CN102508262A - 复用模数转换输出的双通道射频接收机及其数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复用模数转换输出的双通道射频接收机及其数据处理方法，由双通道接收两个GNSS射频信号来精准定位；两个通道中使用相同的采样时钟各自进行模数转换处理后，由共用的复用切换模块对双通道模数转换数据进行复用转换处理，并将复用的极性、幅度信号通过与单通道导航射频接收机完全一致的一组IO输出管脚向外输出，节省了芯片封装成本，还可以与单通道接收机兼容。复用切换模块还同时输出一采样输出时钟，用于后续从复用输出数据中还原出这两个通道的数据。

Description

复用模数转换输出的双通道射频接收机及其数据处理方法

 

技术领域

本发明涉及一种无线通讯领域的射频芯片，特别涉及一种复用模数转换输出的双通道射频接收机及其数据处理方法。

背景技术

全球导航定位***（GPS）已经广泛应用于车载导航、车辆跟踪、时间同步、测量测绘、船只或车辆监控、地理数据采集、航天工业等等。到目前为止，导航定位***最大和最多的用户是车载和手持导航。在手持导航仪（PND，Portable Navigation Device）或类似的应用中，由于整个导航仪通过电池供电，所以针对这种应用，导航***的芯片功耗有着特殊的意义：功耗越低，使用的时间就越长。目前在市场上，像美国的SiRF公司，加拿大的SiGe公司和美国的MAXIM公司都已经有了很成熟的导航射频芯片，其产品多数用SiGe工艺来设计和制作，以达到低功耗，高性能的目的。

如图1所示，这些产品都是采用传统的低中频导航射频接收机的***架构中，1575.42MHz的导航GPS射频调制信号，通过天线（未画出）被接收到射频的信号通道中，通过前端的低噪声放大器10（LNA）进行放大。为了过滤掉邻近的手机或别的通讯干扰信号，经放大的射频RF信号需要输出到芯片外，由片外声滤波器20（SAW FILTER）进行滤波处理；再接回到片内的射频预放大器30（RFA）作进一步放大后，输出到正交下变频器40和50（MixerI，MixerQ）进行射频RF到中频IF的下变频转换。为了便于说明，我们以单位频率f₀=1.023MHz来计算射频（1540f₀）和中频频率。在导航射频芯片中，主流的中频频率是4f₀。中频滤波器60（IF Filter）对中频信号进行信道选择，过滤出在带宽内需要被解调的中频信号，带宽外的任何信号或噪声可以得到充分的过滤。导航GPS的带宽是2f₀，一般中频滤波器的带宽比2f₀稍高。此中频信号经可调增益放大器70（VGA）放大后，提供适度的信号强度给模数转换器80（ADC），从而把中频模拟信号转换成包含极性SIGN及幅度MAG的两位数字信号，最后这些数字信号被输出至数字基带（未画出）做后续的信号处理。在低中频导航射频接收机***架构中，因为射频芯片需要独立成为一颗单芯片，所以模数转换器80输出的幅度MAG信号还通过可调增益放大器控制电路90（VGA Controller）反馈到可调增益放大器70，用作其信号强度的检测，以使该可调增益放大器70能为模数转换器80提供恒定的信号输出。

其中，进行射频RF至中频IF下变频的正交下变频器40和50，其本振是由频率综合器来提供的。无论是整数分频频率综合器（Integer-N RFPLL）还是小数分频频率综合器（Fractional-N RFPLL），频率综合器锁相环（RFPLL）一般包含由鉴频鉴相器120（PFD）、电荷泵130（CP）、环路滤波器140（LPF）、压控振荡器150（VCO）、一组分频模块连接形成的反馈回路。其中，鉴频鉴相器120，将反馈信号与一个标准参考时钟（导航射频芯片一般用16f₀）进行比较；由该比较结果控制，所述电荷泵130对环路滤波器140进行充电或放电，使环路滤波器140输出过滤后的直流电压，对压控振荡器150的频率进行控制。压控振荡器150产生的本振信号，经由二分频器160（DIV2）、预分频器170（Prescaler）、反馈分频器180（Feedback Divider）的分频处理后，反馈输出到鉴频鉴相器120；当反馈的频率和参考的标准频率相等的时候，鉴频鉴相器120控制该频率综合器锁相环锁定，此时压控振荡器150所输出的本振频率就是参考时钟的N倍（倍数N由所述若干分频模块160、170、180配合决定）。由于导航射频芯片主流的***架构都选择两倍频的压控振荡器频率，即2×1536f₀，因此压控振荡器150的输出经由二分频器160分频获得正交本振LOI和LOQ，分别输出至所述正交下变频器40和50。

一般来说，为了满足导航射频芯片对频率的高精度要求，由片外的温补的晶振（TCXO，未画出）提供的时钟信号（TCXO_IN），经过时钟隔离放大器100（CLK BUF）的整形后，输进频率综合器锁相环（RFPLL）作为标准参考时钟。与此同时，时钟隔离放大器100输出的这个时钟也提供给模数转换器80作为其采样时钟。该采样时钟最终还经过另外一个时钟隔离放大器110（CLK BUF）的整形，输出到片外的导航基带芯片作数据采样的同步。

