KR100539604B1 - Dual Band Global Positioning System Receiver - Google Patents
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Abstract
본 발명은 GPS 수신기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 GPS 수신기의 구조를 개선하여 목표물의 거리 오차를 최소한으로 줄일 수 있고, 소형화할 수 있는 GPS 수신기에 관한 것이다.The present invention relates to a GPS receiver, and more particularly, to a GPS receiver capable of minimizing and minimizing a distance error of a target by improving the structure of the GPS receiver.
본 발명에 따른 위성으로부터 전송되는 L1 및 L2 반송파 신호를 수신하는 이중 대역 지상 위치 탐색 시스템(Global Positioning System: GPS)의 수신기는, 상기 L1 및 L2 반송파 신호의 잡음지수를 최소화하면서 증폭하는 제1 저잡음 증폭기 및 제2 저잡음 증폭기; 상기 제1 저잡음 증폭기 및 제2 저잡음 증폭기로부터 각각의 증폭된 L1 및 L2 신호를 하나의 경로로 출력시키는 합산기; 상기 합산기를 통해 입력된 상기 L1 및 L2 반송파를 중간 주파수로 주파수 변환하는 RF(Radio Frequency) 혼합기; 상기 RF 혼합기로부터 변환된 중간 주파수를 최종 중간 주파수로 주파수 변환하는 IF(Intermediate Frequency) 혼합기; 상기 IF 혼합기로부터 변환된 상기 신호의 이득을 제어하고 주파수 대역을 선택하는 복합 대역 통과 필터; 상기 복합 대역 통과 필터로부터 필터링된 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD(Analog to Digital) 컨버터; 및 상기 RF 혼합기, IF 혼합기 및 AD 컨버터 각각에 해당하는 국부 발진 주파수를 제공하는 위상 고정 루프를 포함하고, 상기 RF 혼합기는 상기 합산기를 통하여 입력된 각각의 L1 및 L2 반송파의 주파수 값이 동일한 중간 주파수를 출력하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.A receiver of a dual band Global Positioning System (GPS) for receiving L1 and L2 carrier signals transmitted from a satellite according to the present invention comprises a first low noise for amplifying while minimizing a noise figure of the L1 and L2 carrier signals. An amplifier and a second low noise amplifier; A summer for outputting each of the amplified L1 and L2 signals from the first low noise amplifier and the second low noise amplifier in one path; A radio frequency (RF) mixer for frequency converting the L1 and L2 carriers inputted through the summer to an intermediate frequency; An intermediate frequency (IF) mixer for frequency converting the intermediate frequency converted from the RF mixer to a final intermediate frequency; A composite band pass filter controlling the gain of the signal converted from the IF mixer and selecting a frequency band; An analog to digital (AD) converter for converting a signal filtered from the complex band pass filter into a digital signal; And a phase locked loop providing a local oscillation frequency corresponding to each of the RF mixer, the IF mixer, and the AD converter, wherein the RF mixer includes an intermediate frequency having the same frequency value of each of the L1 and L2 carriers inputted through the summer. It is characterized in that it is set to output.
Description
본 발명은 GPS 수신기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이중 대역 GPS 수신기의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a GPS receiver, and more particularly to the structure of a dual band GPS receiver.
일반적으로, 지상 위치 탐색 시스템(Global Positiong System: 이하 'GPS'라 함.)는 지구상에서 위치를 판독하기 위한 시스템으로써 우주 부분, 사용자 부분, 통제 부분으로 구성된다. 우주 부분은 GPS 시스템의 가장 핵심부로서 미 국방성 소속의 인공위성이 높이가 약 20,200㎞인 6개의 궤도 평면에 분포되어 있다. In general, the Global Positiong System (hereinafter referred to as 'GPS') is a system for reading a position on the earth, which is composed of a space part, a user part, and a control part. The space sector is at the heart of the GPS system, and satellites belonging to the US Department of Defense are distributed across six orbital planes, approximately 20,200 km high.
또한, 사용자 부분은 위성으로부터 메시지를 입력 받아 현 위치를 계산하고 목적에 맞는 데이터를 이용한다. 통제 부분은 MCS(Master Control Station)와 MS(Monitor Station)으로 구성되고, 각각의 위성 신호를 분석하고, 위성의 위치를 제어하며, 상태를 확인한다.In addition, the user part receives a message from the satellite to calculate the current position and use the data for the purpose. The control part consists of Master Control Station (MCS) and Monitor Station (MS). It analyzes each satellite signal, controls the position of satellites and checks the status.
