RU2195685C1 - Receiver in equipment of users of signals of global satellite radio navigation systems - Google Patents
Receiver in equipment of users of signals of global satellite radio navigation systems Download PDFInfo
- Publication number
- RU2195685C1 RU2195685C1 RU2001132105/09A RU2001132105A RU2195685C1 RU 2195685 C1 RU2195685 C1 RU 2195685C1 RU 2001132105/09 A RU2001132105/09 A RU 2001132105/09A RU 2001132105 A RU2001132105 A RU 2001132105A RU 2195685 C1 RU2195685 C1 RU 2195685C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- receiver
- mixer
- inputs
- Prior art date
Links
- 239000003471 mutagenic agent Substances 0.000 claims 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 17
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 108091006110 nucleoid-associated proteins Proteins 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области спутниковой радионавигации и может быть использовано в трактах первичной обработки информации навигационной аппаратуры потребителей (НАП) сигналов глобальных спутниковых навигационных систем GPS "Навстар" (США) и "Глонасс" (Россия). The invention relates to the field of satellite radio navigation and can be used in primary information processing paths of consumer navigation equipment (NAP) signals of the global satellite navigation systems GPS Navstar (USA) and Glonass (Russia).
Известен приемник сигналов навигационных спутников (НС) сигналов GPS "Навстар" и "Глонасс" [1], содержащий антенну, малошумящий усилитель (МШУ), диплексор, разветвитель сигналов, опорный термостатированный генератор, многоступенчатый синтезатор частот, четырехканальный приемный модуль системы "Глонасс", каждый из каналов которого содержит, в свою очередь, смеситель (СМ), усилитель промежуточной частоты (УПЧ) и аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Такое построение обусловлено тем, что каждый космический аппарат системы "Глонасс" излучает сигнал своей несущей частоты. Устройство [1] содержит также шестиканальный приемный модуль системы GPS "Навстар", который содержит смеситель, усилитель промежуточной частоты и аналого-цифровой преобразователь. Known receiver signals of navigation satellites (NS) GPS signals "Navstar" and "Glonass" [1], containing an antenna, low-noise amplifier (LNA), a diplexer, a signal splitter, a reference thermostatic generator, a multi-stage frequency synthesizer, four-channel receiver module of the Glonass system , each of the channels of which contains, in turn, a mixer (SM), an intermediate frequency amplifier (IFA) and an analog-to-digital converter (ADC). This construction is due to the fact that each spacecraft of the Glonass system emits a signal of its carrier frequency. The device [1] also contains a six-channel receiver module of the Navstar GPS system, which contains a mixer, an intermediate frequency amplifier, and an analog-to-digital converter.
Достоинство комбинированного приемника [1] заключается в возможности работы с сигналом двух спутниковых радионавигационных систем - системы "Глонасс" и системы "Навстар". При этом обеспечиваются непрерывность и достаточно высокая точность измерения вектора навигационных параметров приемоиндикаторами, в которых используется данный приемник. The advantage of the combined receiver [1] lies in the possibility of working with the signal of two satellite radio navigation systems - the Glonass system and the Navstar system. At the same time, the continuity and sufficiently high accuracy of measuring the vector of navigation parameters by the receiver indicators in which this receiver is used are ensured.
Недостатком приемника [1] является наличие сложного многоступенчатого синтезатора частот, который обеспечивает обработку информации НС системы "Глонасс" путем разбиения рабочей полосы частот на 4 поддиапазона. Такой подход требует существенного усложнения программно-математического обеспечения аппаратуры потребителей для обеспечения оперативного управления переключением рабочих каналов приемника. Кроме того, применение в приемнике [1] в качестве аналого-цифрового преобразователя двухстороннего предельного ограничителя с последующим преобразованием аналог - цифра приводит к энергетическим потерям, равным 0,96 дБ, а также не позволяет компенсировать негауссовские помехи, которые имеют место, например, при установке навигационной аппаратуры потребителей на высокодинамичных объектах (самолетах, вертолетах, подводных лодках и т.д.). The disadvantage of the receiver [1] is the presence of a complex multi-stage frequency synthesizer, which provides information processing of the NS system "Glonass" by dividing the working frequency band into 4 subbands. This approach requires a significant complication of the software and hardware of consumer equipment to provide operational control of the switching of the working channels of the receiver. In addition, the use of a two-way limit limiter in the receiver [1] as an analog-to-digital converter, followed by an analog-to-digital conversion, leads to energy losses of 0.96 dB, and also does not compensate for non-Gaussian interference that occurs, for example, when installation of consumer navigation equipment at highly dynamic facilities (airplanes, helicopters, submarines, etc.).
Указанные недостатки частично устранены в приемнике аппаратуры потребителей спутниковых радионавигационных систем [2], который содержит две антенны, два полосовых фильтра-преселектора, первый, второй и третий малошумящие усилители, сверхвысокочастотный коммутатор (СВЧ-коммутатор), опорный термостатированный генератор, формирователь сетки опорных частот (ФСОЧ), фазовращатель, первый и второй смесители, первый, второй и третий полосовые фильтры (ПФ), первый и второй усилители промежуточной частоты, первый и второй блоки автоматической регулировки усиления (АРУ) и аналого-цифровой преобразователь, выход которого служит выходом приемника. These shortcomings were partially eliminated in the receiver of the equipment for consumers of satellite radio navigation systems [2], which contains two antennas, two band-pass preselectors, the first, second and third low-noise amplifiers, a microwave switch (microwave switch), a reference thermostated generator, a reference frequency shaper (FSOCH), phase shifter, first and second mixers, first, second and third band-pass filters (PF), first and second intermediate frequency amplifiers, first and second blocks of automatic re ulirovki gain control (AGC) and analog-to-digital converter, the output of which serves as the receiver output.
Устройство [2] обеспечивает возможность одновременного приема и обработки в диапазоне рабочих частот сигналов космических аппаратов СРНС "Глонасс" и "Навстар", что позволяет производить высокоскоростную и высокоточную обработку сигналов в различных классах навигационной аппаратуры потребителей. The device [2] provides the possibility of simultaneous reception and processing in the operating frequency range of the signals of the spacecraft SRNS "Glonass" and "Navstar", which allows for high-speed and high-precision signal processing in various classes of navigation equipment of consumers.
Однако, как показывает опыт разработки и эксплуатации устройства [2], одновременная обработка сигналов навигационных спутников в широкой полосе частот (Δf=48 МГц) требует для обеспечения необходимой точности работы прибора частоты дискретизации АЦП, равной не менее 100 МГц. Такая высокая величина частоты дискретизации при дальнейшей обработке информации в цифровой форме требует специальных конструктивных и технических мер для обеспечения работоспособности системы в целом, например, при переходе от арсенид-галлиевой технологии, на основе которой реализован АЦП устройства [2], к КМОП (или БИ КМОП) технологии, на основе которой реализованы узлы остальных блоков навигационной аппаратуры потребителей. Это, в свою очередь, приводит к увеличению потребляемой мощности, габаритных размеров, а также к существенному удорожанию навигационной аппаратуры потребителей. However, as experience in the development and operation of the device [2] shows, the simultaneous processing of navigation satellite signals in a wide frequency band (Δf = 48 MHz) requires the ADC sampling frequency of at least 100 MHz to ensure the necessary accuracy of the device. Such a high sampling frequency during further processing of information in digital form requires special design and technical measures to ensure the health of the system as a whole, for example, when switching from gallium arsenide technology, on the basis of which the ADC of the device is implemented [2], to CMOS (or BI CMOS) technology, on the basis of which the nodes of the remaining blocks of navigation equipment of consumers are implemented. This, in turn, leads to an increase in power consumption, overall dimensions, as well as a significant increase in the cost of navigation equipment for consumers.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является приемник аппаратуры потребителей сигналов глобальных спутниковых радионавигационных систем [3], содержащий две антенны, два полосовых фильтра-преселектора, первый-третий малошумящие усилители, сверхвысокочастотный коммутатор, опорный термостатированный генератор, выход которого подключен соответственно к выходам первого и второго формирователей сетки опорных частот, фазовращатель, первый-седьмой смесители, первый-третий усилители промежуточной частоты, первый-третий фильтры нижних частот (ФНЧ), первый-четвертый полосовые фильтры, первый-третий усилители нижних частот (УНЧ), первый и второй блоки автоматической регулировки усиления, первый-третий аналого-цифровые преобразователи. The closest in technical essence to the invention is the receiver of the consumer equipment of signals of global satellite radio navigation systems [3], containing two antennas, two band-pass preselector filters, the first and third low-noise amplifiers, a microwave switch, a reference thermostatic generator, the output of which is connected respectively to the outputs of the first and second reference frequency drivers, phase shifter, first-seventh mixers, first-third intermediate frequency amplifiers, first-third low-pass filters (low-pass filters), first-fourth band-pass filters, first-third low-frequency amplifiers (VLF), first and second blocks of automatic gain control, first-third analog-to-digital converters.
