CN104749591A - 面向全球卫星导航***的多模并行射频接收机 - Google Patents

面向全球卫星导航***的多模并行射频接收机 Download PDF

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CN104749591A
CN104749591A CN201510167445.3A CN201510167445A CN104749591A CN 104749591 A CN104749591 A CN 104749591A CN 201510167445 A CN201510167445 A CN 201510167445A CN 104749591 A CN104749591 A CN 104749591A
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Abstract

本发明提供一种面向全球卫星导航***的多模并行射频接收机。该接收机包括两个低噪声放大器，两个正交下变频混频器，两个开关互连模块，两个模拟中频通道，一个本振频率产生模块以及一个采样时钟产生模块。相交于传统的双通道设计，该接收机加入了两个开关互联模块，一方面可以使低噪声放大器根据不同的兼容模式进行选择性的接入，另一方面增加了正交下变频混频器与模拟中频通道连接的自由度，避免接收机出现过大的设计冗余，同时还可以极大地降低模拟中频通道的设计难度和复杂度，并可以降低芯片的面积。

Description

面向全球卫星导航***的多模并行射频接收机
技术领域
本发明涉及一种射频接收机，具体的说是一种面向全球卫星导航***的多模并行射频接收机。
背景技术
全球卫星导航***(GNSS)泛指全球性的卫星导航***，目前主要包括四大***：美国的全球定位***(GPS)、俄罗斯的格洛纳斯卫星导航***(GLONASS)、欧盟的伽利略卫星导航***(Galileo)以及中国的北斗二代卫星导航***(Compass)。GNSS可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航和授时(PNT)服务，已经被广泛的应用于民用与军用的各个领域，日益成为时空信息获取的技术支撑***。
高覆盖性、高精度性以及高可靠性是每个导航***追求的现实目标，但是仅仅依托单一的导航***却具有很大的局限性，尤其是在极端的地理和环境条件下。因此现实的需求将使导航应用从单一的导航***时代转变为多***(GPS/GLONASS/Galileo/Compass)兼容并存的GNSS时代，尤其是随着Galileo和北斗卫星导航***的稳步发展和建成，以及各导航***间兼容性和互操作性的逐步完善。多模并行接收GNSS射频接收机已经成为未来的一个必然发展趋势。多模并行接收分为两种，一种是多***兼容，其增加了可观察的卫星数量，极大地提高了发现和孤立故障卫星的能力，同时具有处理来自两个或者多个独立工作的卫星群的信号的能力，高了***的完整性级别，相对于单一***的导航应用，多***兼容接收机就意味着成倍的可用卫星数量，提高了捕捉到卫星的几率，减少了捕捉时间。另一种是单***多频点兼容，其可以避免导航信号在穿过电离层时因折射、反射、散射等因素导致的信号中断，并且保证伪距测量值和载波相位测量的可靠性，适用于高精度PNT需求。
目前为止，大部分能够同时兼容多***以及单***多频点的多模并行GNSS射频接收机均采用如图1所示的结构，该结构公开于2012年“IEEE Transactions on Microwave Theory andTechniques”期刊vol.60,no.11,pp.3491-3501。该接收机包括两个射频前端模块，两个模拟中频通道，两个频率综合器以及一个采样时钟产生模块。其中，射频前端模块包括一个低噪声放大器(LNA)和一个正交下变频混频器(Qmixer)，低噪声放大器经过匹配设计(匹配电路未画出)接收来自于天线(未画出)的GNSS信号，放大后送入正交下变频混频器；正交下变频混频器包括两个下变频混频器，分别接收经过低噪声放大器放大后的GNSS信号和频率综合器输出的正交本振信号，将位于射频频率处的GNSS信号下变频至中频频率处，并将对信号的处理由实数域转换至复数域；频率综合器接收来自外部晶振(未画出)输出的参考时钟信号，并提供两路正交的本振信号至正交下变频混频器；模拟中频通道包括复数带通滤波器(CBPF)，可编程增益放大器(PGA)，模数转换器(ADC)以及自动增益控制电路(AGC)，复数带通滤波器接收正交下变频混频器输出的中频复数GNSS信号，滤除镜像干扰和带外噪声，并将处理后的中频复数GNSS信号择其一路(I路或者Q路)输出至可编程增益放大器，并将对信号的处理由复数域还原至实数域，可编程增益放大器接收来自复数带通滤波器的中频GNSS信号，进行一定程度的放大处理后输出至模数转换器，模数转换器接收来自可编程增益放大器的中频GNSS信号，并将模拟信号转换至数字信号输出至基带解调模块(未画出)进行后续处理。