RU2097919C1

RU2097919C1 - Microwave receiver of signals from satellite navigation systems

Info

Publication number: RU2097919C1
Application number: RU93028527A
Authority: RU
Inventors: 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.И. Садовникова; А.М. Смаглий
Original assignee: Научно-исследовательский институт "Научный центр"; Московское конструкторское бюро "Компас"
Priority date: 1993-05-25
Filing date: 1993-05-25
Publication date: 1997-11-27

Abstract

FIELD: primary information processing systems of responders of two non-synchronous satellite navigation systems. SUBSTANCE: device has antenna, low-noise amplifier, mixer, intermediate frequency amplifier, automatic gain control unit, reference temperature-independent oscillator, frequency synthesizer, unit for complex signal conversion. Goal of invention is achieved by use of input feeder, passive wide-band preliminary selection filter, input and output isolators, second low-noise amplifier, first and second wide-band strip filters. This results in possibility to receive and process signals from satellites of different systems. Signals from these satellite systems enter input of same antenna in equal way using single reference oscillator and frequency synthesizer. EFFECT: simplified design, decreased number of redundant equipment. 4 dwg

Description

Изобретение относится к области спутниковой радионавигации и может быть использовано в трактах первичной обработки информации приемоиндикаторов двух взаимно-рассинхронизованных спутниковых радионавигационных систем. The invention relates to the field of 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.

Известен приемник [1] содержащий антенное устройство, широкополосный входной фильтр, аттенюатор аналоговой высокочастотной автоматической регулировки усиления (АРУ), первый смеситель, перестраиваемый синтезатор частот (СЧ), узкополосный полосовой фильтр, первый усилитель промежуточной частоты (УПЧ), второй смеситель, генератор опорной частоты, второй УПЧ, устройство выборки и хранения отсчетов сигнала, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), цифровой процессор сигналов (ЦПС), узел автоматической регулировки усиления (АРУ), состоящий из цифроаналогового преобразователя (ЦАП) и фильтра низких частот (ФНЧ), выход которого подключен к второму входу аттенюатора аналоговой высокочастотной автоматической регулировки усиления и второму входу первого УПЧ. Приемник также содержит цифровой выход, снимаемый с ЦАС, и аналоговый выход, когда сигнал с выхода ЦПС поступает на выход устройства через ЦАП и ФНЧ восстановления сигнала. A known receiver [1] comprising an antenna device, a broadband input filter, an attenuator of an analog high-frequency automatic gain control (AGC), a first mixer, a tunable frequency synthesizer (MF), a narrow-band pass filter, a first intermediate frequency amplifier (IF), a second mixer, a reference generator frequency, a second frequency converter, a device for sampling and storing signal samples, an analog-to-digital converter (ADC), a digital signal processor (DSP), an automatic gain control (AGC) unit, consisting of froanalogovogo converter (DAC) and lowpass filter (LPF) whose output is connected to the second input of the analog attenuator high frequency automatic gain control and to a second input of the first IF amplifier. The receiver also contains a digital output taken from the DAC, and an analog output when the signal from the DSP output is fed to the output of the device through the DAC and the LPF of signal recovery.

Недостатком приемника [1] является высокая сложность устройства, связанная с наличием перестраиваемого синтезатора частот для точной настройки на поддиапазоны принимаемых сигналов и генератора фиксированной частоты для работы второго смесителя. Кроме того, наличие второго УПЧ снижает динамический диапазон устройства, что приводит к усложнению АЦП, АРУ, а также делает затруднительным его использование для обработки сигналов спутниковых радионавигационных систем. The disadvantage of the receiver [1] is the high complexity of the device associated with the presence of a tunable frequency synthesizer for fine tuning to the subbands of the received signals and a fixed frequency generator for the second mixer. In addition, the presence of a second amplifier reduces the dynamic range of the device, which complicates the ADC and AGC, and also makes it difficult to use it for processing signals from satellite radio navigation systems.

