнены на основе арсенид-галлиевых транзисторов с барьером Шоттки. Параметры малошумящих усилителей 3 и 5: коэффициент усиления 35 дБ, диапазон принимаемых частот 1...8 ГГц при неравномерности амплитудно-частотной характеристики 1 дБ и коэффициенте шума 1,1 дБ. The bandpass filter 4 is designed to eliminate additional ripple in the obstacle bar of the broadband filter-preselector 2, as well as for decoupling between low-noise amplifiers 3 and 5. The main amplification of the receiving path is provided by low-noise amplifiers 3 and 5, which are based on gallium arsenide transistors with a Schottky barrier . The parameters of low-noise amplifiers 3 and 5: a gain of 35 dB, a range of received frequencies of 1 ... 8 GHz with uneven amplitude-frequency characteristics of 1 dB and a noise figure of 1.1 dB.

Дальше сигнал с выхода МШУ 5 поступает на вход смесителя 6, выполненного по балансной схеме и представляющего собой линейный преобразователь сдвига частоты, т. е. на выходе блока 6 происходит выделение сигнала разностной частоты fпр = fс - fп, но при этом сохраняется линейность времени группового запаздывания τ для всех принимаемых сигналов.Next, the signal from the output of the LNA 5 is fed to the input of the mixer 6, made according to the balanced circuit and representing a linear frequency shift converter, i.e., at the output of block 6, the signal of the difference frequency f pr = f s - f p is extracted , but it remains linearity of group delay time τ for all received signals.

Выход смесителя 6 соединен с входом полосового фильтра 9, амплитудно-частотная характеристика которого представлена на фиг.5. Он представляет собой два последовательно включенных фильтра Бесселя третьего порядка с линейной фазочастотной характеристикой, настроенные на частоты сигналов космических аппаратов системы GPS "Навстар", т.е. на частоту (133-137 МГц) и системы "Глонасс", т.е. на частоту (157-181 МГц), обеспечивая тем самым обработку входной информации в широкой полосе частот. Выход полосового фильтра 9 соединен с первым входом усилителя 10 промежуточной частоты для дальнейшего усиления входного сигнала. Для обеспечения постоянства коэффициента усиления в заданных пределах используется блок 12 автоматической регулировки усиления, охватывающий МШУ 3 и 5, усилитель 10 промежуточной частоты. The output of the mixer 6 is connected to the input of the band-pass filter 9, the amplitude-frequency characteristic of which is presented in Fig.5. It represents two sequentially connected third-order Bessel filters with a linear phase-frequency characteristic tuned to the frequencies of the signals of the spacecraft of the Navstar GPS system, i.e. on the frequency (133-137 MHz) and the Glonass system, i.e. frequency (157-181 MHz), thereby providing processing of input information in a wide frequency band. The output of the bandpass filter 9 is connected to the first input of the intermediate frequency amplifier 10 to further amplify the input signal. To ensure the constancy of the gain within the specified limits, a block 12 of automatic gain control is used, covering LNA 3 and 5, an amplifier 10 of an intermediate frequency.

Выходной сигнал усилителя 10 промежуточной частоты поступает на вход блока комплексного преобразования сигналов, в котором реализована квадратурная обработка входной информации за счет подачи на управляющие входы данного узла прямоугольных импульсов со сдвигом на четверть периода, при этом на выходах I1, I2 образуется синусная, а на выходах Q1 и Q2 - косинусная составляющая входной информационного сигнала.The output signal of the intermediate frequency amplifier 10 is fed to the input of the complex signal conversion unit, which implements quadrature processing of the input information by supplying rectangular pulses with a quarter-period shift to the control inputs of this node, while a sine wave is generated at the outputs I 1 , I 2 , and at the outputs Q 1 and Q 2 is the cosine component of the input information signal.