自动增益控制电路接收来自模数转换器的幅度位输出信号，根据模数转换器的最高幅度位占空比输出相应增益控制码至可编程增益放大器，可编程增益放大器根据输入的增益控制码产生相应的增益来维持模数转换器输入信号功率的恒定性；采样时钟产生模块同样接收来自外部晶振(未画出)输出的参考时钟信号，并输出采样时钟信号至模数转换器和基带解调模块。
该结构主要是通过形成两个独立的GNSS信号接收通道来实现GNSS信号的多模并行接收。第一射频前端模块，第一模拟中频通道以及第一频率综合器组成第一GNSS射频接收机，通过配置第一射频前端的输入匹配性能，第一频率综合器的输出本振频率，以及第一模拟中频通道的中频和带宽，可以实现对任意GNSS信号的接收；同理，第二射频前端模块，第二模拟中频通道以及第二频率综合器组成第二GNSS射频接收机，通过配置第二射频前端的输入匹配性能，第二频率综合器的输出本振频率，以及第二模拟中频通道的中频和带宽，同样可以实现对任意GNSS信号的接收。第一GNSS射频接收机和第二GNSS射频接收机同时工作，通过不同的配置，便可以实现任意两个GNSS信号的并行接收，提供多模并行接收功能。
该结构存在的主要缺陷如下：
1)具有较大的设计冗余度，由于GNSS信号采用直接序列扩频调制的方式，因此不同的GNSS信号可以同时同通道传输，也就是说射频前端模块和模拟中频通道在并行接收不同的GNSS信号时可以复用以减小功耗，但是该结构采用两个独立的GNSS射频接收通道，不具备复用的可能性；
2)该多模并行射频接收机结构中的每一个信号接收通道都需要具备处理任意GNSS信号的能力，由于其采用两个独立的频率综合器分别为每个通道提供本振信号，因此该结构中的频率综合器输出范围非常宽(输出范围约1.4GHz)，增大了频率综合器的设计难度；
3)模拟中频通道必须具有可配置的中频频率和带宽以适应不同的GNSS信号，因此复数带通滤波器的设计必须具备很高的可配置性，设计复杂。
发明内容
针对现有多模并行GNSS射频接收机存在的不足，本发明的目的是提供一种面向全球卫星导航***的多模并行射频接收机，该接收机可以通过配置提供任意两个GNSS信号并行接收的功能，具备多***兼容以及单***多频点兼容的能力，可配置性非常高，并且不存在设计冗余，而且模拟中频通道相交于上述接收机结构无需覆盖所有的GNSS信号带宽，减小了复数带通滤波器的设计复杂度，另外，所需频率综合器的输出频率范围也不需要太宽。
本发明的技术方案是：
一种多模并行GNSS射频接收机，包括两个低噪声放大器，两个正交下变频混频器，两个开关互连模块，两个模拟中频通道，一个本振频率产生模块以及一个采样时钟产生模块；
所述两个低噪声放大器分别为第一低噪声放大器和第二低噪声放大器，两个低噪声放大器的输出端分别连接第一开关互连模块的两个输入端；
所述两个开关互连模块分别为第一开关互连模块和第二开关互连模块，所述第一开关互连模块包括第一开关、第二开关和第三开关，其中第一开关的一端和第二开关的一端作为第一开关互连模块的输入分别连接第一低噪声放大器和第二低噪声放大器的输出端，第一开关和第二开关的另一端分别连接第三开关的两端并作为第一开关互连模块的输出端；
所述两个正交下变频混频器分别为第一正交下变频混频器和第二正交下变频混频器，其中第一正交下变频混频器的一个输入端连接第一开关互连模块中第一开关的输出端，另一输入端为正交本振信号输入端，第二正交下变频混频器的一个输入端连接第一开关互连模块中第二开关的输出端，另一输入端为正交本振信号输入端，第一正交下变频混频器的第三端和第二正交下变频混频器的第三端分别作为其正交输出端；