Достоинством устройства-прототипа [3] является возможность одновременного приема и независимой обработки сигналов навигационных спутников глобальных космических навигационных систем (КНС) "Глонасс" и "Навстар" в двух разных каналах обработки информации и, как следствие, существенное снижение промежуточных рабочих частот и частот дискретизации аналого-цифровых преобразователей. The advantage of the prototype device [3] is the ability to simultaneously receive and independently process the signals of navigation satellites of the global space navigation systems (GLS) "Glonass" and "Navstar" in two different information processing channels and, as a result, a significant reduction in the intermediate operating frequencies and sampling frequencies analog-to-digital converters.
Недостатками устройства-прототипа [3] являются:
а) отсутствие в нем специального блока калибровки приемно-усилительного тракта, что не позволяет проводить в любой момент времени автоматизированный контроль целостности работы навигационных спутников систем "Глонасс" и GPS "Навстар", а также работоспособности навигационной аппаратуры потребителей, что не соответствует одному из основных требований стандарта ARING-743A и принципиально не позволяет применять устройство-прототип [3] для установки на гражданских и спортивных самолетах и вертолетах;
б) в устройстве-прототипе [3] встроенная антенна автоматически отключается при подключении внешней антенны. Однако при установке его на самолетах или вертолетах в случае выхода внешней антенны или встроенного в нее малошумящего усилителя из строя НАП, в составе которой содержится устройство-прототип [3] , прекращает определять координаты и скорость летательного аппарата, на котором оно установлено, что существенно снижает надежность работы бортового навигационного комплекса и, как следствие, безопасность полетов гражданских самолетов и вертолетов;
в) наличие в устройстве-прототипе [3] в канале приема и обработки НС сигналов системы "Глонасс" синфазного и квадратурного каналов приема и обработки информации требует, во-первых, двукратного увеличения аппаратурных затрат, во-вторых, применения дорогостоящих фильтров с линейной фазочастотной характеристикой для обеспечения минимальной неравномерности времени группового запаздывания (ГВЗ) сигнала в приемно-усилительном тракте. Опыт показывает, что минимизировать неравномерность ГВЗ даже в одном канале, а также обеспечить его равенство в двух различных каналах приема - это весьма сложная задача. В случае наличия синфазной и квадратурной составляющих приема НС системы "Глонасс" задача минимизации и строгого учета неравномерности ГВЗ практически невыполнима (особенно при массовом производстве) из-за необходимости полной идентичности электрических и конструктивных величин двух (синфазного и квадратурного) каналов приема и обработки информации сигналов НС "Глонасс".The disadvantages of the prototype device [3] are:
a) the absence in it of a special unit for calibrating the receiving-amplifying path, which does not allow automated monitoring of the integrity of the navigation satellites of the Glonass and GPS Navstar systems at any time, as well as the operability of the navigation equipment of consumers, which does not correspond to one of the main the requirements of the ARING-743A standard and fundamentally does not allow the use of a prototype device [3] for installation on civilian and sports aircraft and helicopters;
b) in the prototype device [3], the built-in antenna is automatically turned off when an external antenna is connected. However, when installing it on airplanes or helicopters in the event of the external antenna or the low-noise amplifier built into it, the NAP, which contains the prototype device [3], stops determining the coordinates and speed of the aircraft on which it is installed, which significantly reduces the reliability of the airborne navigation system and, as a result, the safety of civilian aircraft and helicopters;
c) the presence in the prototype device [3] in the channel for receiving and processing NS signals of the Glonass system in-phase and quadrature channels for receiving and processing information requires, firstly, a two-fold increase in hardware costs, and secondly, the use of expensive filters with linear phase-frequency characteristic to ensure minimal non-uniformity of group delay time (GVZ) of the signal in the receiving-amplifying path. Experience shows that minimizing the unevenness of the GWZ even in one channel, as well as ensuring its equality in two different reception channels, is a very difficult task. In the case of the presence of common-mode and quadrature components of the reception of the NS system “Glonass”, the task of minimizing and strictly taking into account the unevenness of the GVZ is practically impossible (especially in mass production) due to the need for complete identity of the electrical and structural values of the two (common-mode and quadrature) channels for receiving and processing signal information NS "Glonass".
В заявляемом устройстве достигнута возможность решения следующих задач:
- возможность калибровки, автоматизированного контроля целостности работы НС систем "Глонасс" и GPS "Навстар", а также проверки работоспособности приемника аппаратуры потребителей сигналов НС глобальных спутниковых радионавигационных систем, что соответствует требованию стандарта ARING-743A и позволяет ее использовать в НАП для определения вектора навигационных параметров гражданских самолетов и вертолетов:
- наличие двух независимых приемных антенн дает возможность существенного повышения надежности работы НАП (в которой используется заявляемое устройство) при ее установке на гражданских самолетах и вертолетах, вплоть до обеспечения требований категорированной посадки высшей сложности;
- предусмотрена возможность снижения и строгого учета неравномерности ГВЗ в канале приема и обработки литерных частот НС системы "Глонасс", что улучшает точностные характеристики измерения вектора навигационных параметров в НАП, где оно используется.In the inventive device, the ability to solve the following problems:
- the ability to calibrate, automatically monitor the integrity of the operation of NS Glonass and Navstar GPS systems, as well as verify the operability of the receiver equipment of consumer signals of NS global global radio navigation systems, which meets the requirements of the ARING-743A standard and allows it to be used in NAPs to determine the navigation vector Parameters of civil aircraft and helicopters:
- the presence of two independent receiving antennas makes it possible to significantly increase the reliability of the NAP (which uses the inventive device) when it is installed on civilian planes and helicopters, up to the requirements of categorized landing of the highest complexity;
- it is possible to reduce and strictly account for the non-uniformity of the GWZ in the channel for receiving and processing letter frequencies of the NS of the Glonass system, which improves the accuracy of the measurement of the vector of navigation parameters in the NAP, where it is used.