GPS 위성들은 BPSK(Binary Phase Shift Keying)신호로 변조된 L1대역(fL1=1575.42MHz) 및 L2대역(fL2=1227.6MHz) 신호를 송신한다. 위성 신호는 스펙트럼 확산(Spread Spectrum) 방식인 P(Precision)코드 및 C/A(Coarse/Acquisition)코드를 통해 각각의 변조 과정을 거치게 된다. 이때, L1대역 신호의 경우 P코드와 C/A코드가 동시에 존재하고, L2대역 신호에는 P코드가 존재한다.GPS satellites transmit L1 band (f L1 = 1575.42MHz) and L2 band (f L2 = 1227.6MHz) signals modulated with a binary phase shift keying (BPSK) signal. The satellite signal is subjected to respective modulation processes through P (Precision) code and Coarse / Acquisition (C / A) code, which are spread spectrum. In this case, in the L1 band signal, the P code and the C / A code exist simultaneously, and the P2 code exists in the L2 band signal.
상기 P코드는 군사적인 목적으로 사용되므로 암호화되어 있어, 상용으로는 C/A코드가 포함된 L1대역 신호를 사용한다. 이와 같은 L1대역 신호의 주파수는 1575.42MHz이고, 대역폭은 2.046MHz이며, 수신 전력은 -130dBm이다. GPS 위성에서 전송하는 L1대역의 GPS 신호는 하기 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.The P code is encrypted because it is used for military purposes, and commercially uses an L1 band signal including a C / A code. The L1 band signal has a frequency of 1575.42 MHz, a bandwidth of 2.046 MHz, and a received power of -130 dBm. The GPS signal of the L1 band transmitted from the GPS satellite may be expressed by Equation 1 below.
여기서, 상기 수학식 1의 파라미터들을 설명하면 다음과 같다. Here, the parameters of Equation 1 will be described.
- D(t)는 위성에서 송신하는 궤도 정보, 위치 정보 및 시간 정보 등의 50bps의 항법 메시지를 나타낸다. -D ( t ) represents a 50bps navigation message such as orbital information, location information and time information transmitted from a satellite.
- C(t)는 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access: 이하 'CDMA'라 함.) 중 직접 확산(Direct Sequence)을 위한 의사 잡음(Pseudo random Noise)코드의 하나인 상기 C/A코드를 나타낸다. C ( t ) denotes the C / A code which is one of pseudo random noise codes for direct sequence among Code Division Multiple Access (CDMA). Indicates.
- P(t)는 상기 P코드를 나타낸다. - P (t) represents the P code.
- A c , A p 는 상기 C/A코드 및 P코드의 전력 크기를 나타낸다. A c , A p represent power magnitudes of the C / A code and the P code.
- 는 위상 지연을 나타낸다.- Denotes the phase delay.
- 는 도플러에 의한 주파수차를 나타낸다.- Denotes the frequency difference due to Doppler.
이때, P코드는 10.23MHz의 칩 레이트(chip-rate)를 갖고, C/A코드는 1.023MHz의 칩 레이트를 갖는다.At this time, the P code has a chip rate of 10.23 MHz, and the C / A code has a chip rate of 1.023 MHz.
도 1은 일반적인 GPS 수신기의 구조를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, GPS 수신기는 수신된 위성 신호를 사용자가 원하는 데이터로 처리하기 위하여 안테나(101), 전치증폭기(102), 주파수 합성기(103), 기본 발진기(104), 다운 컨버터(105), IF부(106), 신호처리부(107) 및 응용 처리부(108)를 구비한다.1 is a block diagram schematically showing the structure of a general GPS receiver. As shown in FIG. 1, the GPS receiver includes an antenna 101, a preamplifier 102, a frequency synthesizer 103, a basic oscillator 104, and a down converter in order to process received satellite signals into data desired by a user. 105, an IF unit 106, a signal processing unit 107, and an application processing unit 108 are provided.
안테나(101)는 다경로(Multi-Path) 및 간섭 신호를 제거하면서 인공위성으로부터 위성 신호를 수신한다.The antenna 101 receives satellite signals from the satellites while eliminating multipath and interference signals.