目前世界上有四个全球导航***Global Navigation Satellite System（GNSS）：第一是美国的GPS导航***，其射频频率为1575.42MHz，带宽为2.046MHz，带宽内蕴涵着时间和位置信息的C/A码。第二是俄国的GLONASS导航***，其射频频率是1598.0625MHz至1605.375MHz，带宽是8MHz，分成14个频道；频道与频道的间隔是0.5625MHz， 每个频道的带宽是0.5625MHz；第三是中国北斗二代的COMPASS导航***，其射频频率是1561.098MHz，带宽是4.092MHz。第四是欧盟的伽利略（Galileo）导航***，其射频频率是1575.42MHz，带宽是4.092MHz。

目前应用最广泛，最主流的导航***就是美国的GPS导航***。截至2011年二月，天上已经有22颗可运营的俄国GLONASS导航卫星。中国的北斗二代的COMPASS导航***越来越成熟，目前天上已经有9颗导航卫星。北斗二代预计在2012年可以覆盖亚太地区并进入实质性运营。欧盟的伽利略（Galileo）导航***发展速度是最缓慢的。

然而，现在无论是俄国政府，中国政府还是欧盟，要求并鼓励消费者只使用自己的导航***是不现实的。 第一，卫星数目不够多， 就算是俄国的Glonass导航卫星也是不到24颗；第二，各自的全球导航***（GNSS）成熟的运营还需更多的时间。参见表1，因此，如果在市场上有一个双通道的导航射频接收机，同时能接收美国GPS导航卫星和俄国的Glonass导航卫星，或者是同时能接收美国GPS导航卫星和中国的北斗Compass导航卫星，或者是同时能接收美国GPS导航卫星和欧盟的伽利略（Galileo）导航卫星，其综合定位将更加精确，就会具有很高的应用价值。

表1  双通道的可能实用的组合

如图2所示，一般来说，双通道的GNSS射频接收机设置有两个独立的信号通道来对应接收两路GNSS射频信号，这两个信号通道共用了直到第一次下变频处理时的射频前端电路，为第一次下变频提供本振频率的频率综合器锁相环，以及向频率综合器锁相环提供参考时钟并对应为模数转换处理提供采样时钟的相关模块。

第一通道中将经过第一次下变频处理的中频信号，转换成与第一路射频信号对应的第一中频转换信号CH1_IF后，发送至可调增益放大器71进行放大，再由模数转换器81向外输出包含极性SIGN1、幅度MAG1的两位数字信号；可调增益放大器控制电路91将幅度MAG1信号，反馈至可调增益放大器71用于信号强度的检测。

第二通道中将经过第一次、第二次下变频处理的中频信号，转换成与第二路射频信号对应的第二中频转换信号CH2_IF后，通过第二通道中另外设置的可调增益放大器72、模数转换器82处理，得到极性SIGN2和幅度MAG2的数字信号；可调增益放大器控制电路92将幅度MAG2信号，反馈至可调增益放大器72。

虽然这种架构的双通道GNSS接收机，能够独立处理两路射频信号，但是，后续经过模数转换输出的数字信号也会是独立的两套，包含极性信号SIGN1和SIGN2，幅度信号MAG1和MAG2，以及由共用的采样时钟模块11处理后经两个时钟隔离放大器101、102分别输出的采样时钟CLK_OUT1和CLK_OUT2。相比单通道的架构，这种双通道GNSS射频接收机会占用两倍的IO输出管脚，需要更大的制作成本，而且与单通道射频接收机也难以兼容。

发明内容

本发明的目的是提供一种复用模数转换输出的双通道射频接收机及其数据处理方法，该接收机能够同时接收两路GNSS射频导航信号，在各自信号通道中进行数据处理后，通过同一套IO管脚输出这两个通道中模数转换得到的极性、幅度信号，以及模数转换的采样频率，从而节省封装成本，并与单通道射频接收机的输出管脚相兼容。

本发明的技术方案是提供一种复用模数转换输出的双通道射频接收机及其数据处理方法。

所述的复用模数转换输出的双通道射频接收机，设置了第一、第二通道来对应接收两路射频信号RF1、RF2，将射频信号各自转换成对应的第一、第二中频转换信号CH1_IF、 CH2_IF之后，分别向所述两个通道中的后续电路发送；

第一、第二通道中，各自设置有可调增益放大器及模数转换器，在这两个通道中分别对放大后的第一、第二中频转换信号CH1_IF、 CH2_IF进行模数转换，得到第一通道的极性信号SIGN1和幅度信号MAG1，以及第二通道的极性信号SIGN2和幅度信号MAG2；第一、第二通道中还各自设置有可调增益放大器控制电路，将其中的幅度信号MAG1、MAG2反馈至对应的可调增益放大器；

所述两个通道还共用了一个复用切换模块，来对第一、第二通道的模数转换数据进行复用处理，得到由所述两个极性信号SIGN1、SIGN2转换形成的极性复合信号SIGN，以及由所述两个幅度信号MAG1、MAG2转换形成的幅度复合信号MAG；