Указанные недостатки частично устранены в приемнике [2] который содержит антенное устройство, малошумящий усилитель (МШУ), фильтр первого зеркального канала (ФЗК1), первый смеситель, первый умножитель частоты (УЧ1) в n раз, фильтр, предварительный усилитель первой промежуточной частоты, фильтр второго зеркального канала, второй смеситель, второй умножитель частоты, на вход которого поступает сигнал от синтезатора точной сетки, усилитель второй промежуточной частоты, охваченный цепью АРУ. Преимуществом данного приемника является достаточно широкий динамический диапазон входного сигнала, а также возможность устойчивой работы в случае приема сигналов СВЧ-диапазона. Однако применение двух умножителей частоты соответственно в n и m раз приводит к увеличению уровня фазовых шумов (пропорционально логарифму n и m). Данный недостаток приводит к существенному увеличению коэффициента шумов приемного тракта и, как следствие, снижению соотношения сигнал/шум на выходе устройства. These disadvantages are partially eliminated in the receiver [2] which contains an antenna device, a low noise amplifier (LNA), a filter of the first mirror channel (FZK1), a first mixer, a first frequency multiplier (UCh1) n times, a filter, a preliminary amplifier of the first intermediate frequency, a filter the second mirror channel, the second mixer, the second frequency multiplier, the input of which receives a signal from the synthesizer of the fine grid, the amplifier of the second intermediate frequency, covered by the AGC circuit. The advantage of this receiver is a sufficiently wide dynamic range of the input signal, as well as the possibility of stable operation in the case of receiving microwave signals. However, the use of two frequency multipliers n and m times, respectively, leads to an increase in the phase noise level (in proportion to the logarithm of n and m). This disadvantage leads to a significant increase in the noise figure of the receiving path and, as a consequence, to a decrease in the signal-to-noise ratio at the output of the device.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является модульный приемник сигналов GPS [3] (глобальной навигационной системы "Navstar") фирмы "Интерстейт электроникс корпорейшен" (США), который включает в себя антенную систему, состоящую из двух мультиплексируемых антенн, модуля предварительного усилителя, состоящего из двух предварительных усилителей, которые соединены с модулем преобразователя радиочастотного сигнала через переключатель, коммутируемый внешним управляющим сигналом. Модуль радиочастотного сигнала включает в себя малошумящий усилитель, первый смеситель, синтезатор сетки частот, опорный высокостабильный генератор, первый полосовой узкополосный фильтр, первый усилитель промежуточной частоты, второй смеситель, второй узкополосный полосовой фильтр, второй усилитель промежуточной частоты, инвертор, блок автоматической регулировки усиления, формирователь квадратурных отсчетов, генератор тактовой частоты, аналого-цифровой преобразователь, с выхода которого снимаются квадратурные составляющие выходного сигнала. The closest in technical essence to the proposed device is a modular GPS signal receiver [3] (global navigation system "Navstar") of the company "Interstate Electronics Corporation" (USA), which includes an antenna system consisting of two multiplexed antennas, a pre-amplifier module , consisting of two pre-amplifiers that are connected to the RF signal converter module through a switch switched by an external control signal. The RF signal module includes a low-noise amplifier, a first mixer, a frequency synthesizer, a highly stable reference oscillator, a first bandpass narrow-band filter, a first intermediate-frequency amplifier, a second mixer, a second narrow-bandpass filter, a second intermediate-frequency amplifier, an inverter, an automatic gain control unit, shaper of quadrature readings, clock generator, analog-to-digital converter, from the output of which the quadrature components of the output are taken wow signal.

Преимуществом устройства [3] по сравнению [1 и 2] является возможность работы с сигналами спутниковой системы "Навстар" как по коду общего применения (С/А код), так и по точному (P-коду) одновременно, что позволяет существенно увеличить точность измерения координат, скорости и текущего времени аппаратурой приемоиндикатора, а также упростить программно-математическое обеспечение аппаратуры потребителей. The advantage of the device [3] compared to [1 and 2] is the ability to work with the signals of the Navstar satellite system both according to the general application code (C / A code) and exact (P-code) at the same time, which can significantly increase the accuracy measurement of coordinates, speed and current time by the equipment of the transceiver, as well as to simplify the software and mathematical support of consumer equipment.