전치증폭기(Preamplifier: 102)는 번아웃 프로텍션(burnout protection), 필터링(filtering) 및 저잡음 증폭기(Low-Noise Amplifier)로 구성되며, 주파수 대역 밖의 신호를 제거하고, 잡음 지수의 특성을 결정한다.Preamplifier 102 consists of burnout protection, filtering, and low-noise amplifier, removes signals outside the frequency band, and determines the noise figure.
주파수 합성기(103)는 GPS 수신기에 사용되는 국부 발진 주파수(Local Oscillators) 및 클럭을 생성한다.The frequency synthesizer 103 generates a clock and local oscillators for use in the GPS receiver.
기본 발진기(Reference Oscillator: 104)는 상기 주파수 합성기(103)에 교류 주파수를 공급한다. GPS 수신기의 측정은 의사 잡음 코드의 위상, 수신된 캐리어의 위상, 주파수 정보의 도착 시간에 근거하므로 기본 발진기(104)는 GPS 수신기에서 중요한 역할을 한다.A reference oscillator 104 supplies an alternating frequency to the frequency synthesizer 103. Since the measurement of the GPS receiver is based on the phase of the pseudo noise code, the phase of the received carrier, and the arrival time of the frequency information, the basic oscillator 104 plays an important role in the GPS receiver.
다운 컨버터(Down-converter: 105)는 상기 국부 발진 주파수를 이용해 RF(Radio Frequency)신호를 IF(Intermediate Frequency)신호로 주파수 변환한다.A down-converter 105 converts a radio frequency (RF) signal into an intermediate frequency (IF) signal using the local oscillation frequency.
IF부(106)는 주파수 대역 밖의 신호를 제거하고, 신호 처리를 할 수 있는 수준으로 신호의 크기를 증폭한다. 또한, IF부(106)는 입력 신호의 크기가 일정하지 않더라도 신호의 크기를 항상 일정한 수준이 되도록 제어하는 VGA(Variable Gain Amplifier)회로를 포함하고 있다.The IF unit 106 removes the signal outside the frequency band and amplifies the signal to a level capable of signal processing. In addition, the IF unit 106 includes a VGA (Variable Gain Amplifier) circuit that controls the signal to always be at a constant level even if the magnitude of the input signal is not constant.
신호 처리(Signal Processing)부(107)는 GPS 수신기의 핵심부라 할 수 있으며, 다수 위성의 신호 처리를 동시에 하기 위해 신호를 여러 개의 채널로 분할하는 등의 여라가지 기능을 가지고 있다. 신호 처리부(107)의 출력 신호는 코드 위상, 캐리어 주파수, 캐리어 위상, SNR, 국부 수신기 시간표이다.The signal processing unit 107 may be a core part of a GPS receiver, and has various functions such as dividing a signal into several channels to simultaneously perform signal processing of multiple satellites. The output signals of the signal processor 107 are code phase, carrier frequency, carrier phase, SNR, and local receiver timetable.
응용 처리부(108)는 신호 처리부(107)를 제어하며, 상기 신호 처리부(107)로부터 입력된 신호를 GPS 시스템의 각 구성 요소에 해당하는 적합한 데이터로 처리한다.The application processor 108 controls the signal processor 107 and processes the signal input from the signal processor 107 into appropriate data corresponding to each component of the GPS system.
한편, GPS 수신기는 사용자의 위치에 관한 정보화 방위각 작업을 용이하게 하는 항해 데이터를 제공하기 위해 목표물의 거리 오차를 최소한으로 줄일 수 있어야 한다.On the other hand, the GPS receiver should be able to minimize the distance error of the target to provide navigation data to facilitate the informational azimuth work about the user's location.