所述本振信号产生模块包括两个频率综合器，两个多相位滤波器，一个上变频单边带混频器，五个二分频器，以及八个开关；其中第一频率综合器的输出端分别连接第Ⅰ开关和第Ⅱ开关的一端，第Ⅰ开关的另一端通过第一二分频器输出正交本振信号至第一正交下变频混频器，第二频率综合器的输出端分别连接第Ⅲ开关和第Ⅳ开关的一端，第Ⅲ开关的另一端通过第二二分频器输出正交本振信号至第二正交下变频混频器；第Ⅱ开关的另一端和第Ⅳ开关的另一端分别连接于节点a，并通过第三二分频器输出正交信号至上变频单边带混频器的一个输入端；第Ⅴ开关的一端和第Ⅵ开关的一端同样分别连接于节点a，另一端则分别连接于两个多相位滤波器的一端，两个多相位滤波器的另一端分别连接上变频单边带混频器的另一个输入端；上变频单边带混频器的输出端通过第四二分频器输出至节点b，第Ⅶ开关的一端和第Ⅷ开关的一端分别连接于节点b，第Ⅶ开关的另一端通过第五二分频器输出正交本振信号至第一正交下变频混频器，第Ⅷ开关的另一端同样作为正交本振信号输出端至第二正交下变频混频器。
所述第二开关互连模块包括四个开关对，其中第一开关对的两端和第二开关对的两端分别作为第二开关互联模块的第一输入端，第一输出端，第二输入端，第二输出端。第三开关对的两端分别连接第二开关互连模块的第一输入端和第二输出端，第四开关对的两端分别连接第二开关互连模块的第二输入端和第一输出端。第二开关互连模块的第一输入端连接第一正交下变频混频器的正交输出端，第二开关互联模块的第二输入端连接第二正交下变频混频器的正交输出端。
所述模拟中频通道包括第一模拟中频通道和第二模拟中频通道，所述第一模拟中频通道和第二模拟中频通道的输入的端分别接第二开关互连模块的第一输出端和第二输出端；
所述采样时钟产生模块采用基于环形振荡器的锁相环路来实现，采样时钟信号分别输出至第一模拟中频通道和第二模拟中频通道中的模数转换器以及后续的数字解调模块。
进一步地，本发明中：
所述第一低噪声放大器通过外部匹配网络用来接收1.6GHz频带处的GNSS信号，第二低噪声放大器通过外部匹配网络用来接收1.2GHz频带处的GNSS信号。
所述第一模拟中频通道和第二模拟中频通道均包括顺序连接的复数带通滤波器，可编程增益放大器、模数转换器以及一个用来对可编程增益放大器进行增益调节的自动增益控制电路。
所述第一开关互连模块和第二开关互连模块中，内部开关的控制信号均通过接口电路来控制，控制信号来自数字解调模块。
所述第一模拟中频通道和第二模拟中频通道均具有固定的中频频率，第一中频模拟通道用来接收窄带GNSS信号，第二模拟中频通道用来接收宽带模拟中频信号。
其中两个低噪声放大器经过匹配设计分别接收来自天线的GNSS射频信号以实现多***兼容或者单***多频点兼容的GNSS多模并行接收，经过放大后输出至第一开关互连模块，第一开关互联模块接收经过低噪声放大器放大后的GNSS信号，根据接收机不同的兼容模式有选择性的将其输出至相应的正交下变频混频器，两个正交下变频混频器分别接收来自第一开关互连模块的GNSS信号和本振频率产生模块输出的正交本振信号，将位于射频频率处的GNSS信号下变频至中频频率处，并将对信号的处理由实数域转换至复数域；本振频率产生模块接收来自外部晶振输出的参考时钟信号，并提供两路正交的本振信号分别至两个正交下变频混频器；第二开关互连模块接收来自两个正交下变频混频器输出的GNSS中频信号，并根据接收机不同的兼容模式将其分别输出至相应的模拟中频模块；模拟中频模块对接收到的GNSS中频信号进行镜像信号和带外噪声的滤除，并将对信号的处理由复数域还原至实数域，进行一定程度的放大后将其转换为数字信号，并输出至基带解调模块进行处理。采样时钟产生模块同样接收来自外部晶振输出的参考时钟信号，并输出采样时钟信号至模数转换器和基带解调模块。
本发明的有益效果是：
1)开关互连模块的加入可以为其前后级电路提供多种不同的连接方式，避免接收机的设计冗余，在提供多种兼容模式的情况下极大地节省接收机的功耗。
2)避免采用两个独立的频率综合器直接为接收机提供本振信号，而是通过引入上变频单边带混频器来对频率综合器的输出范围进行压缩。
3)模拟中频通道的设计复杂度得到了大大的简化，每个模拟中频通道只需要覆盖部分GNSS信号带宽即可满足该接收机的任意两个GNSS信号的多模并行接收功能。
为了更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明、附图以及附表，然而所附图仅提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1图解说明现有兼容多***以及单***多频点的多模并行GNSS射频接收机的电路结构原理图；
图2图解说明本发明兼容多***以及单***多频点的多模并行GNSS射频接收机的电路结构原理图；
图3图解说明本振信号产生模块的电路结构原理图；
图4图解说明本发明多模并行GNSS射频接收机兼容不同频带GNSS信号的第一实施例；
图5图解说明本发明多模并行GNSS射频接收机兼容不同频带GNSS信号的第二实施例；