Указанные преимущества заявляемого устройства перед прототипом достигаются за счет того, что в приемник аппаратуры потребителей сигналов глобальных спутниковых радионавигационных систем, содержащий две антенны, входы которых являются первым и вторым информационными входами приемника, два полосовых фильтра-преселектора, первый-третий малошумящие усилители, сверхвысокочастотный коммутатор, вход управления которого служит первым входом управления приемника, опорный термостатированный генератор, выход которого подключен одновременно к входам первого и второго формирователей сетки опорных частот, первый-пятый смесители, первый-четвертый полосовые фильтры, первый-третий усилители промежуточной частоты, первый и второй блоки автоматической регулировки усиления, первый и второй фильтры нижних частот, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, выходы которых являются соответственно первым и вторым информационными выходами приемника, дополнительно введены блок калибратора и четвертый усилитель промежуточной частоты. The indicated advantages of the claimed device over the prototype are achieved due to the fact that the receiver of the consumer equipment signals of global satellite radio navigation systems, containing two antennas, the inputs of which are the first and second information inputs of the receiver, two band-pass filter preselectors, the first and third low-noise amplifiers, microwave switch , the control input of which serves as the first control input of the receiver, a thermostatic reference generator, the output of which is connected simultaneously about the inputs of the first and second shapers of the reference grid, the first to fifth mixers, the first to fourth bandpass filters, the first to third intermediate frequency amplifiers, the first and second blocks of automatic gain control, the first and second low-pass filters, the first and second analog-to-digital converters, the outputs of which are respectively the first and second information outputs of the receiver, an additional calibrator unit and a fourth intermediate frequency amplifier are introduced.
Причем первый и второй входы управления блока калибратора являются соответственно вторым и третьим входами управления приемника, а тактовый вход блока калибратора подсоединен к выходу опорного термостатированного генератора. Выход первой антенны соединен с входом первого фильтра-преселектора, выход которого соединен с входом первого малошумящего усилителя, выход которого соединен с первым информационным входом СВЧ-коммутатора, второй информационный вход которого подключен к выходу второго малошумящего усилителя, входом соединенного с выходом второго фильтра-преселектора, вход которого соединен с выходом второй антенны. Moreover, the first and second control inputs of the calibrator unit are respectively the second and third inputs of the receiver control, and the clock input of the calibrator unit is connected to the output of the reference thermostatically controlled generator. The output of the first antenna is connected to the input of the first filter-preselector, the output of which is connected to the input of the first low-noise amplifier, the output of which is connected to the first information input of the microwave switch, the second information input of which is connected to the output of the second low-noise amplifier, the input connected to the output of the second filter-preselector whose input is connected to the output of the second antenna.
Выход СВЧ-коммутатора подключен к первому входу третьего малошумящего усилителя, причем второй и третий входы третьего малошумящего усилителя подсоединены соответственно к первому и второму информационным выходам блока калибровки, выход третьего малошумящего усилителя подключен одновременно к входам первого и второго полосовых фильтров, выход первого полосового фильтра подсоединен к первому входу первого смесителя, выход которого соединен с входом третьего полосового фильтра, соединенного выходом с входом первого усилителя промежуточной частоты, выход которого подключен к первому входу второго смесителя, выходом подключенного к входу четвертого полосового фильтра, выход которого подключен к первому входу третьего смесителя, выходом подключенного к входу первого фильтра нижних частот, выходом подключенного к первому входу второго усилителя промежуточной частоты, прямой и инверсный выходы которого соответственно подсоединены к первому и второму информационным входам первого аналого-цифрового преобразователя. The output of the microwave switch is connected to the first input of the third low-noise amplifier, the second and third inputs of the third low-noise amplifier are connected respectively to the first and second information outputs of the calibration unit, the output of the third low-noise amplifier is connected simultaneously to the inputs of the first and second bandpass filters, the output of the first bandpass filter is connected to the first input of the first mixer, the output of which is connected to the input of the third band-pass filter, connected by the output to the input of the first amplifier the weft frequency, the output of which is connected to the first input of the second mixer, the output connected to the input of the fourth band-pass filter, the output of which is connected to the first input of the third mixer, the output connected to the input of the first low-pass filter, the output connected to the first input of the second intermediate frequency amplifier, direct and the inverse outputs of which are respectively connected to the first and second information inputs of the first analog-to-digital converter.
Прямой выход второго усилителя промежуточной частоты подключен также к входу первого блока автоматической регулировки усиления, выход которого подключен одновременно ко второму входу первого усилителя промежуточной частоты и второму входу второго усилителя промежуточной частоты, первый выход первого формирователя сетки опорных частот подключен ко второму входу первого смесителя, второй выход первого формирователя сетки опорных частот подсоединен ко второму входу второго смесителя. Третий выход первого формирователя сетки опорных частот соединен со вторым входом третьего смесителя, четвертый выход первого формирователя сетки опорных частот подключен к управляющему входу первого аналого-цифрового преобразователя, причем выход второго полосового фильтра подсоединен к первому входу четвертого смесителя, подключенного выходом к входу пятого полосового фильтра, подключенного выходом к первому входу третьего усилителя промежуточной частоты, выход которого подсоединен к первому входу пятого смесителя, выходом подсоединенного к входу второго фильтра нижних частот, выход которого подсоединен к первому входу четвертого усилителя промежуточной частоты, прямой и инверсный выходы которого подключены соответственно к первому и второму информационным входам второго аналого-цифрового преобразователя. The direct output of the second intermediate frequency amplifier is also connected to the input of the first block of automatic gain control, the output of which is connected simultaneously to the second input of the first intermediate frequency amplifier and the second input of the second intermediate frequency amplifier, the first output of the first reference frequency former is connected to the second input of the first mixer, the second the output of the first reference frequency driver is connected to the second input of the second mixer. The third output of the first reference frequency shaper is connected to the second input of the third mixer, the fourth output of the first reference frequency shaper is connected to the control input of the first analog-to-digital converter, the output of the second bandpass filter connected to the first input of the fourth mixer connected to the input of the fifth bandpass filter connected by the output to the first input of the third intermediate frequency amplifier, the output of which is connected to the first input of the fifth mixer, the output of the subs connected to the input of the second low-pass filter, the output of which is connected to the first input of the fourth intermediate frequency amplifier, the direct and inverse outputs of which are connected respectively to the first and second information inputs of the second analog-to-digital converter.
Прямой выход четвертого усилителя промежуточной частоты подключен также к входу второго блока автоматической регулировки усиления, выходом соединенного со вторыми входами третьего и четвертого усилителей промежуточной частоты, причем первый выход второго формирователя сетки опорных частот подключен ко второму входу четвертого смесителя, второй выход второго формирователя сетки опорных частот соединен со вторым входом пятого смесителя, третий выход второго формирователя сетки опорных частот подсоединен к входу управления второго аналого-цифрового преобразователя приемника аппаратуры потребителей сигналов глобальных спутниковых радионавигационных систем. The direct output of the fourth intermediate frequency amplifier is also connected to the input of the second automatic gain control unit, connected to the second inputs of the third and fourth intermediate frequency amplifiers, the first output of the second reference frequency driver is connected to the second input of the fourth mixer, the second output of the second reference frequency driver connected to the second input of the fifth mixer, the third output of the second shaper of the reference frequency grid is connected to the control input of the second nalogo-digital converter of the receiver apparatus consumers signals global satellite navigation system.
Сущность изобретения поясняют чертежи, причем:
на фиг. 1 представлена функциональная схема приемника аппаратуры потребителей сигналов глобальных спутниковых радионавигационных систем;
на фиг.2 - функциональная схема блока калибратора;
на фиг.3 - структурная схема первого формирователя сетки опорных частот;
на фиг.4 - структурная схема первого многоступенчатого делителя частоты;
на фиг.5 - вариант реализации узла аналого-цифрового преобразователя.The invention is illustrated by drawings, moreover:
in FIG. 1 shows a functional diagram of a receiver of equipment for consumers of signals from global satellite radio navigation systems;
figure 2 is a functional diagram of a block calibrator;
figure 3 is a structural diagram of a first former of a grid of reference frequencies;
figure 4 is a structural diagram of a first multi-stage frequency divider;
figure 5 is an embodiment of a node analog-to-digital Converter.
