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确保用户终端接收灵敏度的关键部件

确保用户终端接收灵敏度的关键部件

点击数:7263 次   录入时间:03-04 11:52:16   整理:http://www.55dianzi.com   电工基础

我国自主研制和建设的第一代卫星导航定位系统。它主要由空间段、地面段和用户段三大部分组成。其业务覆盖区为我国本土及周边地区,包括靠近我国沿海的广大海域。系统的空间段由东、西分布的两颗地球同步卫星组成,其有效载荷对地面段和用户段设备发射的业务信号进行转发。地面段由位于北京的控制中心和分布在全国各地的各类标校站组成,完成卫星精密定轨、时间基准的建立、出站信号的发送与入站信号的接收、用户位置解算及通信电文转发等一系列业务。用户段由数量众多的各类用户终端组成,完成用户位置的获取、通信电文的收发和授时等功能。系统采用直接序列扩频技术,通过出、入站无线链路,实现精密测距和导航电文的多址传输。

  天线单元(ATU)由发射天线、高功率放大器(HPA)、接收天线、前置低噪声放大器(LNA)等部件组成,接收部分接收卫星广播的S波段出站信号,发射部分发射用户终端发出的L波段入站信号。信号处理单元(SPU)分为模拟信号处理和数字信号处理两部分。

  模拟信号处理部分主要由上变频器(U/C)、下变频器(D/C)和频率综合器等部件组成。下变频器的作用是将S波段射频信号下变为零中频信号,上变频器则将基带信号调制并上变至L波段射频信号。

  模数转换器(A/D)将零中频信号按设定的采样率变换为数字信号,用于后续的数字信号处理。

  数字信号处理完成接收信号和发射信号的处理。接收链完成出站信号的捕获、跟踪、解扩、载波恢复、解调、维特比译码、双通道时差测量,向发射链提供出站帧标志和伪码定时,为发射链的相关发送入站信号提供同步基准。发射链完成信息编码、入站帧格式形成、伪码扩频,输出基带入站信号。

  为了简化驱动程序,方便用户进行二次开发,在数字信号处理后,通过PCI桥接单元,完成数字信号处理部分与PCI总线的通信。PCI桥接单元包括PCI总线控制器、控制逻辑和双口RAM.

  用户终端的基本工作原理为:由北斗一号卫星发播的S波段出站信号首先到达用户终端的天线,用户终端将所收集到的微弱信号进行前置低噪声放大、下变频,输出两路互相正交的零中频信号,经A/D变换后进行数字信号处理。处理时按照码分的原则对各个波束的信号进行搜索,测量各通道的信号电平,根据使用要求确定当前的工作模式(双收单发或单收双发)。工作模式确定后,则对指定的波束进行捕获、跟踪、解扩、译码、时差测量。最后由MCU对获得的各种信息进行处理,然后按一定的格式写入双口,上位机可以以中断或查询的方式读取信息。

  当需要进行定位或发送电文时,上位机将相应信息写入双口,控制逻辑产生中断,通知MCU将其生成相应的电文,按规定的格式形成基带入站信号,经调制、上变频和功率放大,由发射天线发射给卫星。

  紧急定位命令可以人工或自动两种方式发布。

  在人工方式下,操作者通过上位机向MCU发命令启动;自动方式下,则MCU按指定的周期自动产生紧急定位申请,周期地启动定位过程,获得定位信息。

  天线单元实际上由发射和接收两个独立的部分组合而成。天线单元的接收部分由S波段接收天线、前置带通滤波器、低噪声放大器和隔离器等部件组成。

  为了保证接收灵敏度,接收天线和低噪声放大器做成一体,使得天线与放大器之间无须通过电缆连接,大大降低馈线损耗,从而确保整机的接收G/T值。

  前置滤波器是个带通预选滤波器,其作用是选择需要接收的信号和阻抗匹配。该滤波器能抑制杜祖升:基于PCI总线的北斗导航定位用户终端带外的杂波,特别在L波段的发射频点有一个陷波点,使得本机的发射信号窜入接收天线后能得到有效的抑制,以免堵塞后面的低噪声放大器。

  低噪声放大器是确保用户终端接收灵敏度的关键部件,它由多级放大器组成,其第一级采用噪声系数低的场效应放大器,确保放大器的增益和噪声系数达到指标要求。

  低噪声放大器的输出通过射频连接器送往信号处理单元(SPU)处理,而它所需的直流电源由SPU通过该连接器馈送。隔离器的作用就是把直流电源和放大器输出的射频信号分离。

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