所述两个模数转换器进行模数转换时，使用相同的采样时钟CLK；所述复用切换模块也接收所述采样时钟CLK，并将其转化为用于数据同步的采样输出时钟CLK_OUT；

所述复用切换模块设置有若干IO输出管脚，包含分别向片外的数字基带发送所述极性复合信号SIGN、所述幅度复合信号MAG，以及所述采样输出时钟CLK_OUT的一组端口。

所述两个通道共用了射频前端电路，对接收的所述两路射频信号RF1、RF2进行第一次下变频处理；第一次下变频所需的本振频率LOI 、LOQ，由两个通道共用的一个频率综合器锁相环提供；

所述射频前端电路中，包含依次连接的低噪声放大器、片外声滤波器、射频预放大器和正交下变频器；

所述频率综合器锁相环中，包含由鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器、二分频器、预分频器和反馈分频器连接构成的反馈回路。

在所述第一通道中，还包含在所述正交下变频器之后设置的中频滤波器，其对第一次下变频之后的中频信号进行滤波处理，得到与第一路射频信号RF1相对应的第一中频转换信号CH1_IF； 

在所述第二通道中，还包含在所述正交下变频器之后设置的二次下变频器和中频滤波器，对第一次下变频之后的中频信号进行第二次下变频和滤波处理后，得到与第二路射频信号RF2对应的第二中频转换信号CH2_IF。

所述两个通道还共用了依次连接的以下模块：

一个时钟隔离放大器，其对外部输入的时钟信号进行整形后，将得到的参考时钟Ref CLK发送至所述频率综合器锁相环；

一个采样时钟模块，其根据接收的所述参考时钟Ref CLK，对所述频率综合器锁相环发送的本振频率LOI 、LOQ进行分频处理，得到采样频率；

一个时钟隔离放大器，其将采样频率整形后，发送相同的采样时钟CLK给所述两个模数转换器及所述复用切换模块。

在所述复用切换模块内将输入的采样时钟CLK进行一定延时后得到延迟时钟CLK_SEL，这一延迟时间作为所述复用切换模块进行复用输出处理时的设置和保持时间；

所述复用切换模块输出的复用输出信息OUTPUT，同时包含第一通道和第二通道的模数转换数据；

并且，在所述延迟时钟CLK_SEL为高电平时，所述复用输出信息OUTPUT是第一通道或第二通道中一个通道的模数转换数据；所述延迟时钟CLK_SEL为低电平时，所述复用输出信息OUTPUT是其中另一个通道的模数转换数据。

所述复用切换模块输出的采样输出时钟CLK_OUT，是对延迟时钟CLK_SEL进行一定延时后得到的；

在采样输出时钟CLK_OUT上升沿触发时，片外电路从所述复用输出信息OUTPUT中，还原出第一通道或第二通道中一个通道的模数转换数据；采样输出时钟CLK_OUT下降沿触发时，还原出其中另一个通道的模数转换数据。

所述延迟时钟CLK_SEL是对采样时钟CLK延时1/4个周期后形成的；当延迟时钟CLK_SEL为高电平时，所述复用输出信息OUTPUT是第一通道的模数转换数据；当延迟时钟CLK_SEL为低电平时，所述复用输出信息OUTPUT是第二通道的模数转换数据；

所述采样输出时钟CLK_OUT是对所述延迟时钟CLK_SEL延时1/4个周期形成的，并且，所述采样输出时钟CLK_OUT是所述采样时钟CLK经过1级反向后的时钟；

当所述采样输出时钟CLK_OUT上升沿触发时，从所述复用输出信息OUTPUT中，还原得到第一通道的模数转换数据延时半个周期后的数据；当采样输出时钟CLK_OUT为下降沿触发时，还原得到第二通道的模数转换数据延时半个周期后的数据。

所述双通道射频接收机中对复用模数转换输出的数据处理方法中，首先在所述双通道射频接收机中设置了第一、第二通道来对应接收两路射频信号RF1、RF2；在第一通道中进行第一次下变频及滤波处理后，得到与第一路射频信号RF1相对应的第一中频转换信号CH1_IF；在第二通道中进行第一次、第二次下变频及滤波处理后，得到与第二路射频信号RF2对应的第二中频转换信号CH2_IF；之后，在第一、第二通道中各自进行对所述第一、第二中频转换信号CH1_IF、CH2_IF的模数转换处理；

所述双通道射频接收机中还设置有一个复用切换模块，其由第一、第二通道共用；所述复用切换模块将第一、第二通道的模数转换数据进行复用处理后经由同一组IO输出管脚向外发送的方法，具体包含以下步骤：

步骤1、在第一通道、第二通道中，以相同的采样时钟CLK分别进行模数转换，其模数转换的输出时序如下：

在第一通道中，当采样时钟CLK为高电平时，输出对应第一中频转换信号CH1_IF的极性信号SIGN1和幅度信号MAG1，作为该通道的模数转换数据；当采样时钟CLK为低电平时，进行数据保持；