图6图解说明本发明多模并行GNSS射频接收机兼容不同频带GNSS信号的第三实施例；
图7图解说明本发明中本振信号产生模块兼容不同频带GNSS信号的一个实施例；
图8图解说明本发明多模并行GNSS射频接收机兼容1.6GHz频带GNSS信号的第一实施例；
图9图解说明本发明多模并行GNSS射频接收机兼容1.6GHz频带GNSS信号的第二实施例；
图10图解说明本发明中本振信号产生模块兼容1.6GHz频带GNSS信号的一个实施例；
图11图解说明本发明多模并行GNSS射频接收机兼容1.2GHz频带GNSS信号的第一实施例；
图12图解说明本发明多模并行GNSS射频接收机兼容1.2GHz频带GNSS信号的第二实施例；
图13图解说明本发明中本振信号产生模块兼容1.2GHz频带GNSS信号的一个实施例。
图中：
101.第一低噪声放大器，102.第一正交下变频混频器，201.第二低噪声放大器，202.第二正交下变频混频器，30、第一模拟中频通道；301.第一复数带通滤波器，302.第一可编程增益放大器，303、第一模数转换器，304、第一自动增益控制电路，40、第二模拟中频通道；401、第二复数带通滤波器，402、第二可编程增益放大器，403、第二模数转换器，404、第二自动增益控制电路；50、第一开关互联模块；501、第一开关；502、第二开关；503、第三开关；60、第二开关互联模块；601、第一开关对；602、第二开关对；603、第三开关对；604、第四开关对；70、本振频率产生模块；701、第一频率综合器；702、第二频率综合器；711、第Ⅰ开关；712、第Ⅱ开关；713、第Ⅲ开关；714、第Ⅳ开关；715、第Ⅴ开关；716、第Ⅵ开关；717、第Ⅶ开关；718、第Ⅷ开关；721、第一二分频器；722、第二二分频器；723、第三二分频器；724、第四二分频器；725、第五二分频器；731、上变频单边带混频器；741、第一多相位滤波器；742、第二多相位滤波器；80、采样时钟产生模块。
具体实施方式
本发明支持的GNSS信号的频谱如下：
表1本发明支持的GNSS频谱
从上表中可知，GNSS信号主要分布在两个频带处：1.6GHz和1.2GHz，每个GNSS信号的中心频率分布在两个频带上下几MHz或者数十MHz，带宽可用4个值来涵盖：2/4/8/20MHz。本发明的目的便是提供一种多模并行GNSS射频接收机，能够通过配置并行处理上述GNSS信号中的任意两个，而又不存在较大的设计冗余，且模拟中频通道设计简单，频率综合器的输出范围不会太宽。
请参照图2，其所示为本发明多模并行GNSS射频接收机的电路结构原理图。此接收机包括两个低噪声放大器(LNA)即第一低噪声放大器101和第二低噪声放大器201，两个正交下变频混频器(Qmixer)即第一正交下变频混频器102和第二正交下变频混频器202，两个开关互连模块即第一开关互连模块50和第二开关互连模块60，两个模拟中频通道即第一模拟中频模块30和第二模拟中频模块40，一个本振频率产生模块70以及一个采样时钟产生模块80。
其中第一低噪声放大器101和第二低噪声放大器201经过匹配设计(匹配电路未画出)分别接收来自天线(未画出)的GNSS射频信号以实现多***兼容或者单***多频点兼容的GNSS多模并行接收，经过放大后输出至第一开关互连模块50，第一开关互联模块50接收经过两低噪声放大器放大后的GNSS信号，根据接收机不同的兼容模式有选择性的将其输出至相应的正交下变频混频器，两个正交下变频混频器分别接收来自第一开关互连模块的GNSS信号和本振频率产生模块70输出的正交本振信号，将位于射频频率处的GNSS信号下变频至中频频率处，并将对信号的处理由实数域转换至复数域；本振频率产生模块70接收来自外部晶振(未画出)输出的参考时钟信号，并提供两路正交的本振信号分别至两个正交下变频混频器；第二开关互连模块60接收来自两个正交下变频混频器输出的GNSS中频信号，并根据接收机不同的兼容模式将其分别输出至相应的模拟中频模块；两个模拟中频模块对接收到的GNSS中频信号进行镜像信号和带外噪声的滤除，并将对信号的处理由复数域还原至实数域，进行一定程度的放大后将其转换为数字信号，并输出至后续基带解调模块(未画出)进行处理。采样时钟产生模80块同样接收来自外部晶振(未画出)输出的参考时钟信号，并输出采样时钟信号至模数转换器303和403以及后续基带解调模块(未画出)。