Согласно изобретению, приемник аппаратуры потребителей сигналов глобальных спутниковых радионавигационных систем (фиг.1) содержит антенну 1, выход которой подключен к входу широкополосного фильтра-преселектора 2, выходом соединенного с входом первого малошумящего усилителя 3, выходом соединенного с первым информационным входом СВЧ-коммутатора 4. Второй информационный вход СВЧ-коммутатора 4 подключен к выходу второго малошумящего усилителя 5, вход которого подсоединен к выходу второго широкополосного фильтра-преселектора 6, входом подключенного к выходу второй антенны 7. Выбор антенны (обозначенной на фиг.1 номером 1 или номером 7), по которой в i-ый момент времени выполняется прием и обработка НС, осуществляется путем подачи потенциального логического сигнала с центрального процессора НАП, в составе которой используется заявляемое устройство, причем, если на управляющий вход СВЧ-коммутатора 4 поступает сигнал логической единицы, то заявляемый приемник осуществляет прием и обработку сигналов НС с помощью антенны 1, а если на управляющий вход блока 4 поступает сигнал логического нуля, то прием и обработка сигналов НС в заявляемом устройстве осуществляется с помощью антенны 7. According to the invention, the receiver equipment of the consumers of signals of global satellite radio navigation systems (Fig. 1) contains an
Выход СВЧ-коммутатора 4 подключен к первому входу третьего малошумящего усилителя 8, второй и третий входы которого подсоединены соответственно к первому и второму выходам блока 9 калибратора. Первый и второй входы управления блока 9 калибратора служат соответственно вторым и третьим входами управления приемника. Выход МШУ 8 подсоединен одновременно к входам первого полосового фильтра 10 и второго полосового фильтра 11. Выход полосового фильтра 10 подключен к первому входу смесителя 12. Выход смесителя 12 подключен к входу третьего полосового фильтра 13, соединенного выходом с первым входом первого усилителя 14 промежуточной частоты, выход которого подключен к первому входу второго смесителя 15, выходом подключенного к входу четвертого полосового фильтра 16. Выход полосового фильтра 16 соединен с первым входом третьего смесителя 17, выходом соединенного с входом первого фильтра 18 нижних частот, выход которого подключен к входу второго усилителя 19 промежуточной частоты, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с первым и вторым информационными входами первого аналого-цифрового преобразователя 20. Прямой выход УПЧ 19 подключен также к входу блока 21 автоматической регулировки усиления, выход которого подсоединен одновременно ко второму входу УПЧ 14 и второму входу УПЧ 19. The output of the
Второй вход смесителя 12 подключен к первому выходу первого формирователя 22 сетки опорных частот, второй выход которого подключен ко второму входу смесителя 15, третий выход - ко второму входу смесителя 17, четвертый выход - к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя 20. Вход первого формирователя 22 сетки опорных частот подсоединен одновременно к выходу опорного термостатированного генератора 23, входу второго формирователя 24 сетки опорных частот и тактовому входу блока 9 калибратора. Выход второго полосового фильтра 11 подключен к первому входу четвертого смесителя 25. Выход четвертого смесителя 25 подключен к входу пятого полосового фильтра 26, выходом подключенного к первому входу третьего УПЧ 27, выходом подсоединенного к первому входу пятого смесителя 28. Выход смесителя 28 подключен к входу второго ФНЧ 29, выходом подключенного к входу усилителя промежуточной частоты 30, прямой и инверсный выходы которого подсоединены соответственно к первому и второму информационным входам второго АЦП 31. Прямой выход УПЧ 30 соединен также с входом второго блока 32 автоматической регулировки усиления, выходом подключенного одновременно ко вторым входам усилителей промежуточной частоты 27 и 30. Выходы АЦП 20 и 31 служат первым и вторым информационными выходами заявляемого устройства. Первый выход второго формирователя 24 сетки опорных частот подключен ко второму входу смесителя 25, второй - ко второму входу смесителя 28, третий - к управляющему входу АЦП 31. The second input of the mixer 12 is connected to the first output of the first driver 22 of the reference frequency grid, the second output of which is connected to the second input of the mixer 15, the third output is to the second input of the mixer 17, the fourth output is to the control input of the analog-to-digital converter 20. The input of the first driver 22 the reference frequency grid is connected simultaneously to the output of the reference thermostatically controlled oscillator 23, the input of the second driver 24 of the reference frequency grid and the clock input of the
Блок 9 калибратора (фиг.1 и 2) содержит фазовые модуляторы 33 и 34, первые входы которых служат соответственно вторым и третьим входами управления заявляемого приемника, фазовый детектор 35, первый вход которого подсоединен одновременно к выходу опорного термостатированного генератора 23 и входам первого 22 и второго 24 формирователей сетки опорных частот соответственно. Выход блока 35 подключен к выходу фильтра нижних частот 36, выходом подключенного к входу генератора 37, управляемого напряжением (ГУН). Выход ГУН 37 подсоединен к входу многоступенчатого делителя частоты 38, первый выход которого подключен ко второму входу фазового детектора 35. Второй и третий выходы многоступенчатого делителя частоты 38 подключены ко вторым входам блоков 33 и 34 соответственно. The calibrator unit 9 (FIGS. 1 and 2) contains
Выходы первого 33 и второго 34 фазовых модуляторов подсоединены соответственно к первому и второму входам аттенюатора 39, первый выход которого подсоединен к входу первого ферритового вентиля 40, второй выход - к входу второго ферритового вентиля 41. Выход первого ферритового вентиля 40 подсоединен ко второму входу МШУ 8, а выход второго ферритового вентиля 41 подключен к третьему входу МШУ 8. The outputs of the first 33 and second 34 phase modulators are connected respectively to the first and second inputs of the
Формирователь 22 сетки опорных частот (фиг.1, 3) содержит импульсный фазовый детектор 42 и частотный детектор 43, первые входы которых объединены между собой и подключены к выходу опорного термостатированного генератора 23. Выходы блоков 42 и 43 соединены с первым и вторым входами сумматора 44, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами ключей 45 и 46. Вторые управляющие входы ключей 45 и 46 подключены соответственно к положительному потенциалу питающего напряжения и нулевому потенциалу. Выходы ключей 45 и 46 объединены между собой и соединены с входом фильтра 47 нижних частот, поддерживая, таким образом, на входе указанного фильтра стабильный входной ток. Выход фильтра нижних частот 47 подключен к входу генератора 48, управляемого напряжением, выход которого подключен одновременно к смесителю 12 и к входу многоступенчатого делителя 49 частоты, первый выход которого подключен ко вторым входам блоков 42 и 43, образуя тем самым кольцо фазовой автоподстройки частоты. Второй выход делителя 49 подключен к смесителю 15, третий выход - к смесителю 17, четвертый - к управляющему входу АЦП 20. Shaper 22 of the grid of the reference frequencies (Figs. 1, 3) contains a
Многоступенчатый делитель 49 частоты (фиг.2 и 4) содержит счетчик-делитель (N=5) 50, тактовый вход которого соединен с выходом ГУН 48 и является входом многоступенчатого делителя 49 частоты. Выход счетчика-делителя 50 подключен одновременно к тактовым входам Т-триггера 51, счетчика-делителя (N= 9) 52 и счетчика-делителя (N=28) 53. Выход ГУН 48 соединен также с тактовым входом счетчика-делителя (N= 56) 54. Выход Т-триггера 51 подключен к входу смесителя 15, выход счетчика-делителя 52 соединен с входом смесителя 17, выход счетчика-делителя 53 соединен со вторыми входами импульсного фазового детектора 42 и частотного детектора 43 соответственно. Кроме того, выход счетчика-делителя 54 соединен с входом управления аналого-цифрового преобразователя 20. The multi-stage frequency divider 49 (FIGS. 2 and 4) comprises a counter-divider (N = 5) 50, the clock input of which is connected to the output of the
Заметим, что формирователь 24 сетки опорных частот имеет аналогичную структуру и состав блоков и отличается только номиналами формируемых опорных частот. Note that the generator 24 of the reference frequency grid has a similar structure and composition of the blocks and differs only in the denominations of the generated reference frequencies.