在第二通道中，当采样时钟CLK为低电平时，输出对应第二中频转换信号CH2_IF的极性信号SIGN2和幅度信号MAG2，作为该通道的模数转换数据；当采样时钟CLK为高电平时，进行数据保持；

步骤2、在复用切换模块中对输入的采样时钟CLK延时第一时间得到一延迟时钟CLK_SEL；根据该延迟时钟CLK_SEL，由所述复用切换模向片外输出同时包含第一通道和第二通道的模数转换数据的复用输出信息OUTPUT；

步骤3、输出所述复用输出信息OUTPUT的同时，还由复用切换模块对延迟时钟CLK_SEL延迟第二时间后得到一采样输出时钟CLK_OUT；根据该采样输出时钟CLK_OUT，由片外电路对所述复用输出信息OUTPUT进行还原处理，还原得到的数据与所述两个通道的模数转换数据在延时了第一时间加第二时间之后的数据相对应。

一个优选实施例中，步骤2中所述延迟时钟CLK_SEL是对采样时钟CLK延迟a+1/4个周期得到的，其中a为大于等于0的整数；

当延迟时钟CLK_SEL为高电平时，所述复用输出信息OUTPUT是第一通道的的模数转换数据；当延迟时钟CLK_SEL为低电平时，所述复用输出信息OUTPUT是第二通道的模数转换数据。

一个优选实施例中，步骤3中所述采样输出时钟CLK_OUT是对延迟时钟CLK_SEL延迟b+1/4个周期形成的，其中b为大于等于0的整数；并且，所述采样输出时钟CLK_OUT是所述采样时钟CLK经过反向及相应延时后的时钟；

当所述采样输出时钟CLK_OUT上升沿触发时，还原出的是相应延时后第一通道的模数转换数据；而当采样输出时钟CLK_OUT为下降沿触发时，还原出的是相应延时后第二通道的模数转换数据。

与现有技术相比，本发明所述复用模数转换输出的双通道射频接收机及其数据处理方法，其优点在于：

本发明通过分别控制第一通道和第二通道的参考时钟、本振频率、采样时钟、信道选择的带宽、中频信号等参数，使第一通道进行第一次下变频，第二通道进行第一次、第二次下变频处理后，能够对应接收两路GNSS射频导航信号，从而提高导航定位的精确性。同时，由于共享了射频前端模块及频率综合器锁相环等，该双通道导航射频接收机***架构能够节省功耗，降低成本，具有很好的应用意义。

本发明的两个通道中使用相同的采样时钟各自进行模数转换处理后，由共用的复用切换模块对双通道模数转换数据进行复用转换处理，并将复用的极性信号、幅度信号，以及用于数据同步的采样输出时钟，通过与单通道导航射频接收机完全一致的一组IO输出管脚向外输出，节省了芯片封装成本，还可以与单通道接收机兼容。

本发明基于第一、第二通道对模数转换的输出时序要求，通过延时1/4周期形成延迟时钟CLK_SEL，根据该延迟时钟CLK_SEL高低电平的不同，使复用切换模块输出的复用输出信息OUTPUT对应为第一通道或第二通道的模数转换数据。再通过延时1/4周期形成采样输出时钟CLK_OUT，根据该采样输出时钟CLK_OUT，由片外电路从复用输出信息OUTPUT中还原出这两个通道的模数转换数据。本发明所述的数据处理方法，易于实现，可靠性高。

附图说明

图1是现有一种单通道的导航射频接收机芯片架构的示意图；

图2是现有一种双通道的导航射频接收机芯片架构的示意图；

图3是本发明所述复用模数转换输出的双通道导航射频接收机的芯片架构示意图；

图4是本发明所述导航射频接收机在GPS和GLN双通道的实施例中复用模数转换数据的时序示意图；

图5是本发明所述导航射频接收机在GPS和GLN双通道的实施例中切换模块的信号处理示意图；

图6是本发明所述导航射频接收机在GPS和GLN双通道的实施例中从切换模块的输出信号中还原双通道信号的示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图3所示，本发明所述复用模数转换输出的双通道导航射频接收机，设置了第一、第二通道来对应接收两路GNSS射频信号。所述的两路GNSS射频信号可以是表1中任意一种双通道信号的组合。

首先，由第一、第二通道共用的射频前端电路来接收GNSS射频调制信号，并完成对该信号的第一次下变频处理；进行第一次下变频所需的本振频率LOI 、LOQ，由第一、第二通道共用的一个频率综合器锁相环（RFPLL）提供。所述射频前端电路中，包含依次连接的低噪声放大器1（LNA）、片外声滤波器2（SAW FILTER）、射频预放大器3（RFA）和正交下变频器4和5（MixerI，MixerQ）。所述频率综合器锁相环中，包含由鉴频鉴相器12（PFD）、电荷泵13（CP）、环路滤波器14（LPF）、压控振荡器15（VCO）、二分频器16（DIV2）、预分频器17（Prescaler）、反馈分频器18（Feedback Divider）连接构成的反馈回路。这些模块的电路架构及信号处理过程与现有单通道或双通道射频接收机中的对应模块基本一致。