В заявляемом устройстве достигнута возможность решения следующих задач:
возможность приема и обработки сигналов с космических аппаратов (КА) системы типа "Глонасс" (P и С/А коды) и системы типа "Навстар" (С/А- код); сигналы двух спутниковых радионавигационных систем (СРНС) равноправны и поступают на вход одной антенны;
обеспечение выдачи управляющих сигналов (гетеродина, цифрового квадратурного преобразования входного сигнала) с помощью одного опорного генератора и синтезатора частот;
реализация указанного приемника с помощью одного смесителя и усилителя промежуточной частоты с целью упрощения устройства и устранения комбинационных составляющих, которые неизбежно возникают при двойном преобразовании частоты в канале приемника.In the inventive device, the ability to solve the following problems:
the ability to receive and process signals from spacecraft (SC) of the Glonass type system (P and C / A codes) and the Navstar type system (C / A code); the signals of two satellite radio navigation systems (SRNS) are equal and are fed to the input of one antenna;
ensuring the issuance of control signals (local oscillator, digital quadrature conversion of the input signal) using one reference generator and frequency synthesizer;
the implementation of the specified receiver using a single mixer and an intermediate frequency amplifier in order to simplify the device and eliminate the combination components that inevitably arise when double frequency conversion in the receiver channel.

Указанные преимущества перед прототипом достигаются за счет того, что в СВЧ-приемник сигналов спутниковых радионавигационных систем, содержащий антенну, первый малошумящий усилитель, смеситель, усилитель промежуточной частоты, блок автоматической регулировки усиления, опорный термостатический генератор, выход которого подсоединен ко входу синтезатора частот, первый выход которого соединен с первым входом смесителя, дополнительно введены входной фидер, пассивный широкополосный фильтр-преселектор, входной и выходной изоляторы (ферритовые вентили), второй малошумящий усилитель, первый и второй широкополосные полосовые фильтры, блок комплексного преобразования сигнала. These advantages over the prototype are achieved due to the fact that in the microwave receiver of signals from satellite radio navigation systems, containing an antenna, a first low-noise amplifier, a mixer, an intermediate frequency amplifier, an automatic gain control unit, a reference thermostatic generator, the output of which is connected to the input of the frequency synthesizer, the first the output of which is connected to the first input of the mixer, an input feeder, a passive broadband filter preselector, input and output insulators (ferry gates), the second low-noise amplifier, the first and second broadband bandpass filters, a complex signal conversion unit.

Кроме того, выход антенны (антенного устройства) соединен со входом входного фидера, выходом соединенного со входом широкополосного фильтра-преселектора, выход которого подключен ко входу входного ферритового вентиля, выход которого, в свою очередь, соединен с первым входом первого малошумящего усилителя. Выход первого малошумящего усилителя подключен ко входу выходного ферритового вентиля, подсоединенного выходом к первому входу второго малошумящего усилителя, выход которого соединен со вторым входом смесителя. Выход смесителя соединен со входами первого и второго широкополосных полосовых фильтров, выходы которых подсоединены к первому и второму входам усилителя промежуточной частоты. Выход усилителя промежуточной частоты подсоединен одновременно к информационному входу блока комплексного преобразования сигнала и входу блока автоматической регулировки усиления, выход которого подключен одновременно ко второму входу первого малошумящего усилителя, второму входу второго малошумящего усилителя и третьему входу усилителя промежуточной частоты, причем второй и третий выходы синтезатора частоты соединены соответственно с первым и вторым входом блока комплексного преобразования сигнала. In addition, the output of the antenna (antenna device) is connected to the input of the input feeder, the output connected to the input of the broadband filter preselector, the output of which is connected to the input of the input ferrite gate, the output of which, in turn, is connected to the first input of the first low-noise amplifier. The output of the first low-noise amplifier is connected to the input of the output ferrite valve, connected by the output to the first input of the second low-noise amplifier, the output of which is connected to the second input of the mixer. The mixer output is connected to the inputs of the first and second broadband bandpass filters, the outputs of which are connected to the first and second inputs 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 unit, the output of which is connected simultaneously to the second input of the first low-noise amplifier, the second input of the second low-noise amplifier and the third input of the intermediate frequency amplifier, the second and third outputs of the frequency synthesizer connected respectively to the first and second input of the complex signal conversion unit.

На фиг. 1 представлена функциональная схема СВЧ-приемника сигналов спутниковых радионавигационных систем; на фиг. 2 структурная схема синтезатора систем; на фиг. 3 схема многокаскадного делителя частоты; на фиг. 4 вариант реализации аналого-цифрового преобразователя. In FIG. 1 shows a functional diagram of a microwave receiver of signals from satellite radio navigation systems; in FIG. 2 structural diagram of a synthesizer systems; in FIG. 3 diagram of a multi-stage frequency divider; in FIG. 4 embodiment of an analog-to-digital converter.