Аналого-цифровой преобразователь 20 (фиг.1 и 5) включает в себя компараторы 55 и 56, интегратор 57, элемент ИЛИ 58. Первый вход компаратора 55 соединен с прямым выходом усилителя 19 промежуточной частоты, инверсный выход последнего подключен к первому входу компаратора 56. Выход компаратора 55 является первым выходом приемника (выход I1), причем он соединен также с первым входом элемента ИЛИ 58. Выход компаратора 56 является вторым выходом первого информационного канала приемника (выход I2), причем он соединен со вторым входом элемента ИЛИ 58. Выход элемента ИЛИ 58 подключен к входу интегратора 57, выход которого соединен одновременно со вторыми входами компараторов 55 и 56. Третьи (управляющие) входы компараторов 55 и 56 подключены к соответствующему выходу формирователя 22 сетки опорных частот. The analog-to-digital converter 20 (FIGS. 1 and 5) includes
Заметим, что АЦП 31 имеет аналогичную структуру и состав элементов. Note that the ADC 31 has a similar structure and composition of the elements.
Заявляемое устройство работает следующим образом. На вход антенны 1 приемника поступают сигналы навигационных спутников спутниковых радионавигационных систем "Глонасс" и "Навстар" Si(t), которые в общем случае имеют вид
где А(t) - флуктуирующая в точке приема амплитуда сигнала НС;
Рi(t) - псевдослучайная огибающая сигнала i-го НС;
Di(t) - навигационное сообщение i-го НС;
ωi - несущая частота i-го НС;
Δωi - значение доплеровского сдвига частоты;
t - текущее время;
φi - начальная фаза несущей i-го НС;
τз - время задержки на трассе распространения НС - потребитель.The inventive device operates as follows. The input of the
where A (t) is the amplitude of the NS signal fluctuating at the receiving point;
P i (t) is the pseudo-random envelope of the signal of the i-th NS;
D i (t) - navigation message of the i-th NS;
ω i is the carrier frequency of the i-th NS;
Δω i is the value of the Doppler frequency shift;
t is the current time;
φ i is the initial phase of the carrier of the i-th NS;
τ s - time delay on the propagation path of the NS - the consumer.
Амплитудно-частотная характеристика приемного тракта заявляемого устройства определяется спектрами частот принимаемых сигналов. Спектр частот сигналов системы НС GPS "Навстар" при работе по коду общего применения С/А составляет 1575,42±1,023 МГц, а спектр частот сигналов НС системы "Глонасс" при работе по коду пониженной точности (ПТ) составляет 1602-1617 МГц. Это означает, что общая полоса частот принимаемых сигналов равна 1574,4≤Δf≤1617 МГц, т.е. занимаемая полоса частот Δf составляет примерно 43 МГц. The amplitude-frequency characteristic of the receiving path of the claimed device is determined by the frequency spectra of the received signals. The frequency spectrum of the signals of the NS Navstar GPS system when working with the general-purpose C / A code is 1575.42 ± 1.023 MHz, and the frequency spectrum of the signals of the NS GLONASS system with the low-precision code (PT) is 1602-1617 MHz. This means that the total frequency band of the received signals is equal to 1574.4≤Δf≤1617 MHz, i.e. The occupied frequency band Δf is approximately 43 MHz.
С выхода антенны 1 сигнал поступает на вход широкополосного фильтра-преселектора 2, который служит для ограничения полосы частот принимаемых сигналов в диапазоне 1574,4-1617 МГц. Указанный фильтр, который может быть выполнен, например, на объемных диэлектрических резонаторах, реализует аппроксимацию Баттерворта или Кауэра с линейной фазочастотной характеристикой (ФЧХ) в полосе пропускания, при этом порядок фильтра равен четырем. Для того чтобы соответствовать стандарту ARING-743A, он должен гарантированно обеспечивать ослабление на частотах f≤1,525 ГГц не менее 30 дБ, а на частотах f≥1,625 ГГц не менее 35 дБ. С выхода фильтра 2 сигнал поступает на вход малошумящего усилителя 3, где происходит предварительное усиление сигнала, который затем поступает на первый вход СВЧ-коммутатора 4. Указанный СВЧ-коммутатор 4, который может быть выполнен, например, на p-i-n диодах, обеспечивает возможность работы по одной из антенн (обозначенных на фиг.1 номером 1 или номером 7). Выбор конкретной антенны, по которой в i-ый момент времени выполняются прием и обработка навигационных спутников, осуществляется путем подачи потенциального сигнала (логического нуля или единицы) с центрального процессора НАП, в которой используется заявляемый приемник. From the output of the
В случае работы на антенну 1 на управляющий вход СВЧ-коммутатора 4 подается сигнал логической единицы, при этом блоки 5, 6 и 7 отключаются. Если на управляющий вход блока 4 подан логический нуль, отключаются блоки 1, 2 и 3, причем с выхода антенны 7 сигнал поступает на вход широкополосного фильтра-преселектора 6, назначение, тип и параметры которого аналогичны фильтру 2. С выхода фильтра 6 сигнал поступает на вход малошумящего усилителя 5, функции которого аналогичны функциям устройства 3. Малошумящие усилители 3 и 5 выполнены на основе арсенид-галлиевых транзисторов с барьером Шоттки. Параметры МШУ 3 и 5 таковы: коэффициент усиления 35 дБ, диапазон принимаемых частот 1-8 ГГц при неравномерности амплитудно-частотной характеристики 1 дБ и коэффициенте шума 1,5 дБ. Выход МШУ 5 соединен со вторым входом СВЧ-коммутатора 4. Параметры СВЧ-коммутатора 4, выполненного на основе p-i-n диодов типа 2А547А, таковы: полоса допустимых рабочих частот 0,6-9 ГГц, величина потерь пропускания открытого канала 1,5 дБ, коэффициент стоячей волны равен 1,8. In case of operation, an
В дальнейшем сигнал с выхода СВЧ-коммутатора 4 поступает на первый вход малошумящего усилителя 8, параметры которого аналогичны МШУ 3 и 5. Он предназначен для дальнейшего усиления принимаемых сигналов НС глобальных космических систем "Глонасс" и "Навстар". Subsequently, the signal from the output of the
С выхода МШУ 8 сигналы двух систем обрабатываются в отдельных независимых каналах. Такая обработка обеспечивается с помощью выбора соответствующих номиналов частот, поступающих на смесители, а также параметров фильтров приемно-усилительных трактов обработки сигналов. From the output of the LNA 8, the signals of the two systems are processed in separate independent channels. Such processing is provided by choosing the appropriate frequency ratings supplied to the mixers, as well as filter parameters of the receiving-amplifying signal processing paths.
Сигнал, поступающий на первые входы полосовых фильтров 10 и 11, занимает полосу частот в диапазоне 1574,4-1617 МГц. Назначение полосового фильтра 10 - формирование спектра рабочих частот канала приема и обработки сигналов системы GPS "Навстар" с шириной полосы 1574,4-1576,4 МГц. The signal arriving at the first inputs of the bandpass filters 10 and 11 occupies a frequency band in the range of 1574.4-1617 MHz. The purpose of the bandpass filter 10 is the formation of the spectrum of the operating frequencies of the channel for receiving and processing signals of the GPS system "Navstar" with a bandwidth of 1574.4-1576.4 MHz.
