Устройство приема сигналов спутниковых радионавигационных систем

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована в аппаратуре радионавигации по сигналам спутниковых радионавигационных систем (СРНС) ГЛОНАСС и GPS. Технический результат полезной модели - устройство приема сигналов спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS со встроенной системой контроля его работоспособности. Указанный технический результат достигается за счет введения в конструкцию устройства сумматора, синтезатора частот и усилителя, обеспечивающих возможность формирования тестового сигнала и его передачу на вход устройства.

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована в аппаратуре радионавигации по сигналам спутниковых радионавигационных систем (СРНС) ГЛОНАСС и GPS.

Известны одноканальные устройства приема, выполненные по супергетеродинной схеме с двойным преобразованием частоты (см. например ЕР 0523938, US 5606736), содержащие два последовательно соединенных преобразователя частоты, каждый из который включает свой смеситель и свой фильтр-усилитель, причем опорные входы смесителей подключены соответствующим выходам формирователя сигналов гетеродинных частот. В данных устройствах при помощи внешнего управляющего сигнала, подаваемого на управляемый делитель частоты в кольце автоподстройки управляемого генератора, осуществляется перестройка частот гетеродинных сигналов, получаемых путем деления выходного сигнала генератора, тем самым реализуется переключаемый режим преобразования сигналов СРНС ГЛОНАСС или GPS.

Общим недостатком данных устройств является невозможность одновременного (параллельного) преобразования сигналов СРНС, что исключает возможность работы навигационной аппаратуры одновременно по сигналам двух систем ГЛОНАСС и GPS или альтернативную работу по сигналам одной из систем ГЛОНАСС или GPS в зависимости помеховой обстановки в частотной полосе сигналов одной из систем ГЛОНАСС или GPS.

Указанного недостатка лишены схемы и устройства частотного преобразования сигналов глобальных СРНС ГЛОНАСС и GPS, в которых обеспечивается возможность одновременного (параллельного) преобразования сигналов систем ГЛОНАСС и GPS (см. например Патент РФ 2146378 фиг.3, Патент РФ 2178894 фиг.4, Патент РФ 2145422).

Данные устройства приема имеют общий для сигналов ГЛОНАСС и GPS канал первого преобразования частоты и два индивидуальных канала второго преобразования частоты сигналов GPS и ГЛОНАСС. Канал первого преобразования частоты сигналов ГЛОНАСС и GPS (группового сигнала ГЛОНАСС и GPS) содержит входной фильтр и первый смеситель. Канал второго преобразования сигналов GPS содержит фильтр первой промежуточной частоты сигналов GPS, второй смеситель с фильтром второй промежуточной частоты сигналов GPS и первый квантователь сигнала по уровню. Канал второго преобразования сигналов ГЛОНАСС содержит фильтр первой промежуточной частоты сигналов ГЛОНАСС, третий смеситель с фильтром второй промежуточной частоты сигналов ГЛОНАСС и второй квантователь сигнала по уровню. Опорные входы первого, второго и третьего смесителей подключены к соответствующим выходам формирователя сигналов тактовой и гетеродинных частот, который синтезирует сигналы трех гетеродинных частот (первой гетеродинной частоты для первого частотного преобразования группового сигнала ГЛОНАСС и GPS, второй гетеродинной частоты для второго частотного преобразования сигналов GPS и третьей гетеродинной частоты для второго частотного преобразования сигналов ГЛОНАСС), а также сигнал тактовой частоты, который задает частоту дискретизации по времени при осуществлении последующей цифровой обработки сигналов в многоканальном цифровом корреляторе и навигационном процессоре.

Недостатком данных устройств является отсутствие возможности контроля работоспособности приемно-усилительного тракта СРНС ГЛОНАСС и GPS. Наиболее близким к заявляемому является устройство по патенту РФ 2145422, которое выбрано в качестве прототипа.

Целью полезной модели является решение задачи автоматизированного контроля работоспособности приемо-усилительного тракта устройства приема сигналов глобальных СРНС-ГЛОНАСС и GPS.