Согласно изобретению СВЧ-приемник спутниковых радионавигационных систем (фиг. 1) содержит антенну и входной фидер 1, выход которого соединен со входом пассивного широкополосного фильтра-преселектора 2, выходом соединенного со входом входного изолятора 3, представляющего собой ферритовый вентиль, служащий для предотвращения попадания шумов первого малошумящего усилителя 4 в антенну и обратного отражения их в приемник. Выход входного изолятора 3 подключен ко входу первого малошумящего усилителя 4, выход которого соединен со входом выходного изолятора 5 (ферритовый вентиль), который предотвращает попадание в первый малошумящий усилитель 4 шумов последующих элементов приемника. Выход выходного изолятора 5 подключен ко входу второго малошумящего усилителя 6, выходом соединенного с первым входом смесителя 7, ко второму входу которого подключен первый выход синтезатора 8 частот, который в данном случае выполняет функцию гетеродина. Вход синтезатора 8 частот соединен с выходом опорного термостатического генератора 9. Выход смесителя 7 подключен ко входам широкополосных полосовых фильтров 10 и 11, которые обеспечивают выделение на промежуточной частоте сигналов космических аппаратов систем типа "Навстар" и "Глопасс". Выходы широкополосных полосовых фильтров 10 и 11 соединены соответственно с первым и вторым входами усилителя 12 промежуточной частоты. Выход усилителя 12 промежуточной частоты подсоединен одновременно к информационному входу блока комплексного преобразования сигнала 13, выход которого служит выходом заявляемого устройства, а также ко входу блока 14 автоматической регулировки усиления. Выходы последнего подключены соответственно к третьему входу усилителя 12 промежуточной частоты, второму входу второго малошумящего усилителя 6 и второму входу малошумящего усилителя 4. According to the invention, the microwave receiver of satellite radio navigation systems (Fig. 1) contains an antenna and an input feeder 1, the output of which is connected to the input of a passive broadband filter preselector 2, the output connected to the input of the input insulator 3, which is a ferrite valve, which serves to prevent noise the first low-noise amplifier 4 into the antenna and their reflection back to the receiver. The output of the input insulator 3 is connected to the input of the first low-noise amplifier 4, the output of which is connected to the input of the output insulator 5 (ferrite valve), which prevents the subsequent elements of the receiver from entering the first low-noise amplifier 4. The output of the output insulator 5 is connected to the input of the second low-noise amplifier 6, the output connected to the first input of the mixer 7, to the second input of which is connected the first output of the frequency synthesizer 8, which in this case acts as a local oscillator. The input of the frequency synthesizer 8 is connected to the output of the reference thermostatic generator 9. The output of the mixer 7 is connected to the inputs of the broadband bandpass filters 10 and 11, which provide the separation of the signals of spacecraft of the Navstar and Glopass systems on the intermediate frequency. The outputs of the broadband bandpass filters 10 and 11 are connected respectively to the first and second inputs of the intermediate frequency amplifier 12. The output of the intermediate frequency amplifier 12 is connected simultaneously to the information input of the complex signal conversion unit 13, the output of which serves as the output of the claimed device, as well as to the input of the automatic gain control unit 14. The outputs of the latter are connected respectively to the third input of the intermediate frequency amplifier 12, the second input of the second low-noise amplifier 6 and the second input of the low-noise amplifier 4.