另外，与现有双通道射频接收机中基本一致，本发明中第一次下变频处理得到的中频信号，在第一通道中通过中频滤波器61处理，得到与第一路射频信号对应的第一中频转换信号CH1_IF。第一次下变频处理的中频信号，在第二通道中经由二次下变频器52及中频滤波器62处理后，得到与第二路射频信号对应的第二中频转换信号CH2_IF。所述的中频转换信号CH1_IF和CH2_IF分别在第一、第二通道中，经由分别设置的可调增益放大器71、72放大后，再各自由模数转换器81、82处理得到两位数字信号，即，第一通道的极性信号SIGN1和幅度信号MAG1，第二通道的极性信号SIGN2和幅度信号MAG2。可调增益放大器控制电路91、92再将对应的幅度信号MAG1、MAG2，分别反馈至所属通道的可调增益放大器71、72，用于信号强度的检测。

如表2所示是比较常见的几种双通道信号组合，例如是美国GPS分别与俄罗斯Glonass、中国北斗或欧盟伽利略中的一种组成双通道。表2中给出了根据不同的参考时钟，为各个通道提供的中频规划及模数转换采样频率的频率方案。

表2  双通道的参考时钟，中频，带宽和ADC时钟

由上表可知，每个双通道组合中，所述两个模数转换器81、82使用的采样时钟CLK相同。这个采样时钟CLK是由第一、第二通道共用的一个采样时钟模块11（ADC CLK GEN）及一个时钟隔离放大器101（CLK BUF）依次处理后提供的。所述采样时钟模块11根据频率综合器锁相环输出的本振频率LOI、LOQ对参考时钟Ref CLK进行分频后，再由时钟隔离放大器101进行整形处理，由此得到的采样时钟CLK被同时发送至所述的两个模数转换器81、82和一个复用切换模块103（ADC MUX）。所述参考时钟Ref CLK是片外输入的时钟信号（TCXO_IN），经由另一个时钟隔离放大器10整形后得到的。

所述的复用切换模块103也由第一、第二通道共用，其对所述两个模数转换器81、82输出的两个极性信号SIGN1和SIGN2，及两个幅度信号MAG1和MAG2进行转化处理，并将得到的极性复合信号SIGN和幅度复合信号MAG，通过该复用切换模块103的同一套IO输出管脚的其中两个端口，向片外的数字基带发送。所述复用切换模块103还设置有第三个端口，将模数转换使用的采样时钟CLK进行一定延时后得到采样输出时钟CLK_OUT，并将该采样输出时钟CLK_OUT向片外发送，用作数据同步。

由于在第一通道中，对模数转换的输出时序要求是，当采样时钟CLK为高电平时进行数据输出；为低电平时进行数据保持，使其极性信号SIGN1和幅度信号MAG1与高电平时的数据一致。相反地，在第二通道中，其模数转换的输出时序要求是，当采样时钟CLK为低电平时输出数据；为高电平时保持数据，使其极性信号SIGN2和幅度信号MAG2与低电平时的数据一致。

因此，可以在所述复用切换模块103中通过CLK_SEL（CLK经过一定的延时）的高低电平，决定最终在IO输出管脚上向外输出的极性复合信号SIGN和幅度复合信号MAG。例如，当CLK_SEL为低电平时，选择最终的信号输出为第二通道的极性信号SIGN2和幅度信号MAG2；而当采样输出时钟CLK_SEL为高电平时，选择最终的输出信号为第一通道的极性信号SIGN1和幅度信号MAG1。而由于在最终输出为第一通道数据时，第二通道的数据得到保持而不会遗漏；同样的，在最终输出为第二通道数据时，第一通道的数据也不会遗漏。另外，还可以在复用切换模块103中，对采样时钟CLK进行一定的延迟，来保证进行输出设置（setup）所需的时间。

以下是对本发明双通道射频接收机上述实施过程的具体阐述，其中都将以第一通道接收处理美国GPS信号（以下简称为GPS通道），第二通道接收俄罗斯Glonass信号（以下用GLN来代替Glonass，并简称为GLN通道）为例进行说明。下文中还将GPS通道中输出的数据信息，即第一通道的SIGN1和MAG1信号，简称为GPS数据；而将GLN通道中输出的数据信息，即第二通道的SIGN2和MAG2信号，简称为GLN数据。

如图4所示是GPS通道和GLN通道中对模数转换数据的时序要求：GPS通道和GLN通道使用相同的采样时钟CLK。当采样时钟CLK为高电平时输出GPS数据，此时，GLN数据保持在CLK为低电平时的状态。当采样时钟CLK为低电平时输出GLN数据，此时，GPS数据保持在CLK为高电平时的状态。

在图4的基础上，配合参见图5所示，说明复用切换模块103对信号的复用处理过程。其中，延迟时钟CLK_SEL是对输入复用切换模块103的采样时钟CLK进行1/4周期的延时后形成的。这样做的好处是，在GPS和GLN通道上进行信息采样时，有了1/4周期左右的设置（setup）时间和保持（hold）时间。