Указанная задача решается тем, что в устройство приема сигналов спутниковых радионавигационных систем, содержащее входной блок, блок первого преобразования частоты сигналов, первый и второй каналы второго преобразования частоты сигналов, выходы которого являются первым и вторым выходами устройства приема сигналов спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS соответственно, а также формирователь сигналов тактовой и гетеродинных частот, при этом блок первого преобразования частоты сигналов содержит последовательно соединенные входной усилитель, вход которого соединен с выходом входного блока, смеситель, опорный вход которого соединен с первым выходом формирователя сигналов тактовой и гетеродинных частот, и усилитель промежуточной частоты, выход которого подключен к входам первого и второго каналов второго преобразования частоты, каждый из которых содержит последовательно соединенные первый фильтр, вход которого является входом канала, смеситель, второй фильтр и аналого-цифровой преобразователь, выход которого является выходом канала, при этом опорный вход смесителя и второй вход аналого-цифрового преобразователя первого канала соединены со вторым и четвертым выходом формирователя сигналов тактовой и гетеродинных частот соответственно, опорный вход смесителя и второй вход аналого-цифрового преобразователя второго канала соединены с третьим и четвертым выходом формирователя сигналов тактовой и гетеродинных частот, вход которого соединен с выходом опорного генератора,

дополнительно введены сумматор, синтезатор частот и усилитель, причем первый вход сумматора является сигнальным входом устройства, выход сумматора подключен ко входу входного блока, а второй вход сумматора к выходу усилителя, первый вход усилителя подключен к выходу синтезатора частот, второй вход усилителя является входом управления уровнем тестового сигнала, первый вход синтезатора частот подключен к опорному генератору, а второй вход является входом управления частотой тестового сигнала, при этом частота тестового сигнала задана исходя из условий ее прохождения в полосе пропускания соответствующего тракта преобразования частоты и не совпадения ее значения с частотами CPHG

Функциональная схема предлагаемого устройства приема представлена на фиг 1. Заявляемое устройство содержит сумматор (СУМ) 1, первый вход которого является сигнальным входом устройства, к выходу сумматора подключен входной блок (ВБ) 2, к выходу которого подключен блок первого преобразования частоты сигналов 3, содержащий последовательно соединенные входной усилитель (ВУ) 4, смеситель 5 (СМ1) и усилитель промежуточной частоты 6 (УПЧ), первый 7 и второй каналы 8 второго преобразования частоты сигналов, выходы которых являются первым и вторым выходами устройства сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS соответственно, формирователь сигналов тактовой и гетеродинных частот (ФЧ) 10, опорный генератор (ОГ) 9, усилитель с управляемым коэффициентом усиления (У) 19 и управляемый синтезатор частот (СЧ) 20.

Канал 7 второго преобразования частоты содержит последовательно соединенные первый фильтр (Ф11) 11, смеситель (СМ12) 12, второй фильтр (Ф12) 13 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП1) 14, выход которого является выходом канала 7. Канал 8 второго преобразования частоты содержит последовательно соединенные первый фильтр (Ф21) 15, смеситель (СМ22) 16, второй фильтр (Ф22) 17 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП2) 18, выход которого является выходом канала 8. Вход формирователя сигналов тактовой и гетеродинных частот 10 подключен к выходу опорного генератора 9, первый выход формирователя 10 подключен к опорному входу смесителя 5, второй выход формирователя 10 подключен к опорному входу смесителя 12, третий выход формирователя 10 подключен к опорному входу смесителя 12, четвертый выход формирователя 10 подключен ко второму входу АЦП 14 и 18. Первый вход синтезатора частот 20 подключен к выходу опорного генератора 9, второй вход является управляющим, выход синтезатора частот 20 подключен к первому входу усилителя 19, второй вход которого является управляющим, выход усилителя 19 подключен ко второму входу сумматора 1.

Устройство работает следующим образом. Сигнал, формируемый синтезатором частот 20, поступает на усилитель 19 с программируемым коэффициентом усиления, который обеспечивает формирование требуемого уровня тестового сигнала. Частота тестового сигнал задается при помощи управляющего входа синтезатора частот 20, например, при помощи навигационного процессора. Тестовый сигнал с выхода усилителя 19 подается на второй вход сумматора 1, где он суммируется с сигналами СРНС ГЛОНАСС или GPS, поступающими с внешней антенны на первый вход сумматора 1.