По сравнению с устройством-прототипом [3] в заявляемом приемнике спутниковых радионавигационных сигналов достигнуты следующие преимущества:
а) обеспечение возможности приема и обработки сигналов двух спутниковых радионавигационных систем, т.е. систем типа "Глонасс" и GPS "Навстар", с помощью одного приемного тракта, а значит, достигнуто существенное упрощение приемной аппаратуры;
б) реализация приемника может быть осуществлена с помощью одного преобразования на промежуточную частоту с целью дальнейшей цифровой обработки сигналов, поступивших с КА спутниковых радионавигационных систем, при этом подача сигналов гетеродина и управления блоком комплексного преобразования сигнала. Использование в синтезаторе частот импульсного фазового и частотного детектора предохраняет устройство от ложных захватов на кратных частотах генератора, управляемого напряжением, и тем самым обеспечивает высокую надежность и точность работы схемы;
в) заявляемое устройство обеспечивает более высокую точность воспроизведения входной информации, чем устройство-прототип, за счет применения фильтров с эллиптической аппроксимацией, что обеспечивает линейную фазочастотную характеристику и как следствие одинаковое и минимальное время групповой задержки для всех принимаемых сигналов. Таким образом, поставленные задачи выполнены.
Compared with the prototype device [3] in the inventive receiver of satellite radio navigation signals, the following advantages are achieved:
a) providing the ability to receive and process signals of two satellite radio navigation systems, i.e. "Glonass" and GPS "Navstar" systems, using one receiving path, which means that a significant simplification of the receiving equipment has been achieved;
b) the implementation of the receiver can be carried out using one conversion to an intermediate frequency for the purpose of further digital processing of signals received from the spacecraft of satellite radio navigation systems, while the supply of local oscillator signals and control of the complex signal conversion unit. The use of a pulse phase and frequency detector in the frequency synthesizer protects the device from false captures at multiple frequencies of a voltage-controlled generator, and thereby ensures high reliability and accuracy of the circuit;
c) the inventive device provides higher accuracy of reproducing input information than the prototype device due to the use of filters with elliptic approximation, which provides a linear phase-frequency characteristic and, as a result, the same and minimum group delay time for all received signals. Thus, the tasks are completed.

Claims (1)

Приемник сигналов спутниковых радионавигационных систем, содержащий антенну, малошумящий усилитель, смеситель, усилитель промежуточной частоты, опорный термостатированный генератор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит широкополосный фильтр-преселектор, второй малошумящий усилитель, первый и второй полосовые фильтры, блок автоматической регулировки усиления, синтезатор частот, блок комплексного преобразования сигнала, причем выход фидера антенны соединен с входом широкополосного фильтра-преселектора, выходом подключенного к первому входу первого малошумящего усилителя, выход которого подключен к входу первого полосового фильтра, выходом соединенного с первым входом второго малошумящего усилителя, выходом соединенного с первым входом смесителя, выход которого подключен к входу второго полосового фильтра, выходом соединенного с первым входом усилителя промежуточной частоты, выход которого соединен одновременно с информационным входом блока комплексного преобразователя сигнала и блока автоматической регулировки усиления, причем выход блока автоматической регулировки усиления соединен одновременно с вторым входом первого малошумящего усилителя, вторым входом второго малошумящего усилителя и вторым входом усилителя промежуточной частоты, при этом выход опорного термостатированного генератора подключен к входу синтезатора частот, первый выход которого соединен с вторым входом смесителя, а второй и третий выходы синтезатора частот подсоединены соответственно к первому и второму входам блока комплексного преобразования сигнала. A signal receiver of satellite radio navigation systems, comprising an antenna, a low noise amplifier, a mixer, an intermediate frequency amplifier, a reference thermostatic generator, characterized in that it further comprises a broadband filter preselector, a second low noise amplifier, a first and second bandpass filters, an automatic gain control unit, a synthesizer frequencies, a complex signal conversion unit, the output of the antenna feeder connected to the input of a broadband filter preselector, the output connected to the first input of the first low-noise amplifier, the output of which is connected to the input of the first low-pass filter, the output connected to the first input of the second low-noise amplifier, the output connected to the first input of the mixer, the output of which is connected to the input of the second low-pass filter, the output connected to the first input of the intermediate frequency amplifier the output of which is connected simultaneously with the information input of the complex signal converter unit and the automatic gain control unit, the output of the automatic A gain control is connected simultaneously with the second input of the first low-noise amplifier, the second input of the second low-noise amplifier and the second input of the intermediate-frequency amplifier, while the output of the reference thermostatic generator is connected to the input of the frequency synthesizer, the first output of which is connected to the second input of the mixer, and the second and third outputs frequency synthesizer connected respectively to the first and second inputs of the complex signal conversion unit.
RU93028528A 1993-05-25 1993-05-25 Receiver for signals of satellite navigation systems RU2110149C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93028528A RU2110149C1 (en) 1993-05-25 1993-05-25 Receiver for signals of satellite navigation systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93028528A RU2110149C1 (en) 1993-05-25 1993-05-25 Receiver for signals of satellite navigation systems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93028528A RU93028528A (en) 1995-09-27
RU2110149C1 true RU2110149C1 (en) 1998-04-27