所述之低噪声放大器包括第一低噪声放大器101和第二低噪声放大器201，其中第一低噪声放大器101通过外部匹配网络(未画出)用来接收1.6GHz频带处的GNSS信号，第二低噪声放大器201通过外部匹配网络(未画出)用来接收1.2GHz频带处的GNSS信号。
所述第一开关互连模块50包括三个开关，其中第一开关501的一端和第二开关502的一端作为第一开关互连模块50的输入分别连接第一低噪声放大器101和第二低噪声放大器201的输出端，第一开关501和第二开关502的另一端分别连接第三开关503的两端并作为第一开关互连模块的输出端。
所述正交下变频混频器包括第一正交下变频混频器102和第二正交下变频混频器202，其中第一正交下变频混频器102的一个输入端连接第一开关互连模块50中第一开关501的输出端，另一输入端为正交本振信号输入端，第二正交下变频混频器202的一个输入端连接第一开关互连模块50中第二开关502的输出端，另一输入端为正交本振信号输入端，第一正交下变频混频器102的第三端和第二正交下变频混频器202的第三端分别作为其正交输出端。
所述本振信号产生模块70包括两个频率综合器(FS)，两个多相位滤波器(PPF)，一个上变频单边带混频器(SSBmixer)，五个二分频器(/2)，以及八个开关。如图3所示，其中第一频率综合器701的输出端分别连接第Ⅰ开关711和第Ⅱ开关712的一端，第Ⅰ开关711的另一端通过第一二分频器721输出正交本振信号至第一正交下变频混频器102，第二频率综合器702的输出端分别连接第Ⅲ开关713和第Ⅳ开关714的一端，第Ⅲ开关713的另一端通过第二二分频器722输出正交本振信号至第二正交下变频混频器202；第Ⅱ开关712的另一端和第Ⅳ开关714的另一端分别连接于节点a，并通过第三二分频器723输出正交信号至上变频单边带混频器731的一个输入端；第Ⅴ开关715的一端和第Ⅵ开关716的一端同样分别连接于节点a，另一端则分别连接于两个多相位滤波器741和742的一端，第一多相位滤波器741和7第二多相位滤波器742的另一端分别连接上变频单边带混频器731的另一个输入端；上变频单边带混频器731的输出端通过第四二分频器724输出至节点b，第Ⅶ开关717的一端和第Ⅷ开关718的一端分别连接于节点b，第Ⅶ开关717的另一端通过第五二分频器725输出正交本振信号至第一正交下变频混频器102，第Ⅷ开关718的另一端同样作为正交本振信号输出端至第二正交下变频混频器202。
所述第二开关互连模块60包括四个开关对，其中第一开关对601的两端和第二开关对602的两端分别作为第二开关互联模块的第一输入端，第一输出端，第二输入端，第二输出端。第三开关对603的两端分别连接第二开关互连模块60的第一输入端和第二输出端，第四开关对604的两端分别连接第二开关互连模块60的第二输入端和第一输出端。第二开关互连模块60的第一输入端连接第一正交下变频混频器102的正交输出端，第二开关互联模块60的第二输入端连接第二正交下变频混频器202的正交输出端。
所述模拟中频通道包括第一模拟中频通道30和第二模拟中频通道40，每个模拟中频通道均包括顺序连接的复数带通滤波器301和401，可编程增益放大器302和402以及模数转换器303和403，同时还包括一个用来对可编程增益放大器302和402进行增益调节的自动增益控制电路304和404。
所述采样时钟产生模块80采用基于环形振荡器的锁相环路来实现，采样时钟信号分别输出至第一模拟中频通道30和第二模拟中频通道40中的模数转换器303和403以及后续的基带解调模块(未画出)。
所述第一开关互连模块50和第二开关互连模块60中，内部开关的控制信号均通过接口电路来控制，控制信号来自基带解调模块(未画出)。
所述第一模拟中频通道30和第二模拟中频通道40均具有固定的中频频率，第一中频模拟通道30用来接收窄带GNSS信号，第二模拟中频通道40用来接收宽带模拟中频信号。
本发明中的多模并行GNSS射频接收机设计了两个具有不同匹配网络的低噪声放大器来接收GNSS的两个频带信号，此外，两个独立的模拟中频通道被用来处理相应下变频后的GNSS信号，两个模拟中频通道的中心频率分别被设定为固定值。相交于传统的双通道设计，该接收机加入了两个开关互联模块，一方面可以使低噪声放大器根据不同的兼容模式进行选择性的接入，另一方面增加了正交下变频混频器与模拟中频通道连接的自由度，避免接收机出现过大的设计冗余，同时还可以极大地降低模拟中频通道的设计难度和复杂度，并可以降低芯片的面积。