Для этой цели полосовой фильтр 10, реализованный на объемных диэлектрических резонаторах, обеспечивает следующие характеристики: центральная частота f0=1575,1 МГц, Δf (по уровню минус 3 дБ)=1574,4-1576,4 МГц, гарантированное ослабление на частоте 1,525 ГГц равно 30 дБ, на частоте 1,595 ГГц - 28 дБ. С выхода полосового фильтра 10 сигнал поступает на первый вход смесителя 12. С первого выхода ФСОЧ1 22 на второй вход смесителя 12 поступает сигнал частотой 1400 МГц. Таким образом, на выходе смесителя 12 образуется сигнал разностной частоты fпр1=fс-fг, занимающий спектр частот в диапазоне 174,4-176,4 МГц, который поступает на полосовой фильтр 13. С помощью полосового фильтра 13 заявляемое устройство производит дальнейшее формирование спектра рабочих частот НС системы "Навстар", а также фильтрацию побочных продуктов преобразования смесителя 12. Для этой цели в качестве полосового фильтра 13 используется фильтр с аппроксимацией Кауэра 4 порядка.For this purpose, a band-pass filter 10, implemented on volumetric dielectric resonators, provides the following characteristics: center frequency f 0 = 1575.1 MHz, Δf (at the level of
В дальнейшем полезный сигнал усиливается с помощью УПЧ 14 и поступает на первый вход смесителя 15, на второй вход которого со второго выхода ФСОЧ1 22 поступает частота гетеродина, равная 140 МГц. На выходе смесителя 15 образуется спектр сигналов НС системы "Навстар" в диапазоне 34,4-36,4 МГц, который проходит через полосовой фильтр 16, где отфильтровываются побочные продукты преобразования смесителя 15 (полезный сигнал в диапазоне 34,4-36,4 МГц проходит через указанный фильтр практически без потерь). С выхода блока 16 полезный преобразованный сигнал поступает на первый вход смесителя 17, на второй вход которого приходит опорный сигнал с ФСОЧ1 22, равный fг=31,1 МГц. На выходе смесителя 17 образуется полезный сигнал в диапазоне низких частот, равном 3,3-5,3 МГц, который поступает на фильтр нижних частот 18 с частотой среза fc=5,3 МГц, с выхода которого отфильтрованный сигнал проходит на вход усилителя 19 промежуточной частоты, который служит для дальнейшего усиления сигналов НС системы "Навстар". Для обеспечения постоянства коэффициента усиления сигнала в заданных пределах используется блок 21 автоматической регулировки усиления, который охватывает усилители промежуточной частоты 14 и 19.Subsequently, the useful signal is amplified by the amplifier 14 and fed to the first input of the mixer 15, the second input of which from the second output of FSOCH1 22 receives the local oscillator frequency equal to 140 MHz. At the output of mixer 15, a spectrum of signals of the NS system of the Navstar is formed in the range 34.4-36.4 MHz, which passes through a band-pass filter 16, where the by-products of the conversion of mixer 15 are filtered out (useful signal in the range 34.4-36.4 MHz passes through the specified filter with almost no loss). From the output of block 16, the useful converted signal is fed to the first input of the mixer 17, to the second input of which a reference signal with FSOCH1 22 equal to f g = 31.1 MHz comes. The output of the mixer 17 produces a useful signal in the low frequency range of 3.3-5.3 MHz, which is fed to the low-pass filter 18 with a cutoff frequency f c = 5.3 MHz, from the output of which the filtered signal passes to the input of the amplifier 19 intermediate frequency, which serves to further enhance the signals of the NS system "Navstar". To ensure the constancy of the signal gain within specified limits, an automatic gain control unit 21 is used, which covers the intermediate frequency amplifiers 14 and 19.
С прямого и инверсного выходов усилителя 19 промежуточной частоты преобразованный и усиленный сигнал поступает на первый и второй информационные входы АЦП 20. После аналого-цифрового преобразования на выходах I1 и I2 АЦП 20, которые служат первыми информационными выходами заявляемого приемника, образуются цифровые выборки преобразованного входного сигнала НС системы GPS "Навстар". From the direct and inverse outputs of the intermediate frequency amplifier 19, the converted and amplified signal is fed to the first and second information inputs of the ADC 20. After analog-to-digital conversion at the outputs I1 and I2 of the ADC 20, which serve as the first information outputs of the claimed receiver, digital samples of the converted input signal are formed NS GPS system "Navstar".
Во втором информационном канале обработка сигналов осуществляется следующим образом. С выхода МШУ 8 сигнал с шириной полосы 1574,1-1617 МГц поступает на вход полосового фильтра 11, назначение которого - формирование спектра рабочих частот канала приема и обработки сигналов системы "Глонасс", работающих по ПТ коду с шириной полосы 1602-1617 МГц. Для решения этой задачи полосовой фильтр 11, реализованный на объемных диэлектрических резонаторах, обеспечивает следующие технические характеристики: центральная частота f0=1608,5 МГц, Δf (по уровню 3 дБ)=1602-1617 МГц, гарантированное ослабление на частоте 1590 МГц равно 30 дБ, а на частоте 1625 МГц - 35 дБ.In the second information channel, the signal processing is as follows. From the LNA 8 output, a signal with a bandwidth of 1574.1-1617 MHz is fed to the input of a band-
С выхода полосового фильтра 11 сигнал поступает на первый вход смесителя 25. С первого выхода ФСОЧ2 24 на второй вход смесителя 25 поступает сигнал частотой 1640 МГц. From the output of the band-
Таким образом, на выходе смесителя 25 образуется сигнал разностной частоты fпрl= fc-fг, занимающий спектр частот в диапазоне 23-38 МГц, который поступает на полосовой фильтр 26. С помощью полосового фильтра 26 заявляемое устройство производит дальнейшее формирование спектра рабочих частот НС системы "Глонасс", а также фильтрацию побочных продуктов преобразования смесителя 25. Для этой цели полосовой фильтр 26 реализован на основе аппроксимации Кауэра 4 порядка. В дальнейшем полезный сигнал усиливается при помощи УПЧ 27 и поступает на первый вход смесителя 28, на второй вход которого со второго выхода ФСОЧ2 24 поступает частота гетеродина, равная 45,5 МГц. На выходе смесителя 28 образуется спектр сигналов НС системы "Глонасс" в диапазоне 7,5-22,5 МГц, который проходит через фильтр нижних частот 29 с частотой среза fc=23 МГц, с выхода которого отфильтрованный сигнал проходит на вход усилителя 30 промежуточной частоты, который служит для дальнейшего усиления сигналов НС системы "Глонасс". Для обеспечения постоянства коэффициента усиления сигнала в заданных пределах используется блок 32 автоматической регулировки усиления, который охватывает усилители промежуточной частоты 27 и 30 соответственно (глубина регулировки блоков АРУ 21 и 32 составляет 25 дБ). С прямого и инверсного выходов усилителя 30 промежуточной частоты преобразованный и усиленный сигнал поступает на первый и второй информационные входы АЦП 31. На управляющий вход АЦП 31 с третьего выхода ФСОЧ2 24 поступает сигнал частотой 51,25 МГц. После аналого-цифрового преобразования на выходах I1 и I2 АЦП 31, которые служат вторыми информационными выходами заявляемого устройства, образуются цифровые выборки преобразованного входного сигнала НС системы "Глонасс".Thus, at the output of the mixer 25, a difference frequency signal f prl = f c -f g is formed , occupying the frequency spectrum in the range 23-38 MHz, which is fed to the bandpass filter 26. Using the bandpass filter 26, the inventive device further forms the spectrum of operating frequencies NS systems "Glonass", as well as filtering by-products of the conversion of the mixer 25. For this purpose, the band-pass filter 26 is implemented on the basis of the Cauer approximation of the 4th order. Subsequently, the useful signal is amplified using the IF amplifier 27 and is fed to the first input of the
Достоинством АЦП 20 и 31 является свойство адаптивности, т.е. пороговые уровни напряжения, с которыми сравниваются входные сигналы при оцифровке, не фиксированы, а формируются путем логического сложения по ИЛИ и интегрирования. Это свойство АЦП позволяет увеличить или уменьшить пороги сравнения в зависимости от спектральных свойств входного сигнала. Такая реализация существенно увеличивает помехозащищенность системы при воздействии гармонических (негауссовых) или сосредоточенных импульсных помех. The advantage of ADCs 20 and 31 is the adaptability property, i.e. the threshold voltage levels with which the input signals are compared during digitization are not fixed, but are formed by logical addition by OR and integration. This ADC property allows you to increase or decrease the comparison thresholds depending on the spectral properties of the input signal. Such an implementation significantly increases the noise immunity of the system when exposed to harmonic (non-Gaussian) or concentrated impulse noise.