Синтезатор 8 частот (фиг. 1 и 2) содержит импульсный фазовый детектор 15, на первый вход которого поступает сигнал с выхода термостатического опорного генератора 9, выходы фазового детектора 15 соединены со входами формирователей 16 и 17 стабильного тока, которые обеспечивают высокостабильный входной ток на входе фильтра 18 нижних частот, выходом соединенного со входом генератора 19, управляемого напряжением, выход которого, в свою очередь, подключен одновременно ко входу смесителя 7, обеспечивая подачу сигнала гетеродина частотой 1440 МГц, а также ко входу многокаскадного делителя 20 частоты, выходом соединенного со вторым входом фазового детектора 15, образуя тем самым активный синтезатор частот или контур фазовой автоподстройки частоты. A frequency synthesizer 8 (Figs. 1 and 2) contains a pulsed phase detector 15, the first input of which receives a signal from the output of the thermostatic reference generator 9, the outputs of the phase detector 15 are connected to the inputs of the stable current drivers 16 and 17, which provide a highly stable input current at the input low-pass filter 18, the output of which is connected to the input of a voltage controlled oscillator 19, the output of which, in turn, is connected simultaneously to the input of the mixer 7, providing a 1440 MHz local oscillator signal, and to the input of a multi-stage frequency divider 20, the output connected to the second input of the phase detector 15, thereby forming an active frequency synthesizer or phase-locked loop.

Многокаскадный делитель 20 частоты (фиг. 2 и 3) содержит Т-триггер 21, тактовый вход которого соединен с выходом генератора 19, управляемого напряжением, и служит входом многокаскадного делителя частоты 20. The multi-stage frequency divider 20 (FIGS. 2 and 3) contains a T-trigger 21, the clock input of which is connected to the output of the voltage controlled oscillator 19, and serves as the input of the multi-stage frequency divider 20.

Прямой выход Т-триггера 21 соединен с тактовым входом Т-триггера 22, а инверсный со входом делителя 23 (П 72), выход которого подключен ко второму входу импульсного фазового детектора 15. Прямой выход Т-триггера 22 соединен одновременно со входом инвертора 24 и тактовым входом Т-триггера 25, прямой выход которого подключен одновременно к тактовому входу Т-триггера 26 и первому входу элемента ЗИ-НЕ 27, второй вход которого соединен с прямым выходом Т-триггера 26, а третий вход с выходом инвертора 24. Выход элемента ЗИ-НЕ 27 соединен со входом сброса Т-триггеров 28 и 29. Инверсный выход триггера 22 подключен к тактовому входу Т-триггера 28, выход которого, в свою очередь, соединен с тактовым входом Т-триггера 29. Сигналы, которые снимаются с выходов Т-триггеров 28 и 29 (частотой 90 МГц), поступают на соответствующие управляющие входы аналого-цифрового преобразователя 13 со сдвигом во время на четверть периода, обеспечивая тем самым квадратурную обработку сигналов, принимаемых со спутников. The direct output of the T-flip-flop 21 is connected to the clock input of the T-flip-flop 22, and the inverse is connected to the input of the divider 23 (P 72), the output of which is connected to the second input of the pulse phase detector 15. The direct output of the T-flip-flop 22 is connected simultaneously with the input of the inverter 24 and the clock input of the T-flip-flop 25, the direct output of which is connected simultaneously to the clock input of the T-flip-flop 26 and the first input of the ZI-NOT 27 element, the second input of which is connected to the direct output of the T-flip-flop 26, and the third input with the output of the inverter 24. The output of the element ZI-NOT 27 is connected to the reset input of the T-trigger 28 and 29. The inverse output of trigger 22 is connected to the clock input of the T-trigger 28, the output of which, in turn, is connected to the clock input of the T-trigger 29. Signals that are removed from the outputs of the T-flip-flops 28 and 29 (frequency 90 MHz ), arrive at the corresponding control inputs of the analog-to-digital converter 13 with a shift during a quarter period, thereby providing quadrature processing of signals received from satellites.

Блок комплексного преобразования сигнала 13 (фиг. 1 и 4) содержит усилитель 30, выход которого соединен одновременно со входами компараторов 31, 32 и 33. Второй вход компаратора 31 подключен к положительному потенциалу, определяющему пороговое напряжение сравнения (U пор.1); второй вход компаратора 32 подключен к отрицательному потенциалу, определяющему пороговое напряжение сравнения (U пор.2); второй вход компаратора 33 подключен к нулевому потенциалу, также определяющему пороговое напряжение сравнения (U пор.3). Выходы компараторов 31 и 32 подсоединены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ 34, выход которого подключен одновременно к информационным входам D-триггеров 35 и 36. Выход компаратора 33 подсоединен одновременно к информационным входам D-триггеров 37 и 38. Block complex signal conversion 13 (Fig. 1 and 4) contains an amplifier 30, the output of which is connected simultaneously with the inputs of the comparators 31, 32 and 33. The second input of the comparator 31 is connected to a positive potential that determines the threshold comparison voltage (U pore 1); the second input of the comparator 32 is connected to a negative potential that determines the threshold comparison voltage (U p. 2); the second input of the comparator 33 is connected to a zero potential, which also determines the threshold comparison voltage (U pore 3). The outputs of the comparators 31 and 32 are connected respectively to the first and second inputs of the OR element 34, the output of which is connected simultaneously to the information inputs of the D-flip-flops 35 and 36. The output of the comparator 33 is connected simultaneously to the information inputs of the D-flip-flops 37 and 38.