当延迟时钟CLK_SEL为高电平时，由复用切换模块103向片外发送的复用输出信息OUTPUT（即极性复合信号SIGN和幅度复合信号MAG，下同），实质是GPS数据；当延迟时钟CLK_SEL为低电平时，复用输出信息OUTPUT实质是GLN数据。在图5所示的OUTPUT曲线中，N表示输出为GLN数据，S表示输出为GPS数据。可见，通过延迟时钟CLK_SEL的高低电平控制，可以在复用输出信息OUTPUT中，同时包含GPS和GLN通道的数据信息。

在图4、图5的基础上，进一步配合参见图6所示，使复用切换模块103另外向片发送的采样输出时钟CLK_OUT，在延迟时钟CLK_SEL的基础上再延迟1/4周期形成，因而，该采样输出时钟CLK_OUT相当于是所述采样时钟CLK经过1级反向后的时钟。此时，在本发明所述双通道导航射频接收机中经复用切换模块103处理得到的数据信息，可以与单通道GPS导航射频接收机中得到的数据信号完全兼容。

即是说，根据所述采样输出时钟CLK_OUT的高低电平，可以从复用输出信息OUTPUT中，还原出其中的GPS和GLN数据。如图6中，由采样输出时钟CLK_OUT，对复用输出信息OUTPUT进行上升沿触发，就可以得到一个新的数据信息GPS’，该数据GPS’相当于是对第一通道输出的GPS数据进行半个周期的延迟，除此以外，数据GPS’与GPS数据基本一致。同样地，由采样输出时钟CLK_OUT，对复用输出信息OUTPUT进行下降沿触发，得到的数据信息为GLN’，相当于将第二通道输出的GLN数据进行了半个周期的延迟。

另外，本发明上述使用GPS和GLN双通道的实施例中对模数转换输出的复用过程，可以拓展到例如表1或表2中的其他双通道组合。因此，将使用本发明所述架构的双通道射频接收机，通过第一通道、第二通道对应完成对两路射频信号的解调，以及之后在所述复用切换模块103中对两个通道复用模数转换输出的数据处理方法，概括为以下的步骤：

步骤1、在第一通道、第二通道中，以相同的采样时钟CLK分别进行模数转换，其模数转换的输出时序如下：

在第一通道中，当采样时钟CLK为高电平时输出数据；为低电平时保持数据，使其极性信号SIGN1和幅度信号MAG1与高电平时的数据一致；

在第二通道中，当采样时钟CLK为低电平时输出数据；为高电平时保持数据，使其极性信号SIGN2和幅度信号MAG2与低电平时的数据一致。

步骤2、对输入复用切换模块103的采样时钟CLK进行一定的延时，得到一延迟时钟CLK_SEL，该延时作为复用输出时的设置和保持时间；

根据该延迟时钟CLK_SEL，在所述复用切换模块103中对两个通道的模数转换数据进行转化，并将得到的极性复合信号SIGN和幅度复合信号MAG，作为其复用输出信息OUTPUT向片外输出；

针对上述的实施例来说，当延迟时钟CLK_SEL为高电平时，发送的复用输出信息OUTPUT是第一通道的极性信号SIGN1和幅度信号MAG1；当延迟时钟CLK_SEL为低电平时，复用输出信息OUTPUT是第二通道的极性信号SIGN2和幅度信号MAG2。

步骤3、输出上述复用输出信息OUTPUT的同时，由复用切换模块103输出一采样输出时钟CLK_OUT，供后续还原所述复用输出信息OUTPUT中两个通道的数据信息时使用；

所述采样输出时钟CLK_OUT是对延迟时钟CLK_SEL进一步延迟后得到的，从而使该采样输出时钟CLK_OUT相当于所述采样时钟CLK反向且延迟一定周期后得到的时钟；

因而，同样针对上述的实施例，在根据所述采样输出时钟CLK_OUT，对复用输出信息OUTPUT进行还原的过程中，当采样输出时钟CLK_OUT下降沿触发时，得到的信息为相应延时后的第二通道的极性信号SIGN2和幅度信号MAG2；而当采样输出时钟CLK_OUT为上升沿触发时，得到的信号为相应延时后的第一通道的极性信号SIGN1和幅度信号MAG1。

需要说明的是，上述在设定延迟时钟CLK_SEL或采样输出时钟CLK_OUT时，也可以设定其他的延迟时间。例如，在形成所述的延迟时钟CLK_SEL时，可以是将采样时钟CLK延迟（a+1/4）个周期（a为大于等于0的整数），来控制设置（setup）时间和保持（hold）时间。或者，在形成所述的采样输出时钟CLK_OUT时，可以是将延迟时钟CLK_SEL延迟（b+1/4）个周期（b为大于等于0的整数），从而使采样输出时钟CLK_OUT成为所述采样时钟CLK反向且延迟相应周期的时钟。又或者，还可以是在形成所述的采样输出时钟CLK_OUT时，将延迟时钟CLK_SEL延迟（c+3/4）个周期（c为大于等于0的整数），从而使采样输出时钟CLK_OUT成为所述采样时钟CLK同向且延迟相应周期的时钟。在上述三种可能的实施例中，相比输入复用切换模块103的数据，最后复用输出或还原得到的数据信息，就会出现相应的若干个半周期或若干个周期的延迟，而且使用上升沿或下降沿触发得到的数据具体是对应哪个通道也可能会相反。因此，需要针对给出不同延迟时间的实施例进行具体的分析。