Для обеспечения реализации требований стандарта ARING-743A к навигационной аппаратуре потребителей, устанавливаемой на гражданских самолетах и вертолетах, в части обеспечения контроля целостности космического сегмента и работоспособности НАП в заявляемое устройство введен блок калибратора 9, который работает следующим образом. Кольцо фазовой автоподстройки частоты, реализованное на основе фазового детектора 35, фильтра нижних частот 36, ГУН 37 и делителя 38, обеспечивает постоянную выдачу на первом и втором выходах делителя 38 сигналов частотой 1610 МГц (соответствует частоте, входящей в рабочую полосу НС системы "Глонасс") и 1575 МГц (входит в рабочий спектр сигналов навигационных спутников системы GPS "Навстар"). Заметим, что на первый вход фазового детектора 35 непрерывно подается входной сигнал частотой 10 МГц с выхода опорного термостатированного генератора 23. Сигнал частотой 1610 МГц поступает на первый вход фазового модулятора 33, а сигнал частотой 1575 МГц поступает на первый вход фазового модулятора 34. В i-ый момент времени, когда НАП, установленной на борту гражданского самолета или вертолета, необходимо провести контроль приемно-усилительного тракта либо осуществить проверку целостности работы НС систем GPS "Навстар" или "Глонасс", центральный процессор навигационной аппаратуры потребителей дает указание сигнальному процессору на выдачу модулирующей псевдослучайной последовательности, которая с частотой 0,511 МГц (для канала "Глонасса") или 1,023 МГц (для канала GPS "Навстар") поступает на вход управления 2 или вход управления 3 приемника соответственно (фиг.1 и фиг.2). To ensure the implementation of the requirements of the ARING-743A standard for consumer navigation equipment installed on civilian planes and helicopters, in terms of ensuring the integrity of the space segment and the performance of NAPs, a
Выбор канала приемника, который подлежит проверке, осуществляется программно-математическим обеспечением НАП. Таким образом, на выходе фазового модулятора 33 или 34 образуется фазомодулированная несущая частотой 1610 или 1575 МГц соответственно. В дальнейшем эти сигналы поступают на вход аттенюатора 39, на выходе которого обеспечивается фиксированный уровень мощности сигнала, гарантирующий приемно-усилительные тракты каналов НС систем "Глонасс" и GPS "Навстар" от самовозбуждения, а также позволяющий корректно выполнять процедуру их поиска в приемокорреляторе НАП (обычно его уровень мощности выбирается равным минус 125 дБ•Вт). Выходной калиброванный сигнал канала НС системы "Глонасс" или GPS "Навстар" (в зависимости от того, какой канал приема подлежит проверке в i-ый момент времени) поступает на выход ферритового вентиля 40 или ферритового вентиля 41 соответственно. Ферритовые вентили 40 и 41 служат для согласования волнового сопротивления выходных цепей блока калибратора 9 с волновым сопротивлением второго и третьего входов МШУ 8, к которым подключены выходы ферритовых вентилей 40 и 41 соответственно. The choice of the receiver channel, which is subject to verification, is carried out by the software-mathematical software of the NAP. Thus, at the output of the
По сравнению с устройством-прототипом [3] в заявляемом приемнике аппаратуры потребителей сигналов глобальных спутниковых радионавигационных систем достигнуты следующие преимущества:
1. Введение блока калибратора 9 позволяет осуществлять в любой момент времени контроль целостности и работоспособности приемно-усилительного тракта и информационных каналов НАП в целом, что соответствует требованиям стандарта АRING-743А и позволяет осуществлять установку и эксплуатацию заявляемого устройства в составе НАП, работающей на гражданских самолетах и вертолетах.Compared with the prototype device [3] in the inventive receiver of the apparatus of consumers of signals from global satellite radio navigation systems, the following advantages are achieved:
1. The introduction of the
2. Введение блока калибратора 9 позволяет осуществлять строгую оценку и учет в программно-математическом обеспечении НАП значения неравномерности группового времени запаздывания Δτ, что особенно важно для НС системы "Глонасс". Опыт работы с устройством-прототипом [3] показывает, что если неравномерность ГВЗ фильтров с линейными ФЧХ в тракте обработки сигналов НС системы "Глонасс" удается учесть расчетным путем, то при массовом производстве и старении НАП в процессе эксплуатации без блока 9 практически не удается строго учитывать суммарное время запаздывания распространения сигнала в приемнике, что существенно снижает точность определения вектора навигационных параметров в НАП (координат, скорости и времени). 2. The introduction of the
3. Введение двух независимо работающих антенн, переключаемых с помощью центрального процессора НАП, позволяет добиться существенного повышения надежности работы НАП, устанавливаемой на гражданских и спортивных самолетах, а также вертолетах (в случае повреждения или полного выхода из строя одной всегда есть возможность перехода на запасную антенну), во-вторых, при маневрах, обледенении и т.д. НАП получает возможность выбора варианта работающей в i-ый момент времени антенны, а также (если потребуется) отбраковки заведомо несостоятельных вариантов измерений. 3. The introduction of two independently working antennas switched using the central NAP processor allows achieving a significant increase in the reliability of the NAP installed on civil and sports airplanes, as well as helicopters (in case of damage or complete failure of one, it is always possible to switch to a spare antenna ), secondly, during maneuvers, icing, etc. The NAP gets the opportunity to choose the variant of the antenna working at the i-th moment of time, as well as (if necessary) to reject obviously false measurement options.
4. Отказ от наличия синфазной и квадратурной составляющих в каналах приема навигационных спутников системы "Глонасс" существенно повышает технологичность заявляемого устройства перед устройством-прототипом [3] при массовом производстве, снижает погрешность определения неравномерности ГВЗ (примерно на 20%), а также снижает примерно на треть аппаратурные затраты при технической реализации заявляемого устройства. 4. The rejection of the presence of in-phase and quadrature components in the reception channels of the navigation satellites of the Glonass system significantly increases the manufacturability of the claimed device in front of the prototype device [3] in mass production, reduces the error in determining the non-uniformity of the hot-wire factor (by about 20%), and also reduces approximately a third of hardware costs in the technical implementation of the claimed device.
Таким образом, все задачи, поставленные перед изобретением, выполнены. Thus, all the tasks posed before the invention are completed.
Источники информации
1. Raymond A. Eastwood "Anintegrated GPS/Glonass receiver". - "Navigation" (USA), 1990, 2, - pp.141-151.Sources of information
1. Raymond A. Eastwood "Anintegrated GPS / Glonass receiver". - "Navigation" (USA), 1990, 2, - pp. 141-151.
2. М.Н. Басюк, П.А. Осетров, В.Г. Сиренко, А.М. Смаглий. Приемник аппаратуры потребителей сигналов глобальных спутниковых радионавигационных систем. - Патент РФ 2067770. 2. M.N. Basyuk, P.A. Osetrov, V.G. Sirenko, A.M. Smaglius. The receiver of consumer equipment signals of global satellite radio navigation systems. - RF patent 2067770.