또한, GPS 수신기는 여러 영역에서 다른 큰 장치에 집적되거나 휴대용 방식을 취하고 있다. 이에 따라, 사용자의 휴대를 용이하게 하기 위해 소형화 및 소형화에 따른 저전력화가 절실히 요구되고 있다. 이와 관련하여 상기 L1 및 L2 반송파 신호를 동시에 수신할 수 있는 이중 대역 GPS 수신기에 대한 특허가 있으며, 현재 이중 대역 GPS에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.GPS receivers are also integrated or portable in other large devices in many areas. Accordingly, in order to facilitate the user's portability, there is an urgent need for lower power consumption due to miniaturization and miniaturization. In this regard, there is a patent for a dual band GPS receiver capable of receiving the L1 and L2 carrier signals at the same time, and research on dual band GPS has been actively conducted.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, GPS 수신기의 구조를 개선하여 목표물의 거리 오차를 최소한으로 줄일 수 있는 GPS 수신기를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a GPS receiver capable of minimizing a distance error of a target by improving the structure of the GPS receiver.
본 발명의 또 다른 목적은, GPS 수신기의 구조를 개선하여 소형화 및 저전력화 할 수 있는 GPS 수신기를 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a GPS receiver that can be miniaturized and low power by improving the structure of the GPS receiver.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위한, 위성으로부터 전송되는 L1 및 L2 반송파 신호를 수신하는 이중 대역 지상 위치 탐색 시스템(Global Positioning System: GPS)의 수신기는, 상기 L1 및 L2 반송파 신호의 잡음지수를 최소화하면서 증폭하는 제1 저잡음 증폭기 및 제2 저잡음 증폭기; 상기 제1 저잡음 증폭기 및 제2 저잡음 증폭기로부터 각각의 증폭된 L1 및 L2 신호를 하나의 경로로 출력시키는 합산기; 상기 합산기를 통해 입력된 상기 L1 및 L2 반송파를 중간 주파수로 주파수 변환하는 RF(Radio Frequency) 혼합기; 상기 RF 혼합기로부터 변환된 중간 주파수를 최종 중간 주파수로 주파수 변환하는 IF(Intermediate Frequency) 혼합기; 상기 IF 혼합기로부터 변환된 상기 신호의 이득을 제어하고 주파수 대역을 선택하는 대역 통과 필터; 상기 대역 통과 필터로부터 필터링된 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD(Analog to Digital) 컨버터; 및 상기 RF 혼합기, IF 혼합기 및 AD 컨버터 각각에 해당하는 국부 발진 주파수를 제공하는 위상 고정 루프를 포함하고, 상기 RF 혼합기는 상기 합산기를 통하여 입력된 각각의 L1 및 L2 반송파의 주파수 값이 동일한 중간 주파수를 출력하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a receiver of a dual-band global positioning system (GPS) for receiving L1 and L2 carrier signals transmitted from satellites. A first low noise amplifier and a second low noise amplifier for minimizing amplification; A summer for outputting each of the amplified L1 and L2 signals from the first low noise amplifier and the second low noise amplifier in one path; A radio frequency (RF) mixer for frequency converting the L1 and L2 carriers inputted through the summer to an intermediate frequency; An intermediate frequency (IF) mixer for frequency converting the intermediate frequency converted from the RF mixer to a final intermediate frequency; A band pass filter controlling the gain of the signal converted from the IF mixer and selecting a frequency band; An analog to digital (AD) converter for converting the signal filtered from the band pass filter into a digital signal; And a phase locked loop providing a local oscillation frequency corresponding to each of the RF mixer, the IF mixer, and the AD converter, wherein the RF mixer includes an intermediate frequency having the same frequency value of each of the L1 and L2 carriers inputted through the summer. It is characterized in that it is set to output.
본 발명의 특징에 따르면, 상기 위상 고정 루프는 상기 합산기를 통해 입력되는 L1 및 L2 신호의 주파수의 중간값을 갖는 국부 발진 주파수를 상기 RF 혼합기에 제공함으로써, 상기 RF 혼합기로부터 출력되는 L1 및 L2의 중간 주파수는 동일한 주파수값을 갖게 된다. 이때, 상기 L1 및 L2 신호의 주파수의 중간값을 갖는 주파수는 1401.51MHz로 고정한다. 이로써, 본 발명의 GPS 수신기는 L1 및 L2 대역을 모두 수신할 수 있다.According to a feature of the invention, the phase locked loop provides a local oscillation frequency having an intermediate value of the frequencies of the L1 and L2 signals input through the adder to the RF mixer, thereby providing the L1 and L2 output from the RF mixer. The intermediate frequency will have the same frequency value. At this time, the frequency having the intermediate value of the frequency of the L1 and L2 signal is fixed to 1401.51MHz. Thus, the GPS receiver of the present invention can receive both L1 and L2 bands.