Тактовые входы триггеров 35 и 27 одновременно соединены с выходом триггера 26, а тактовые входы триггеров 36 и 38 одновременно соединены с выходом триггера 29. Выходы триггеров 35 и 37 образуют первую (синусную) пару отсчетов соответственно I₁ и I₂, а выходы триггеров 36 и 38 образуют вторую (косинусную) пару отсчетов выходного цифрового сигнала Q₁, Q₂, при этом сигналы тактовой частоты сдвинуты относительно друг друга на четверть периода, обеспечивая этим, как уже отмечалось, квадратурную обработку выходного сигнала СВЧ-приемника.The clock inputs of the triggers 35 and 27 are simultaneously connected to the output of the trigger 26, and the clock inputs of the triggers 36 and 38 are simultaneously connected to the output of the trigger 29. The outputs of the triggers 35 and 37 form the first (sine) pair of samples, respectively, I ₁ and I ₂ , and the outputs of the triggers 36 and 38 form a second (cosine) pair of samples of the output digital signal Q ₁ , Q ₂ , while the clock signals are shifted relative to each other by a quarter of the period, providing, as already noted, quadrature processing of the output signal of the microwave receiver.

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

На вход антенны СВЧ-приемника поступают сигналы с космических аппаратов двух радионавигационных систем типа "Глонасс" и "Навстар" Si, которые в двух диапазонах принимаемых частот L, I₁ и I₂ можно представить в виде:

где, P_i(t) псевдослучайная огибающая i-го KA, i=1.n
D_i(t) навигационное сообщение i-го KA
Φ_iL₁ и Φ_iL₂ начальные фазы принимаемых сигналов,
ω_iL₁ и ω_iL₂ несущие частоты в диапазонах I₁ и I₂ от i-го KA;
t текущее время.The input of the antenna of the microwave receiver receives signals from the spacecraft of two radio navigation systems of the type "Glonass" and "Navstar" Si, which in two ranges of received frequencies L, I ₁ and I ₂ can be represented as:

where, P _i (t) is the pseudo-random envelope of the ith KA, i = 1.n
D _i (t) navigation message of the i-th KA
Φ _i L ₁ and Φ _i L _{2 the} initial phases of the received signals,
ω _i L ₁ and ω _i L ₂ carrier frequencies in the ranges I ₁ and I ₂ from the i-th KA;
t current time.