采用的传统的双通道结构设计，如果要想实现任意两个GNSS信号的并行接收，每个模拟中频通道必须具备可以提供不同信号带宽(2/4/8/20MHz)的功能，如果引入开关互连模块，两个模拟中频通道提供的通道带宽可以分别设计为2/4MHz(主要用来处理窄带GNSS信号，例如GPS-L1/L2，Galileo-E1，BD-B1)和8/20MHz(主要用来处理宽带GNSS信号，例如GPS-L5，GLONASS-L1/L2，Galileo-E5a(b)，BD-B2/B3)。采用该结构的理论支撑为：不同的GNSS信号具有不同的直接序列扩频码，可以通过相同的射频模拟通道进行接收，并在基带解调模块中采用不同的通道经过相关处理进行分离。同时，对于同频带的GNSS信号的并行接收，只需要通过开关互连模块接入一个低噪声放大器即可，相交于传统的双通道设计，节省了功耗。
对于采用两个独立的频率综合器来提供正交本振信号而言，为了支持多模并行接收机的多种工作模式，每一个频率综合器必须覆盖表1中所有的GNSS频点，因此每个频率综合器所要覆盖的频率范围高达1.4GHz。这对压控振荡器的设计非常具有挑战性，仅通过一个电感-电容网络是难以实现的(较大的寄生效应影响了压控振荡器输出频率的拓展)。为了减小压控振荡器的输出频率范围，我们采用以下两种方法：
直接频率生成：将压控振荡器的输出通过二分频直接产生正交本振信号；
间接频率生成：将压控振荡器的输出通过单边带混频器上变频，然后再经过分频产生正交本振信号。
每一个频率综合器通过上述两种方法产生GNSS信号的两个频带，并通过相应的开关配置不同的工作模式。上变频单边带混频器提供1.5倍的上变频功能，并可以被两个频率综合器复用。采用直接和间接频率生成方法，可以极大地减小每个频率综合器所需的输出频率范围，两个频率综合器的输出频率范围分别下降为400MHz(3-3.4GHz)和700MHz(1.9-2.6GHz)，极大地减小了压控振荡器的设计难度。
为了对本发明进行更加详细的说明，现将对表1中任意两个GNSS信号的接收分为以下三种类型，并给出具体的实施例。
1、不同频带GNSS信号的并行接收
如果不同频带的GNSS信号带宽相差较大(即一个位于窄带，一个位于宽带)，例如Compass-B1和Compass-B2。图4给出了并行接收Compass-B1与Compass-B2的接收机的一个实施例，比照图2，可以通过打开第一开关互联模块50中的第三开关503，闭合第一开关互联模块50中的第一开关501和第二开关502；打开第二开关互连模块60种的第三开关对603和第四开关对604，闭合第二开关互连模块60中的第一开关对601和第二开关对602；设定第一模拟中频通道30和第二模拟中频通道40的中频频率为一固定值(可相同也可不同)，设定第一模拟中频通道30的带宽为4MHz，设定第二模拟中频通道40的带宽为20MHz，来实现GNSS信号Compass-B1和Compass-B2的并行接收。
如果不同频带的GNSS信号带宽均是窄带的，例如GPS-L1和GPS-L2。图5给出了并行接收GPS-L1和GPS-L2的接收机的一个实施例，比照图2，可以通过打开第一开关互联模块50中的第三开关503，闭合第一开关互联模块50中的第一开关501和第二开关502；打开第二开关互连模块60种的第二开关对602和第三开关对603，闭合第二开关互连模块60中的第一开关对601和第四开关对604；设定第一模拟中频通道30的中频频率为一固定值，设定第一模拟中频通道30的带宽为2MHz，来实现GNSS信号GPS-L1和GPS-L2的并行接收。
如果不同频带的GNSS信号带宽均是宽带的，例如GLONASS-L1和GLONASS-L2。图6给出了并行接收GLONASS-L1和GLONASS-L2的接收机的一个实施例，比照图2，可以通过打开第一开关互联模块50中的第三开关503，闭合第一开关互联模块50中的第一开关501和第二开关502；打开第二开关互连模块60中的第一开关对601和第四开关对604，闭合第二开关互连模块60种的第二开关对602和第三开关对603；设定第二模拟中频通道40的中频频率为一固定值，设定第二模拟中频通道40的带宽为8MHz，来实现GNSS信号GLONASS-L1和GLONASS-L2的并行接收。
图7给出了针对不同频带GNSS信号并行接收下的本振信号产生模块70的一个实施例，本振信号产生模块70中的第一频率综合器701通过二分频提供1.6GHz频带处的正交本振信号，第二频率综合器702通过二分频提供1.2GHz频带处的正交本振信号。
2、1.6GHz频带处GNSS信号的并行接收