综上所述，本发明所述双通道导航射频接收机，可以双通道接收两个GNSS射频信号，从而提高定位的精确性，并且，特别设置了复用切换模块，对双通道模数转换输出的数据进行转换处理，并将得到的复用输出数据向外输出。由于本发明所述双通道导航射频接收机，具有与单通道导航射频接收机完全一致的外部IO输出管脚，可以节省芯片封装成本，又可以与单通道接收机兼容，作为其升级版本。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种复用模数转换输出的双通道射频接收机，其特征在于，设置了第一、第二通道来对应接收两路射频信号（RF1、RF2），将射频信号各自转换成对应的第一、第二中频转换信号（CH1_IF、 CH2_IF）之后，分别向所述两个通道中的后续电路发送；

第一、第二通道中，各自设置有可调增益放大器（71、72）及模数转换器（81、82），在这两个通道中分别对放大后的第一、第二中频转换信号（CH1_IF、 CH2_IF）进行模数转换，得到第一通道的极性信号（SIGN1）和幅度信号（MAG1），以及第二通道的极性信号（SIGN2）和幅度信号（MAG2）；第一、第二通道中还各自设置有可调增益放大器控制电路（91、92），将其中的幅度信号（MAG1、MAG2）反馈至对应的可调增益放大器（71、72）；

所述两个通道还共用了一个复用切换模块（103），来对第一、第二通道的模数转换数据进行复用处理，得到由所述两个极性信号（SIGN1、SIGN2）转换形成的极性复合信号（SIGN），以及由所述两个幅度信号（MAG1、MAG2）转换形成的幅度复合信号（MAG）；

所述两个模数转换器（81、82）进行模数转换时，使用相同的采样时钟（CLK）；所述复用切换模块（103）也接收所述采样时钟（CLK），并将其转化为用于数据同步的采样输出时钟（CLK_OUT）；

所述复用切换模块（103）设置有若干IO输出管脚，包含分别向片外的数字基带发送所述极性复合信号（SIGN）、所述幅度复合信号（MAG），以及所述采样输出时钟（CLK_OUT）的一组端口。

2.如权利要求1所述的复用模数转换输出的双通道射频接收机，其特征在于，

所述两个通道共用了射频前端电路，对接收的所述两路射频信号（RF1、RF2）进行第一次下变频处理；第一次下变频所需的本振频率（LOI 、LOQ），由两个通道共用的一个频率综合器锁相环提供；

所述射频前端电路中，包含依次连接的低噪声放大器（1）、片外声滤波器（2）、射频预放大器（3）和正交下变频器（4、5）；

所述频率综合器锁相环中，包含由鉴频鉴相器（12）、电荷泵（13）、环路滤波器（14）、压控振荡器（15）、二分频器（16）、预分频器（17）和反馈分频器（18）连接构成的反馈回路。

3.如权利要求2所述的复用模数转换输出的双通道射频接收机，其特征在于，

在所述第一通道中，还包含在所述正交下变频器（4、5）之后设置的中频滤波器（61），其对第一次下变频之后的中频信号进行滤波处理，得到与第一路射频信号（RF1）相对应的第一中频转换信号（CH1_IF）； 

在所述第二通道中，还包含在所述正交下变频器（4、5）之后设置的二次下变频器（52）和中频滤波器（62），对第一次下变频之后的中频信号进行第二次下变频和滤波处理后，得到与第二路射频信号（RF2）对应的第二中频转换信号（CH2_IF）。

4.如权利要求3所述的复用模数转换输出的双通道射频接收机，其特征在于，

所述两个通道还共用了依次连接的以下模块：

一个时钟隔离放大器（10），其对外部输入的时钟信号进行整形后，将得到的参考时钟（Ref CLK）发送至所述频率综合器锁相环；

一个采样时钟模块（11），其根据接收的所述参考时钟（Ref CLK），对所述频率综合器锁相环发送的本振频率（LOI 、LOQ）进行分频处理，得到采样频率；

一个时钟隔离放大器（101），其将采样频率整形后，发送相同的采样时钟（CLK）给所述两个模数转换器（81、82）及所述复用切换模块（103）。

5.如权利要求1或4所述的复用模数转换输出的双通道射频接收机，其特征在于，

在所述复用切换模块（103）内将输入的采样时钟（CLK）进行一定延时后得到延迟时钟（CLK_SEL），这一延迟时间作为所述复用切换模块（103）进行复用输出处理时的设置和保持时间；

所述复用切换模块（103）输出的复用输出信息（OUTPUT），同时包含第一通道和第二通道的模数转换数据；

并且，在所述延迟时钟（CLK_SEL）为高电平时，所述复用输出信息（OUTPUT）是第一通道或第二通道中一个通道的模数转换数据；所述延迟时钟（CLK_SEL）为低电平时，所述复用输出信息（OUTPUT）是其中另一个通道的模数转换数据。