또한, 본 발명의 GPS 수신기는 상기 IF 혼합기 및 AD 컨버터 각각에 해당하는 국부 발진 주파수를 제공하는 분주기가 구비되어 있다. 이때, 상기 분주기를 1/2 분주비를 갖는 분주기로 구성함으로써, GPS 수신기의 크기를 줄일 수 있고, 소비 전력을 저감시킬 수 있다. In addition, the GPS receiver of the present invention is provided with a divider for providing a local oscillation frequency corresponding to each of the IF mixer and the AD converter. At this time, by configuring the frequency divider with a frequency divider having a 1/2 frequency division ratio, the size of the GPS receiver can be reduced, and power consumption can be reduced.
이하에서는 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a specific embodiment according to the present invention will be described in detail the configuration and operation.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 GPS 수신기의 구조를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 먼저, 본 발명에 따른 구성을 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 GPS 수신기(200)는 제1 저잡음 증폭기(201), 제2 저잡음 증폭기(202), 합산기(203), RF 혼합기(204), IF 혼합기(205), 대역 통과 필터(206), AD 컨버터(207) 및 위상 고정 루프(208)를 포함한다.2 is a block diagram schematically showing the structure of a GPS receiver according to an embodiment of the present invention. First, referring to the configuration according to the present invention, as shown in Figure 2, the GPS receiver 200 of the present invention, the first low noise amplifier 201, the second low noise amplifier 202, summer 203, RF Mixer 204, IF mixer 205, band pass filter 206, AD converter 207, and phase locked loop 208.
제1 저잡음 증폭기(201) 및 제2 저잡음 증폭기(202)는 상기 각각의 L1 및 L2 반송파 신호의 잡음지수를 최소화하면서 증폭한다.The first low noise amplifier 201 and the second low noise amplifier 202 amplify while minimizing the noise figure of each of the L1 and L2 carrier signals.
합산기(203)는 상기 제1 저잡음 증폭기(201) 및 제2 저잡음 증폭기(202)로부터 각각의 증폭된 L1 및 L2 신호를 하나의 경로로 출력시킨다.The summer 203 outputs each of the amplified L1 and L2 signals from the first low noise amplifier 201 and the second low noise amplifier 202 in one path.
RF(Radio Frequency) 혼합기(204)는 상기 합산기(203)를 통해 입력된 상기 L1 및 L2 반송파를 중간 주파수로 주파수 변환한다. 본 발명의 일실시예에 따르면, RF 혼합기(204)는 각각의 L1 및 L2 반송파의 주파수 값이 동일한 중간 주파수를 출력하도록 설정되어 있다. 이에 관한 보다 상세한 설명은 이후에 기술하기로 한다.An RF mixer 204 frequency-converts the L1 and L2 carriers input through the summer 203 to an intermediate frequency. According to one embodiment of the invention, the RF mixer 204 is set to output an intermediate frequency having the same frequency value of each of the L1 and L2 carriers. A more detailed description thereof will be described later.
IF(Intermediate Frequency) 혼합기(205)는 상기 RF 혼합기(204)로부터 변환된 중간 주파수를 최종 중간 주파수로 주파수 변환한다. 여기서, IF 혼합기(205)는 채널 선택과 이미지 신호 제거를 위하여 I/Q(In-phase, Quad-phase : 90도 위상차) 신호가 필요하기 때문에, 2개로 구성하는 것이 바람직하다.An intermediate frequency (IF) mixer 205 frequency converts the intermediate frequency converted from the RF mixer 204 to the final intermediate frequency. Here, since the IF mixer 205 needs an I / Q (In-phase, Quad-phase: 90 degree phase difference) signal for channel selection and image signal removal, two IF mixers 205 are preferable.
대역 통과 필터(206)는 상기 IF 혼합기(205)로부터 변환된 상기 신호의 이득을 제어하고 주파수 대역을 선택한다. 이때, 대역 통과 필터(206)의 출력단의 합산기는 상기 I/Q 신호를 하나의 경로로 출력한다.Band pass filter 206 controls the gain of the signal converted from IF mixer 205 and selects a frequency band. At this time, the summer of the output terminal of the band pass filter 206 outputs the I / Q signal in one path.