如果1.6GHz频带处的GNSS信号带宽相差较大(即一个位于窄带，一个位于宽带)，例如GPS-L1和GLONASS-L1。图8给出了并行接收GPS-L1和GLONASS-L1的接收机的一个实施例，比照图2，可以通过打开第一开关互联模块50中的第二开关502，闭合第一开关互联模块50中的第一开关501和第三开关503；打开第二开关互连模块60种的第三开关对603和第四开关对604，闭合第二开关互连模块60中的第一开关对601和第二开关对602；设定第一模拟中频通道30和第二模拟中频通道40的中频频率为一固定值(可相同也可不同)，设定第一模拟中频通道30的带宽为2MHz，设定第二模拟中频通道40的带宽为8MHz，来实现GNSS信号GPS-L1和GLONASS-L1的并行接收。
如果1.6GHz频带处的GNSS信号带宽均是窄带的，例如GPS-L1和Compass-B1。图9给出了并行接收GPS-L1和Compass-B1的接收机的一个实施例，比照图2，可以通过打开第一开关互联模块50中的第二开关502，闭合第一开关互联模块50中的第一开关501和第三开关503；打开第二开关互连模块60种的第二开关对602和第三开关对603，闭合第二开关互连模块60中的第一开关对601和第四开关对604；设定第一模拟中频通道30的中频频率为一固定值，设定第一模拟中频通道30的带宽为4MHz，来实现GNSS信号GPS-L1和Compass-B1的并行接收。
图10给出了针对1.6GHz频带处GNSS信号并行接收下的本振信号产生模块70的一个实施例，本振信号产生模块70中的第一频率综合器701通过二分频提供1.6GHz频带处的正交本振信号，第二频率综合器702通过上变频单边带混频后再进行二分频提供1.6GHz频带处的正交本振信号。
3、1.2GHz频带处GNSS信号的并行接收
如果1.2GHz频带处的GNSS信号带宽相差较大(即一个位于窄带，一个位于宽带)，例如GPS-L2和Compass-B2。图11给出了并行接收GPS-L2和Compass-B2的接收机的一个实施例，比照图2，可以通过打开第一开关互联模块50中的第一开关501，闭合第一开关互联模块50中的第二开关502和第三开关503；打开第二开关互连模块60种的第三开关对603和第四开关对604，闭合第二开关互连模块60中的第一开关对601和第二开关对602；设定第一模拟中频通道30和第二模拟中频通道40的中频频率为一固定值(可相同也可不同)，设定第一模拟中频通道30的带宽为2MHz，设定第二模拟中频通道40的带宽为20MHz，来实现GNSS信号GPS-L2和Compass-B2的并行接收。
如果1.2GHz频带处的GNSS信号带宽均是宽带的，例如GPS-L5和Compass-B2。图12给出了并行接收GPS-L1和Compass-B1的接收机的一个实施例，比照图2，可以通过打开第一开关互联模块50中的第一开关501，闭合第一开关互联模块50中的第二开关502和第三开关503；打开第二开关互连模块60种的第一开关对601和第四开关对604，闭合第二开关互连模块60中的第二开关对602和第三开关对603；设定第二模拟中频通道40的中频频率为一固定值，设定第二模拟中频通道40的带宽为20MHz，来实现GNSS信号GPS-L5和Compass-B2的并行接收。
图13给出了针对1.6GHz频带处GNSS信号并行接收下的本振信号产生模块70的一个实施例，本振信号产生模块70中的第二频率综合器702通过二分频提供1.2GHz频带处的正交本振信号，第一频率综合器701通过上变频单边带混频后再进行四分频提供1.2GHz频带处的正交本振信号。
综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种面向全球卫星导航***的多模并行射频接收机，其特征在于包括两个低噪声放大器，两个正交下变频混频器，两个开关互连模块，两个模拟中频通道，一个本振频率产生模块以及一个采样时钟产生模块；
所述两个低噪声放大器分别为第一低噪声放大器和第二低噪声放大器，两个低噪声放大器的输出端分别连接第一开关互连模块的两个输入端；
所述两个开关互连模块分别为第一开关互连模块和第二开关互连模块，所述第一开关互连模块包括第一开关、第二开关和第三开关，其中第一开关的一端和第二开关的一端作为第一开关互连模块的输入分别连接第一低噪声放大器和第二低噪声放大器的输出端，第一开关和第二开关的另一端分别连接第三开关的两端并作为第一开关互连模块的输出端；