3. М. Н. Басюк, Э.И. Отоладзе, В.Ю. Садырин, А.М. Смаглий. Приемник аппаратуры потребителей сигналов глобальных спутниковых радионавигационных систем. - Патент РФ 2100821. 3. M.N. Basyuk, E.I. Otoladze, V.Yu. Sadyrin, A.M. Smaglius. The receiver of consumer equipment signals of global satellite radio navigation systems. - RF patent 2100821.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001132105/09A RU2195685C1 (en) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | Receiver in equipment of users of signals of global satellite radio navigation systems |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001132105/09A RU2195685C1 (en) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | Receiver in equipment of users of signals of global satellite radio navigation systems |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2195685C1 true RU2195685C1 (en) | 2002-12-27 |
Family
ID=20254492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001132105/09A RU2195685C1 (en) | 2001-11-29 | 2001-11-29 | Receiver in equipment of users of signals of global satellite radio navigation systems |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2195685C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2416102C2 (en) * | 2007-12-26 | 2011-04-10 | Закрытое акционерное общество "Конструкторское бюро навигационных систем" (ЗАО "КБ НАВИС") | Receiver for global navigation satellite system signal users |
| RU2435307C1 (en) * | 2010-05-25 | 2011-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (государственный технический университет) (МАИ) | Device to process of navigation signals of glonass, gps and galileo |
| RU2480907C1 (en) * | 2011-09-13 | 2013-04-27 | Учреждение Российской академии наук Институт прикладной астрономии РАН | Receiver of signals of satellite and radio-navigation glonass and navstar systems |
| RU2525853C2 (en) * | 2011-09-13 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ" | Reference work station for absolute precision calibration of delay of lettered frequency envelopes in glonass signal receiver |
| RU2649879C1 (en) * | 2017-06-23 | 2018-04-05 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт точных приборов" | Signal receiver of consumer equipment of global satellite navigation systems |
| EA039221B1 (en) * | 2018-11-07 | 2021-12-20 | Открытое акционерное общество "Межгосударственная Корпорация Развития" | RECEIVER |
| CN114384562A (en) * | 2021-12-31 | 2022-04-22 | 北京无线电计量测试研究所 | A calibration method, device and system for a GNSS signal acquisition and playback instrument |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0508621B1 (en) * | 1991-04-10 | 1997-06-11 | Ashtech Inc. | Global positioning system receiver digital processing technique |
| US5689271A (en) * | 1996-05-03 | 1997-11-18 | Trimble Navigation Limited | Method and apparatus for civilian receiver operation with P(Y) code in satellite positioning system receiver |
| RU2100821C1 (en) * | 1996-06-24 | 1997-12-27 | Научно-исследовательский институт "Научный центр" | Receiver for user equipment of global satellite navigation system |
| EP0501829B1 (en) * | 1991-02-28 | 1999-06-16 | Texas Instruments Incorporated | System and method for a digital navigation satellite receiver |
| RU2167431C2 (en) * | 1999-04-15 | 2001-05-20 | Закрытое акционерное общество "Фирма "КОТЛИН" | Receiver of signals of satellite radio navigation systems |
-
2001
- 2001-11-29 RU RU2001132105/09A patent/RU2195685C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0501829B1 (en) * | 1991-02-28 | 1999-06-16 | Texas Instruments Incorporated | System and method for a digital navigation satellite receiver |
| EP0508621B1 (en) * | 1991-04-10 | 1997-06-11 | Ashtech Inc. | Global positioning system receiver digital processing technique |
| US5689271A (en) * | 1996-05-03 | 1997-11-18 | Trimble Navigation Limited | Method and apparatus for civilian receiver operation with P(Y) code in satellite positioning system receiver |
| RU2100821C1 (en) * | 1996-06-24 | 1997-12-27 | Научно-исследовательский институт "Научный центр" | Receiver for user equipment of global satellite navigation system |
| RU2167431C2 (en) * | 1999-04-15 | 2001-05-20 | Закрытое акционерное общество "Фирма "КОТЛИН" | Receiver of signals of satellite radio navigation systems |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2416102C2 (en) * | 2007-12-26 | 2011-04-10 | Закрытое акционерное общество "Конструкторское бюро навигационных систем" (ЗАО "КБ НАВИС") | Receiver for global navigation satellite system signal users |
| RU2435307C1 (en) * | 2010-05-25 | 2011-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (государственный технический университет) (МАИ) | Device to process of navigation signals of glonass, gps and galileo |
| RU2480907C1 (en) * | 2011-09-13 | 2013-04-27 | Учреждение Российской академии наук Институт прикладной астрономии РАН | Receiver of signals of satellite and radio-navigation glonass and navstar systems |
| RU2525853C2 (en) * | 2011-09-13 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ" | Reference work station for absolute precision calibration of delay of lettered frequency envelopes in glonass signal receiver |
| RU2649879C1 (en) * | 2017-06-23 | 2018-04-05 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт точных приборов" | Signal receiver of consumer equipment of global satellite navigation systems |
| EA039221B1 (en) * | 2018-11-07 | 2021-12-20 | Открытое акционерное общество "Межгосударственная Корпорация Развития" | RECEIVER |
| CN114384562A (en) * | 2021-12-31 | 2022-04-22 | 北京无线电计量测试研究所 | A calibration method, device and system for a GNSS signal acquisition and playback instrument |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ma et al. | A CMOS 76–81-GHz 2-TX 3-RX FMCW radar transceiver based on mixed-mode PLL chirp generator | |
| US10101461B2 (en) | Radio frequency circuit structure for implementing function of converting GNSS satellite signal into baseband signal | |
| Hentschel | The six-port as a communications receiver | |
| US6998908B1 (en) | Adaptive interference cancellation receiving system using synthesizer phase accumulation | |
| US8593330B2 (en) | Multichannel, multimode, multifunction L-band radio transceiver | |
| CN107015206B (en) | Adaptive antenna interference detection system and method | |
| RU2451373C1 (en) | Active phased array | |
| US20120200453A1 (en) | Method and Device for Supplying a Reflection Signal | |
| Hegarty et al. | An overview of the effects of out-of-band interference on GNSS receivers | |
| EP1949127B1 (en) | Satellite navigation receiver signal processing architecture | |
| US20090115659A1 (en) | Receiver device for satellite positioning system | |
| EP0519015A1 (en) | Offset frequency converter for phase/amplitude data measurement receivers | |
| CA2699617A1 (en) | Multifrequency receiver intended for satellite location | |
| CN106788506B (en) | A kind of broadband integration reconnaissance receiver and its working method | |
| RU2195685C1 (en) | Receiver in equipment of users of signals of global satellite radio navigation systems | |
| RU2100821C1 (en) | Receiver for user equipment of global satellite navigation system | |
| CN113037307B (en) | Satellite receiver chip and satellite receiver system | |
| RU2067770C1 (en) | User set receiver for signals from global satellite navigation systems | |
| RU2097919C1 (en) | Microwave receiver of signals from satellite navigation systems | |
| US10516426B1 (en) | Systems and methods for wideband image-rejecting receivers | |
| Burns et al. | A real-time correction technique for transionospheric ranging error | |
| RU172567U1 (en) | Multichannel microwave receiving path with noise automatic gain control of signals from a radar station of an unmanned aerial vehicle | |
| Barrak et al. | Design of a multi-channel and reconfigurable RF sampling GNSS receiver | |
| Xu et al. | Six‐port digital receivers (SPDRs): A new design approach | |
| Norheim-Naess et al. | Dvb-t passive radar experimental comparisons of a custom made passive radar receiver, rfsoc and a software defined radio |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20041130 |