AD(Analog to Digital) 컨버터(207)는 상기 대역 통과 필터(206)로부터 필터링된 신호를 디지털 신호로 변환한다. AD 컨버터(207)에서 변환된 디지털 신호는 신호 처리부(미도시)로 전송한다.An analog to digital (AD) converter 207 converts the signal filtered from the band pass filter 206 into a digital signal. The digital signal converted by the AD converter 207 is transmitted to a signal processor (not shown).
위상 고정 루프(Phase Locked Loop: 208)는 상기 RF 혼합기(204), IF 혼합기(205) 및 AD 컨버터(207) 각각에 해당하는 국부 발진 주파수를 제공한다. 여기서, 상기 위상 고정 루프(208)는 전압값에 따라 제어되어 발진 주파수를 제공하는 전압 조정 발진기(209) 및 상기 발진 주파수를 상기 IF 혼합기(205)에 입력되는 국부 발진 주파수로 분주하고, 상기 AD 컨버터(207)의 샘플링 주파수로 분주하는 제1, 제2, 제3 및 제4 분주기(210, 211, 212, 213)를 더 포함한다. A phase locked loop 208 provides a local oscillation frequency corresponding to each of the RF mixer 204, IF mixer 205 and AD converter 207. Here, the phase locked loop 208 divides the oscillation frequency into a local oscillation frequency input to the IF mixer 205 and the voltage adjusting oscillator 209 and the oscillation frequency which are controlled according to a voltage value to provide an oscillation frequency. The apparatus further includes first, second, third and fourth dividers 210, 211, 212, and 213 which divide at the sampling frequency of the converter 207.
이때, 상기 RF 혼합기(204)에는 상기 전압 조정 발진기(209)로부터 직접 발진 주파수가 입력되며, 상기 IF 혼합기(205)에는 상기 전압 조정 발진기(209)로부터 제1 및 제2 분주기(210, 211)를 통하여 발진 주파수가 입력되고, 상기 AD 컨버터(207)에는 상기 전압 조정 발진기(209)로부터 제1, 제3 및 제4 분주기(210, 212, 213)를 통하여 발진 주파수가 입력되도록 한다.At this time, the RF mixer 204 is directly input the oscillation frequency from the voltage regulation oscillator 209, the IF mixer 205, the first and second dividers (210, 211) from the voltage regulation oscillator 209 The oscillation frequency is input through the reference signal, and the oscillation frequency is input to the AD converter 207 through the first, third, and fourth dividers 210, 212, and 213 from the voltage adjusting oscillator 209.
또한, 상기 제1 분주기(210)는 1/4의 분주비를 갖고, 상기 제2 분주기(211)는 1/2의 분주비를 갖고, 상기 제3 분주기(212)는 1/32의 분주비를 갖고, 상기 제4 분주기(213)는 1/2의 분주비를 갖도록 한다.In addition, the first divider 210 has a division ratio of 1/4, the second divider 211 has a divide ratio of 1/2, and the third divider 212 has a 1/32 ratio. The fourth frequency divider 213 has a division ratio of 1/2.
본 발명의 일실시예에 따른 분주기는 1/2의 분주비를 갖는 분주기로 구성하는 것이 바람직하다. 상기 1/2의 분주비를 갖는 분주기는 1/3, 1/5 등과 같은 타 분주기보다 간단한 회로로 구현할 수 있고 전력 소모가 작기 때문에, GPS 수신기(200)의 크기를 소형화할 수 있으며, 저전력화할 수 있다. 여기서, 1/4의 분주비를 갖는 제1 분주기(210)는 2개((1/2)^2 = 1/4)의 1/2의 분주비를 갖는 분주기를 연결하여 구현할 수 있다. 제3 분주기(212)는 1/2의 분주비를 갖는 분주기를 5개((1/2)^5 = 1/32)를 연결하여 간단히 구현할 수 있다.The dispenser according to one embodiment of the present invention is preferably configured as a divider having a dividing ratio of 1/2. Since the frequency divider having a division ratio of 1/2 can be implemented with a simpler circuit than other frequency dividers such as 1/3, 1/5, etc., and power consumption is small, the size of the GPS receiver 200 can be miniaturized. Low power can be achieved. Here, the first divider 210 having a dividing ratio of 1/4 may be implemented by connecting two dividers having a dividing ratio of 1/2 ((1/2) ^ 2 = 1/4). . The third divider 212 may be simply implemented by connecting five dividers having a division ratio of 1/2 ((1/2) ^ 5 = 1/32).