Амплитудно-частотная характеристика приемного тракта определяется спектрами принимаемых сигналов. Спектр системы космических аппаратов типа "Навстар" при работе по С/А коду составляет (1575,42 1) МГц, а спектр сигналов космических аппаратов системы "Глонасс" при работе С/А и P коду составляет (1602 + 9/16 • n + 5,11) МГц, где n 1.24. Таким образом, общая полоса частот принимаемых сигналов равна 1574,42 ≅ f≅ 1620, 6 МГц, т.е. занимаемая полоса частот Δf составляет примерно 50 МГц. Принимаемые сигналы от космических аппаратов проходят последовательно соединенные входной фидер 1, пассивный широкополосный фильтр-преселектор 2 и входной изолятор 3, после чего поступают на вход первого малошумящего усилителя 4. Входной фидер 1 служит для согласования параметров антенны и входных цепей СВЧ-приемника и представляет собой четвертьволновый замкнутый на одной стороне отрезок коаксиальной линии. Пассивный широкополосный фильтр-преселектор 2 служит для органичения полосы частот принимаемых сигналов в диапазоне 1574,42.1621 МГц и выполнен на микрополосковых линиях. Указанный фильтр реализует последовательно соединенные фильтр нижних частот Баттерворта 5-го порядка и фильтр верхних частот Чебышева 1 типа 6-го порядка, обеспечивая путем такого сочетания широкополосную фильтрацию в заданном диапазоне при неравномерности амплитудно-частотной характеристики, равной 2дБ. Входной изолятор 3 представляет собой ферритовый вентиль и служит для предотвращения попадания шумов усилителя СВЧ в антенну и обратного отражения их в приемник. Основное усиление приемного тракта обеспечивается малошумящими усилителями 4 и 6, которые выполнены на базе арсенид-галиевых транзисторов с барьером Шоттки. Параметры МШУ: коэффициент усиления 35 дБ, диапазон применяемых частот 1.8 ГГц, при неравномерности амплитудно-частотной характеристики 1 дБ и коэффициенте шума 1,1 дБ. Выход МШУ 4 соединен со входом выходного изолятора 5, который представляет собой ферритовый вентиль и предотвращает попадание в МШУ 4 шумов последующих элементов приемника. Выход выходного изолятора 5 соединен со входом второго малошумящего усилителя 6, где происходит дальнейшее усиление входного сигнала, который с выхода МШУ 6 поступает на вход смесителя 7. На выходе смесителя 7, выполненного по балансной схеме, происходит выделение сигнала разностной частоты f_пр=f_с-f_г после чего сигнал разностной (промежуточной) частоты на два широкополосных полосовых фильтра 10 и 11 третьего порядка, которые настроены на частоты сигналов космических аппаратов системы типа "Навстар", т.е. на частоту (133 137 МГц) и системы типа "Глонасс", т. е. на частоту (157 181 МГц), обеспечивая тем самым обработку входной информации в широкой полосе частот. Выходы широкополосных полосовых фильтров 10 и 11 подсоединены соответственно к первому и второму входу усилителя 12 промежуточной частоты. Для обеспечения постоянства коэффициента усиления в заданных пределах используется блок 14 автоматической регулировки усиления, охватывающий МШУ 4, 6 и усилитель 12 промежуточной частоты. Выходной сигнал усилителя 12 промежуточной частоты поступает на вход блока комплексного преобразования сигнала, в котором реализована квадратурная обработка входной информации за счет подачи на управляющие входы данного узла прямоугольных импульсов (типа "меандр") со сдвигом на четверть периода, при этом на выходах I₁ и I₂ образуется соответственно синусная, а на выходах Q₁, Q₂ косинусная составляющая входного информационного сигнала.The frequency response of the receive path is determined by the spectra of the received signals. The spectrum of the spacecraft system of the Navstar type when operating with the C / A code is (1575.42 1) MHz, and the spectrum of the signals of the spacecraft of the Glonass system with the C / A and P code is (1602 + 9/16 • n + 5.11) MHz, where n is 1.24. Thus, the total frequency band of the received signals is equal to 1574.42 ≅ f≅ 1620.6 MHz, i.e. The occupied frequency band Δf is approximately 50 MHz. The received signals from the spacecraft pass through the input feeder 1, the passive broadband filter preselector 2 and the input isolator 3 in series, after which they are fed to the input of the first low-noise amplifier 4. The input feeder 1 serves to coordinate the parameters of the antenna and the input circuits of the microwave receiver and is A quarter-wave segment of a coaxial line closed on one side. The passive broadband filter preselector 2 serves to limit the frequency band of the received signals in the range 1574.42.1621 MHz and is made on microstrip lines. The specified filter implements a 5th-order Butterworth low-pass filter and a 6th-order Chebyshev type 1 high-pass filter, using this combination, providing broadband filtering in a given range with an uneven amplitude-frequency characteristic of 2 dB. The input insulator 3 is a ferrite gate and serves to prevent microwave noise from entering the antenna and reflecting it back into the receiver. The main amplification of the receiving path is provided by low-noise amplifiers 4 and 6, which are made on the basis of Galium arsenide transistors with a Schottky barrier. LNA parameters: a gain of 35 dB, a range of frequencies of 1.8 GHz, with uneven amplitude-frequency characteristics of 1 dB and a noise figure of 1.1 dB. The output of the LNA 4 is connected to the input of the output insulator 5, which is a ferrite gate and prevents the noise of subsequent elements of the receiver from entering the LNA 4. The output of the output insulator 5 is connected to the input of the second low-noise amplifier 6, where there is a further amplification of the input signal, which is output from the LNA 6 to the input of the mixer 7. At the output of the mixer 7, made according to the balanced circuit, the difference frequency signal f _pr = f _s -f _g followed by a difference (intermediate) frequency signal to two third-order broadband band-pass filters 10 and 11, which are tuned to the frequencies of the signals of the spacecraft of the Navstar type system, i.e. on the frequency (133 137 MHz) and Glonass-type systems, that is, on the frequency (157 181 MHz), thereby providing processing of input information in a wide frequency band. The outputs of the broadband bandpass filters 10 and 11 are connected respectively to the first and second input of the intermediate frequency amplifier 12. To ensure the constancy of the gain within the specified limits, an automatic gain control unit 14 is used, covering the LNA 4, 6 and the intermediate frequency amplifier 12. The output signal of the intermediate frequency amplifier 12 is fed to the input of the complex signal conversion unit, in which quadrature processing of the input information is realized by applying rectangular pulses (meander type) to the control inputs of this node with a quarter-period shift, with outputs I ₁ and I _{2 is} formed correspondingly sine, and at the outputs Q ₁ , Q _{2 the} cosine component of the input information signal.