Во входном блоке 2 осуществляется предварительная фильтрация принимаемых сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS. В блоке первого преобразования 3 осуществляется перенос группового спектра сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS на первую промежуточную частоту, их фильтрация и усиление. В канале 7 осуществляется фильтрация от внеполосных помех и перенос группового спектра сигналов СРНС ГЛОНАСС на вторую промежуточную частоту с их последующей оцифровкой в аналого-цифровом преобразователе 14 с интервалом дискретизации по времени; определяемым сигналом тактовой частоты. Аналогичным образом в канале 8 осуществляется фильтрация от внеполосных помех и перенос спектра сигналов СРНС GPS на вторую промежуточную частоту с их последующей оцифровкой в аналого-цифровом преобразователе 18 с интервалом дискретизации по времени, определяемым сигналом тактовой частоты. Оцифрованные сигналы в дальнейшем могут быть обработаны в многоканальном цифровом корреляторе и/или навигационном процессоре.

Блок формирования сигналов тактовой и гетеродинных частот обеспечивает формирование сигнала общей первой гетеродинной частоты для блока первого преобразования частоты 3, сигнала второй гетеродинной частоты для канала второго преобразования частоты 7 сигналов ГЛОНАСС, сигнала второй гетеродинной частоты для канала второго преобразования частоты 8 сигналов GPS и сигнала тактовой частоты необходимой для работы аналого-цифровых преобразователей 14 и 18.

Частота тестового сигнала задается таким образом, чтобы ее значение не совпадало с частотами СРНС, но при этом она попадала в полосу пропускания соответствующего тракта преобразования частоты, например 1610 МГц для ГЛОНАСС или 1577 МГц для GPS. По наличию тестового сигнала на априорно известной частоте на выходах ГЛОНАСС или GPS устройства, с учетом преобразования частоты в каналах 3 и 7 или 3 и 8 соответственно, судят о работоспособности приемно-усилительного тракта заявляемого устройства.

Все функциональные узлы устройства являются широко известными из уровня техники, и могут быть выполнены в соответствии с устройством прототипом. Синтезатор частот 20 может быть выполнен, например, по схеме управляемого генератора с частотно-фазовой автоподстройкой частоты относительно частоты сигнала сравнения, формируемого из сигнала внешнего опорного генератора 9, например на микросхеме РЕ9763 или РЕ9601.

Реализация данного технического решения позволит создать устройство приема сигналов спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS со встроенной системой контроля его работоспособности.

Устройство приема сигналов спутниковых радионавигационных систем, содержащее входной блок, блок первого преобразования частоты сигналов, первый и второй каналы второго преобразования частоты сигналов, выходы которого являются первым и вторым выходами устройства приема сигналов спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS соответственно, а также формирователь сигналов тактовой и гетеродинных частот, при этом блок первого преобразования частоты сигналов содержит последовательно соединенные входной усилитель, вход которого соединен с выходом входного блока, смеситель, опорный вход которого соединен с первым выходом формирователя сигналов тактовой и гетеродинных частот, и усилитель промежуточной частоты, выход которого подключен к входам первого и второго каналов второго преобразования частоты, каждый из которых содержит последовательно соединенные первый фильтр, вход которого является входом канала, смеситель, второй фильтр и аналого-цифровой преобразователь, выход которого является выходом канала, при этом опорный вход смесителя и второй вход аналого-цифрового преобразователя первого канала соединены со вторым и четвертым выходом формирователя сигналов тактовой и гетеродинных частот соответственно, опорный вход смесителя и второй вход аналого-цифрового преобразователя второго канала соединены с третьим и четвертым выходом формирователя сигналов тактовой и гетеродинных частот, вход которого соединен с выходом опорного генератора, отличающееся тем, что в его состав дополнительно введены сумматор, синтезатор частот и усилитель, причем первый вход сумматора является сигнальным входом устройства, выход сумматора подключен ко входу входного блока, а второй вход сумматора к выходу усилителя, первый вход усилителя подключен к выходу синтезатора частот, второй вход усилителя является входом управления уровнем тестового сигнала, первый вход синтезатора частот подключен к опорному генератору, а второй вход является входом управления частотой тестового сигнала, при этом частота тестового сигнала задана исходя из условий ее прохождения в полосе пропускания соответствующего тракта преобразования частоты и несовпадения ее значения с частотами СРНС.