6.如权利要求5所述的复用模数转换输出的双通道射频接收机，其特征在于，

所述复用切换模块（103）输出的采样输出时钟（CLK_OUT），是对延迟时钟（CLK_SEL）进行一定延时后得到的；

在采样输出时钟（CLK_OUT）为上升沿触发时，片外电路从所述复用输出信息（OUTPUT）中，还原出第一通道或第二通道中一个通道的模数转换数据；采样输出时钟（CLK_OUT）为下降沿触发时，还原出其中另一个通道的模数转换数据。

7.如权利要求6所述的复用模数转换输出的双通道射频接收机，其特征在于，

所述延迟时钟（CLK_SEL）是对采样时钟（CLK）延时1/4个周期后形成的；当延迟时钟（CLK_SEL）为高电平时，所述复用输出信息（OUTPUT）是第一通道的模数转换数据；当延迟时钟（CLK_SEL）为低电平时，所述复用输出信息（OUTPUT）是第二通道的模数转换数据；

所述采样输出时钟（CLK_OUT）是对所述延迟时钟（CLK_SEL）延时1/4个周期形成的，并且，所述采样输出时钟（CLK_OUT）是所述采样时钟（CLK）经过1级反向后的时钟；

当所述采样输出时钟（CLK_OUT）为下降沿触发时，从所述复用输出信息OUTPUT中，还原得到第二通道的模数转换数据延时半个周期后的数据；当采样输出时钟（CLK_OUT）为上升沿触发时，还原得到第一通道的模数转换数据延时半个周期后的数据。

8.一种双通道射频接收机中对复用模数转换输出的数据处理方法，其特征在于，所述双通道射频接收机中设置了第一、第二通道来对应接收两路射频信号（RF1、RF2）；在第一通道中进行第一次下变频及滤波处理后，得到与第一路射频信号（RF1）相对应的第一中频转换信号（CH1_IF）；在第二通道中进行第一次、第二次下变频及滤波处理后，得到与第二路射频信号（RF2）对应的第二中频转换信号（CH2_IF）；之后，在第一、第二通道中各自进行对所述第一、第二中频转换信号（CH1_IF、CH2_IF）的模数转换处理；

所述双通道射频接收机中设置有一个复用切换模块（103），其由第一、第二通道共用；所述复用切换模块（103）将第一、第二通道的模数转换数据进行复用处理后经由同一组IO输出管脚向外发送的方法，具体包含以下步骤：

步骤1、在第一通道、第二通道中，以相同的采样时钟（CLK）分别进行模数转换，其模数转换的输出时序如下：

在第一通道中，当采样时钟（CLK）为高电平时，输出对应第一中频转换信号（CH1_IF）的极性信号（SIGN1）和幅度信号（MAG1），作为该通道的模数转换数据；当采样时钟（CLK）为低电平时，进行数据保持；

在第二通道中，当采样时钟（CLK）为低电平时，输出对应第二中频转换信号（CH2_IF）的极性信号（SIGN2）和幅度信号（MAG2），作为该通道的模数转换数据；当采样时钟（CLK）为高电平时，进行数据保持；

步骤2、在复用切换模块（103）中对输入的采样时钟（CLK）延时第一时间得到一延迟时钟（CLK_SEL）；根据该延迟时钟（CLK_SEL），由所述复用切换模（103）向片外输出同时包含第一通道和第二通道的模数转换数据的复用输出信息（OUTPUT）；

步骤3、输出所述复用输出信息（OUTPUT）的同时，还由复用切换模块（103）对延迟时钟（CLK_SEL）延迟第二时间后得到一采样输出时钟（CLK_OUT）；根据该采样输出时钟（CLK_OUT），由片外电路对所述复用输出信息（OUTPUT）进行还原处理，还原得到的数据与所述两个通道的模数转换数据在延时了第一时间加第二时间之后的数据相对应。

9.如权利要求8所述的双通道射频接收机中对复用模数转换输出的数据处理方法，其特征在于，

步骤2中所述延迟时钟（CLK_SEL）是对采样时钟（CLK）延迟（a+1/4）个周期得到的，其中a为大于等于0的整数；

当延迟时钟（CLK_SEL）为高电平时，所述复用输出信息（OUTPUT）是第一通道的的模数转换数据；当延迟时钟（CLK_SEL）为低电平时，所述复用输出信息（OUTPUT）是第二通道的模数转换数据。

10.如权利要求8所述的双通道射频接收机中对复用模数转换输出的数据处理方法，其特征在于，

步骤3中所述采样输出时钟（CLK_OUT）是对延迟时钟（CLK_SEL）延迟（b+1/4）个周期形成的，其中b为大于等于0的整数；并且，所述采样输出时钟（CLK_OUT）是所述采样时钟（CLK）经过反向及相应延时后的时钟；

当所述采样输出时钟（CLK_OUT）为下降沿触发时，还原出的是相应延时后第二通道的模数转换数据；而当采样输出时钟（CLK_OUT）为上升沿触发时，还原出的是相应延时后第一通道的模数转换数据。

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