所述两个正交下变频混频器分别为第一正交下变频混频器和第二正交下变频混频器，其中第一正交下变频混频器的一个输入端连接第一开关互连模块中第一开关的输出端，另一输入端为正交本振信号输入端，第二正交下变频混频器的一个输入端连接第一开关互连模块中第二开关的输出端，另一输入端为正交本振信号输入端，第一正交下变频混频器的第三端和第二正交下变频混频器的第三端分别作为其正交输出端；
所述本振信号产生模块包括两个频率综合器，两个多相位滤波器，一个上变频单边带混频器，五个二分频器，以及八个开关；其中第一频率综合器的输出端分别连接第Ⅰ开关和第Ⅱ开关的一端，第Ⅰ开关的另一端通过第一二分频器输出正交本振信号至第一正交下变频混频器，第二频率综合器的输出端分别连接第Ⅲ开关和第Ⅳ开关的一端，第Ⅲ开关的另一端通过第二二分频器输出正交本振信号至第二正交下变频混频器；第Ⅱ开关的另一端和第Ⅳ开关的另一端分别连接于节点a，并通过第三二分频器输出正交信号至上变频单边带混频器的一个输入端；第Ⅴ开关的一端和第Ⅵ开关的一端同样分别连接于节点a，另一端则分别连接于两个多相位滤波器的一端，两个多相位滤波器的另一端分别连接上变频单边带混频器的另一个输入端；上变频单边带混频器的输出端通过第四二分频器输出至节点b，第Ⅶ开关的一端和第Ⅷ开关的一端分别连接于节点b，第Ⅶ开关的另一端通过第五二分频器输出正交本振信号至第一正交下变频混频器，第Ⅷ开关的另一端同样作为正交本振信号输出端至第二正交下变频混频器；
所述第二开关互连模块包括四个开关对，其中第一开关对的两端和第二开关对的两端分别作为第二开关互联模块的第一输入端，第一输出端，第二输入端，第二输出端；第三开关对的两端分别连接第二开关互连模块的第一输入端和第二输出端，第四开关对的两端分别连接第二开关互连模块的第二输入端和第一输出端；第二开关互连模块的第一输入端连接第一正交下变频混频器的正交输出端，第二开关互联模块的第二输入端连接第二正交下变频混频器的正交输出端；
所述模拟中频通道包括第一模拟中频通道和第二模拟中频通道，所述第一模拟中频通道和第二模拟中频通道的输入的端分别接第二开关互连模块的第一输出端和第二输出端；
所述采样时钟产生模块采用基于环形振荡器的锁相环路来实现，采样时钟信号分别输出至第一模拟中频通道和第二模拟中频通道中的模数转换器以及后续的数字解调模块。
2.根据权利要求1所述的面向全球卫星导航***的多模并行射频接收机，其特征在于：所述第一低噪声放大器通过外部匹配网络用来接收1.6GHz频带处的GNSS信号，第二低噪声放大器通过外部匹配网络用来接收1.2GHz频带处的GNSS信号。
3.根据权利要求3所述的面向全球卫星导航***的多模并行射频接收机，其特征在于：所述第一模拟中频通道和第二模拟中频通道均包括顺序连接的复数带通滤波器，可编程增益放大器、模数转换器以及一个用来对可编程增益放大器进行增益调节的自动增益控制电路。
4.根据权利要求4所述的面向全球卫星导航***的多模并行射频接收机，其特征在于：所述第一开关互连模块和第二开关互连模块中，内部开关的控制信号均通过接口电路来控制，控制信号来自数字解调模块。
5.根据权利要求5所述的面向全球卫星导航***的多模并行射频接收机，其特征在于：所述第一模拟中频通道和第二模拟中频通道均具有固定的中频频率，第一中频模拟通道用来接收窄带GNSS信号，第二模拟中频通道用来接收宽带模拟中频信号。
6.根据权利要求6所述的面向全球卫星导航***的多模并行射频接收机，其特征在于：两个低噪声放大器经过匹配设计分别接收来自天线的GNSS射频信号以实现多***兼容或者单***多频点兼容的GNSS多模并行接收，经过放大后输出至第一开关互连模块，第一开关互联模块接收经过低噪声放大器放大后的GNSS信号，根据接收机不同的兼容模式有选择性的将其输出至相应的正交下变频混频器，两个正交下变频混频器分别接收来自第一开关互连模块的GNSS信号和本振频率产生模块输出的正交本振信号，将位于射频频率处的GNSS信号下变频至中频频率处，并将对信号的处理由实数域转换至复数域；本振频率产生模块接收来自外部晶振输出的参考时钟信号，并提供两路正交的本振信号分别至两个正交下变频混频器；第二开关互连模块接收来自两个正交下变频混频器输出的GNSS中频信号，并根据接收机不同的兼容模式将其分别输出至相应的模拟中频模块；模拟中频模块对接收到的GNSS中频信号进行镜像信号和带外噪声的滤除，并将对信号的处理由复数域还原至实数域，进行一定程度的放大后将其转换为数字信号，并输出至数字解调模块进行处理；采样时钟产生模块同样接收来自外部晶振输出的参考时钟信号，并输出采样时钟信号至模数转换器和数字解调模块。
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