본 발명의 실시예의 변형된 형태로, 상기 위상 고정 루프는 전압값에 따라 제어되어 발진 주파수를 제공하는 전압 조정 발진기 및 상기 발진 주파수를 상기 IF 혼합기에 입력되는 국부 발진 주파수 및 AD 컨버터에 입력되는 샘플링 주파수로 분주하는 제1 및 제2 분주 수단을 구비할 수 있다.In a variant of the embodiment of the present invention, the phase locked loop is controlled in accordance with a voltage value to provide an oscillation frequency, and a sampling of the oscillation frequency input to the IF mixer and the local oscillation frequency input to the AD converter. First and second dispensing means for dividing at a frequency may be provided.
이때, 상기 제1 분주 수단은 제1 및 제2 분주기로 구성되고, 상기 제2 분주 수단은 제1, 제3 및 제4 분주기로 구성할 수 있다.In this case, the first dispensing means may be composed of first and second dividers, and the second dispensing means may be composed of first, third and fourth dividers.
상기 제1 분주기는 1/4의 분주비를 갖고, 상기 제2 분주기는 1/2의 분주비를 갖고, 상기 제3 분주기는 1/32의 분주비를 갖고, 상기 제4 분주기는 1/2의 분주비를 갖도록 한다. 상기 분주기들은 상술한 1/2의 분주비를 갖는 분주기로 구성하는 것이 바람직하다.The first divider has a division ratio of 1/4, the second divider has a divide ratio of 1/2, the third divider has a divide ratio of 1/32, and the fourth divider Has a division ratio of 1/2. The frequency dividers are preferably configured with a frequency divider having a division ratio of 1/2 described above.
여기서, 상기 RF 혼합기에는 상기 전압 조정 발진기로부터 직접 발진 주파수가 입력되며, 상기 IF 혼합기에는 상기 전압 조정 발진기로부터 제1 분주수단을 통하여 발진 주파수가 입력되고, 상기 AD 컨버터에는 상기 전압 조정 발진기로부터 제2 분주 수단을 통하여 샘플링 주파수가 입력되도록 한다.Here, the oscillation frequency is directly input from the voltage regulation oscillator to the RF mixer, the oscillation frequency is input to the IF mixer from the voltage regulation oscillator through a first division means, and the AD converter is input from the voltage regulation oscillator to the second. The sampling frequency is input through the dispensing means.
다음으로, 본 발명에 따른 GPS의 동작을 설명하면, 먼저, 안테나(214)로부터 GPS 위성 신호를 받아 대역 통과 필터(215)에서 주파수가 1575.42MHz인 L1대역 신호와 1227.6MHz의 L2대역 신호를 통과시키고 L1 및 L2 신호 이외의 방해신호는 제거된다.Next, the operation of the GPS according to the present invention will be described. First, the GPS satellite signal is received from the antenna 214, and the band pass filter 215 passes through an L1 band signal having a frequency of 1575.42 MHz and an L2 band signal of 1227.6 MHz. And jamming signals other than the L1 and L2 signals are eliminated.
이후, 대역 통과 필터(215)를 통해 걸러진 L1 및 L2 신호는 각각 제1 저잡음 증폭기(201) 및 제2 저잡음 증폭기(202)를 거쳐 증폭된 후 합산기(203)를 통해 하나의 경로로 출력된다.Thereafter, the L1 and L2 signals filtered through the band pass filter 215 are amplified through the first low noise amplifier 201 and the second low noise amplifier 202, respectively, and then output through a summer 203 through one path. .
이후, 상기 하나의 경로로 출력되는 L1 및 L2 신호는 위상 고정 루프(208)의 전압 조정 발진기(209)로부터 출력되는 1401.51MHz의 발진 주파수와 상기 RF 혼합기(204)에서 혼합되어 173.91MHz(1575.42-1401.51, 1226.7-1401.51)의 동일한 중간 주파수로 변환된다.Thereafter, the L1 and L2 signals output through the one path are mixed in the RF mixer 204 with an oscillation frequency of 1401.51 MHz output from the voltage adjusting oscillator 209 of the phase locked loop 208 and 173.91 MHz (1575.42-). 1401.51, 1226.7-1401.51).