По сравнению с устройством-прототипом (3) в заявляемом СВЧ-приемнике достигнуты следующие преимущества:
а) обеспечивается одновременный прием и обработка сигналов космических аппаратов двух систем типа "Глонасс" и "Навстар" за счет применения широкополосных полосовых фильтров и соответствующей организации связей между блоками;
б) выдача сигналов на вход гетеродина, управляющие входы блока комплексного преобразования сигнала осуществляется от одного синтезатора частот, что исключает необходимость использования дополнительного генератора опорной частоты как в устройстве (3), без ухудшения при этом технических характеристик, так как уход частоты выходных сигналов данного синтезатора не превышает 0,1 процента;
в) в заявляемом устройстве за счет использования широкополосных полосовых фильтров нет необходимости в реализации двойного преобразования частоты и, как следствие, применять прецизионные фильтры для устранения дополнительных составляющих по соседнему и зеркальному каналам приемного тракта.Compared with the prototype device (3) in the inventive microwave receiver, the following advantages are achieved:
a) simultaneous reception and processing of signals from spacecraft of two systems of the Glonass and Navstar types is ensured through the use of broadband bandpass filters and the corresponding organization of communications between blocks;
b) the output of the signals to the input of the local oscillator, the control inputs of the complex signal conversion unit are carried out from one frequency synthesizer, which eliminates the need to use an additional reference frequency generator as in device (3), without compromising technical characteristics, since the output frequency of this synthesizer drifts does not exceed 0.1 percent;
c) in the inventive device due to the use of broadband bandpass filters there is no need to implement double frequency conversion and, as a result, apply precision filters to eliminate additional components along the adjacent and mirror channels of the receiving path.

Таким образом, поставленные задачи выполнены. Thus, the tasks are completed.

Claims

A microwave receiver of satellite radio navigation system signals, comprising an antenna, a low-noise amplifier, a mixer, an amplifier, an intermediate frequency, an automatic gain control unit, a reference thermostated generator, the output of which is connected to the input of the frequency synthesizer, the first output of which is connected to the first input of the mixer, characterized in that it additionally includes a feeder, a passive broadband filter preselector, input and output isolators, a second low-noise amplifier, the first and second broadband bandpass filters, a complex signal conversion unit, the antenna output being connected to the input of the input feeder, the output of which is connected to the input of a passive broadband filter preselector, the output is connected to the input of the input isolator, the output of which, in turn, is connected to the first input of the first low-noise amplifier, the output of the output insulator connected to the input, the output of which is connected to the first input of the second low-noise amplifier, the output connected to the second input of the mixer, the output of the latter is connected to the strokes of the first and second broadband bandpass filters, the outputs of which are connected to the first and second inputs of the intermediate frequency amplifier, the output connected simultaneously to the information input of the complex signal conversion unit and the input of the automatic gain control unit, the output of which is connected simultaneously with the second input of the first low-noise amplifier, the second input the second low-noise amplifier and the third input of the intermediate-frequency amplifier, while the second and third outputs of the synthesizer are often you complex signal conversion unit.