Family

ID=20142310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93028528A RU2110149C1 (en) 1993-05-25 1993-05-25 Receiver for signals of satellite navigation systems

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2110149C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2173862C2 (en) * 1999-04-28 2001-09-20 Государственное предприятие - "КБ Оризон-Навигация" Method and device for processing radio signals of navigation satellites gps and glonass
RU2287899C1 (en) * 2005-06-07 2006-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" Multiplicative device for narrow-band noise protection

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Колоколов Ю.Д., Солошек Л.К. Состояние и перспективы разработки аппаратуры линейных трактов приемников и возбудителей передатчиков. - Электросвязь, 1993, N 1, с.34. 2. Абросимов В.И. и др. Использование системы Navstar для определения угловой ориентации объектов. - Зарубежная радиоэлектроника, 1989, N 1, с.49. 3. Raymond A. Eastwool An Integrated EPS/Glonass receiver - Navigation (USA), 1990, N 2, p.141-151. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2173862C2 (en) * 1999-04-28 2001-09-20 Государственное предприятие - "КБ Оризон-Навигация" Method and device for processing radio signals of navigation satellites gps and glonass
RU2287899C1 (en) * 2005-06-07 2006-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" Multiplicative device for narrow-band noise protection

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6856794B1 (en) Monolithic GPS RF front end integrated circuit
US4785463A (en) Digital global positioning system receiver
US7751791B2 (en) L1/L2 GPS receiver
JP4840323B2 (en) Satellite positioning receiver
US5175557A (en) Two channel global positioning system receiver
US4701934A (en) Method of doppler searching in a digital GPS receiver
US4894842A (en) Precorrelation digital spread spectrum receiver
US6122506A (en) GSM cellular telephone and GPS receiver combination
RU2487364C2 (en) Multi-frequency band receiver
US20100048155A1 (en) Multi-band rf receiver
JP3874912B2 (en) Method and apparatus for receiving and converting spread spectrum signal
US8022872B2 (en) Positioning receiver
WO2011020399A1 (en) Radio frequency circuit structure for realizing function of converting dual-frequency global positioning system (gps) satellite signal into baseband signal
US9791574B2 (en) Method and system for repurposing of a global navigation satellite system receiver for receiving low-earth orbit communication satellite signals
JP2010178338A (en) Method and apparatus for extracting data from multi-carrier signal, method of using the method, global navigation satellite system receiver using the method, and machine-readable storage device
RU2100821C1 (en) Receiver for user equipment of global satellite navigation system
CN110244327A (en) A satellite positioning receiver and its radio frequency front end
US20160025861A1 (en) Method and system for indoor global navigation satellite system detection utilizing low-earth orbit satellite signals
CN113037307B (en) Satellite receiver chip and satellite receiver system
RU2067770C1 (en) User set receiver for signals from global satellite navigation systems
RU2110149C1 (en) Receiver for signals of satellite navigation systems
RU2173862C2 (en) Method and device for processing radio signals of navigation satellites gps and glonass
RU2097919C1 (en) Microwave receiver of signals from satellite navigation systems
RU2195685C1 (en) Receiver in equipment of users of signals of global satellite radio navigation systems
RU2124214C1 (en) Device which receives signals from satellite navigation systems