상기 변환된 173.91MHz의 중간 주파수 신호는 상기 위상 고정 루프(208)의 전압 조정 발진기(209)로부터 제1 분주기(210) 및 제2 분주기(211)를 통해 제공되는 175.189MHz의 국부 발진 주파수와 상기 IF 혼합기(205)에서 혼합되어 1.279MHz(175.189-173.91)의 최종 중간 주파수로 변환된다.The converted 173.91 MHz intermediate frequency signal is a 175.189 MHz local oscillation frequency provided from the voltage adjust oscillator 209 of the phase locked loop 208 through a first divider 210 and a second divider 211. And are mixed in the IF mixer 205 and converted to a final intermediate frequency of 1.279 MHz (175.189-173.91).
이후, 상기 최종 중간 주파수 신호의 입력 신호의 크기에 관계없이 일정한 크기의 출력 신호를 얻기 위해 대역 통과 필터(206)에서 이득이 제어되고, 동시에 주파수 대역이 선택된다.Thereafter, the gain is controlled in the band pass filter 206 to obtain an output signal of a constant magnitude regardless of the magnitude of the input signal of the final intermediate frequency signal, and at the same time the frequency band is selected.
이후, 상기 대역 통과 필터(206)로부터 출력되는 1.279MHz의 아날로그 신호는 상기 위상 고정 루프(208)의 전압 조정 발진기(209)로부터 제1, 제3 및 제4 분주기(210, 212, 213)를 통해 제공되는 5.475MHz의 샘플링 주파수에 의해 AD 컨버터(207)에서 샘플링되어 디지털 신호로 변환된다.Thereafter, the 1.279 MHz analog signal output from the band pass filter 206 is first, third and fourth dividers 210, 212 and 213 from the voltage-regulated oscillator 209 of the phase locked loop 208. It is sampled in the AD converter 207 and converted into a digital signal by a sampling frequency of 5.475 MHz provided through.
여기서, 상기 디지털 신호는 크기 정보를 갖는 신호(MAG) 및 위상 정보를 가진 신호(SIGN)이며, 상기 디지털 신호는 신호 처리부(미도시)에 전송된다.Here, the digital signal is a signal MAG having magnitude information and a signal SIGN having phase information, and the digital signal is transmitted to a signal processor (not shown).
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. As such, the technical configuration of the present invention described above can be understood by those skilled in the art that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the above-described embodiments are to be understood as illustrative and not restrictive in all respects, and the scope of the present invention is indicated by the appended claims rather than the detailed description, and the meaning and scope of the claims and All changes or modifications derived from the equivalent concept should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
이상에서와 같이 본 발명은 GPS 수신기의 구조를 개선하여 목표물의 거리 오차를 최소한으로 줄일 수 있고, GPS 수신기를 소형화 및 저전력화할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention improves the structure of the GPS receiver to reduce the distance error of the target to a minimum, and has the effect of miniaturizing and lowering the GPS receiver.
도 1은 일반적인 GPS 수신기의 구조를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 1 is a block diagram schematically showing the structure of a general GPS receiver.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 GPS 수신기의 구조를 개략적으로 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram schematically showing the structure of a GPS receiver according to an embodiment of the present invention.
***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명********** Explanation of symbols for main parts of drawing *****
101, 214: 안테나 102: 전치증폭기101, 214: antenna 102: preamplifier
103: 주파수 합성기 104: 기본 발진기103: frequency synthesizer 104: basic oscillator
105: 다운 컨버터 106: IF부105: down converter 106: IF section
107: 신호처리부 108: 응용 처리부107: signal processor 108: application processor
200: GPS 수신기 201, 202: 저잡음 증폭기200: GPS receiver 201, 202: low noise amplifier
203: 합산기 204: RF 혼합기203: summer 204: RF mixer
205: IF 혼합기 206, 215: 대역 통과 필터205: IF mixer 206, 215: band pass filter
207: AD 컨버터 208: 위상 고정 루프207: AD converter 208: phase locked loop
209: 전압 조정 발진기 210, 211, 212, 213: 분주기209: voltage controlled oscillator 210, 211, 212, 213: divider
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