Микромодуль для частотного преобразования сигналов спутниковых радионавигационных систем

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемниках сигналов спутниковых радионавигационных систем (СРНС). Достигаемый технический результат - создание перенастраиваемого микромодуля, обеспечивающего возможность одновременного преобразования сигналов стандартной точности двух систем в диапазонах частот. Микромодуль содержит группу элементов канала первого преобразования частоты сигналов, группу элементов первого канала второго преобразования частоты сигналов, группу элементов формирователя сигналов тактовой и гетеродинных частот и группу элементов второго канала второго преобразования частоты сигналов. 4 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемниках сигналов спутниковых радионавигационных систем (СРНС), осуществляющих одновременный прием сигналов СРНС ГЛОНАСС (Россия) и GPS (США).

Как известно (см., например, [1] - “Бортовые устройства спутниковой радионавигации” / И.В.Кудрявцев, И.Н.Мищенко, А.И.Волынкин и др.// М., Транспорт, 1988, с.13-15, [2] - “Сетевые спутниковые радионавигационные системы”/ B.C.Шебшаевич, П.П.Дмитриев, Н.В.Иванцевич и др. // М., Радио и связь, 1993, с.35), сигналы СРНС GPS передаются в двух частотных диапазонах - в диапазоне L1 (несущая частота 1575,42 МГц) и в диапазоне L2 (несущая частота 1227,6 МГц). Эти сигналы модулированы по фазе “С/А” и “Р” кодами - кодами “стандартной” и “высокой” точности. При этом “С/А” код формируется по закону псевдослучайной последовательности (ПСП) с периодом 1 мс и тактовой частотой 1,023 МГц, а “Р” код формируется по закону ПСП с периодом около 7 суток и тактовой частотой 10,23 МГц. Частотная полоса сигналов СРНС GPS в диапазоне L1 (определенная по четырем нулям спектра в условиях модуляции “С/А” кодом) составляет 1571,328-1579,512 МГц, а в диапазоне L2 - 1223,508-1231,692 МГц. Для идентификации сигналов, излучаемых различными навигационными искусственными спутниками Земли (НИСЗ), СРНС GPS используется кодовое разделение сигналов.

В отличие от СРНС GPS в СРНС ГЛОНАСС, см., например, [2, стр.28-30], принято частотное разделение сигналов, излучаемых различными НИСЗ. При этом сигналы различных НИСЗ СРНС ГЛОНАСС идентифицируются по значению номинала несущей (литерной) частоты, лежащей в отведенном диапазоне частот. Для литерных частот предусмотрены два (j=1, 2) частотных диапазона F1 и F2. Номиналы литерных частот формируются по правилу:

f_j,i=f_j,0+iΔf_j,

где f_j,i - номиналы литерных частот;

f_j,0 - нулевая литерная частота;

i - номера литеров в каждом из диапазонов;

Δf_j - интервал между литерными частотами.

Для частот диапазона F1 (вблизи 1600 МГц) – f_1,0=1602 МГц, Δf₁=0,5625 МГц. Для частот диапазона F2 (вблизи 1240 МГц) – f_2,0=1246 МГц, Δf₂=0,4375 МГц. Распределение литерных частот среди НИСЗ СРНС ГЛОНАСС задается альманахом, передаваемым в кадре служебной информации.

Как и в СРНС GPS сигналы, излучаемые НИСЗ СРНС ГЛОНАСС, промодулированы кодами ПСП двух типов - “СТ” кодом (“стандартной” точности) с тактовой частотой 0,511 МГц и “ВТ” кодом (“высокой” точности) с тактовой частотой 5,11 МГц. В рассматриваемом случае частотные полосы сигналов СРНС ГЛОНАСС, определенные по четырем нулям спектра при модуляции “СТ” кодом, занимают на оси частот следующие полосы - в диапазоне F1 для номеров литер от i=-7 до i=6 - полосу частот 1596,0185÷1606,294 МГц, в диапазоне F2 для номеров литер от i=-7 до i=6 - полосу частот 1240,8935÷1249,794 МГц, в диапазоне F1 для номеров литер от i=-7 до i=12 - полосу частот 1596,5295÷1610,794 МГц.

Несмотря на различия между обеими системами, обусловленные частотным разделением сигналов в СРНС ГЛОНАСС и кодовым разделением сигналов в СРНС GPS, их близость по баллистическому построению орбитальной группировки НИСЗ и используемому частотному диапазону позволяет проектировать интегрированную, работающую по сигналам обеих систем, навигационную аппаратуру для потребителей. Достигаемый при этом результат состоит в повышении надежности, достоверности и точности определения местоположения, что обеспечивается, в частности, за счет возможности выбора рабочих созвездий НИСЗ с наилучшими значениями геометрических факторов [2, с.160]. Данное интегрирование может осуществляться как на конечном этапе цифровой обработки сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS с получением интегрированной навигационной информации, так и на начальном этапе их аналоговой обработки, т.е. на этапе частотного преобразования сигналов в диапазон, используемый при последующей цифровой обработке. Второй случай является предметом рассмотрения в настоящей заявке.

Частотное преобразование сигналов в приемниках сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS обычно осуществляется по супергетеродинной схеме с двойным преобразованием частоты.

Например, в [3] - ЕР №0523938, H 03 D 7/16, G 01 S 5/14, 20.01.1993 (Fig.1, 2), [4] - US №5606736, Н 04 В 1/26, 25.02.1997 (Fig.1, 2), [5] - US №5832375, Н 04 В 1/26, 03.11.1998 (Fig.1, 2) представлены варианты одноканальных схем частотного преобразования сигналов ГЛОНАСС/GPS. Эти схемы содержат два последовательно соединенных преобразователя частоты, каждый из которых включает свой смеситель и свой фильтр-усилитель, причем опорные входы смесителей подключены к соответствующим выходам формирователя сигналов гетеродинных частот. В этих схемах реализуется переключаемый режим преобразования сигналов СРНС ГЛОНАСС или GPS - за счет соответствующего изменения частот гетеродинных сигналов. Для этого формирователь сигналов гетеродинных частот выполнен по схеме управляемого генератора с частотно-фазовой автоподстройкой частоты относительно частоты сигнала сравнения, формируемого из сигнала внешнего опорного генератора, и содержит в контуре автоподстройки частоты управляемый делитель частоты (делитель частоты с перестраиваемым коэффициентом деления). Устанавливая с помощью внешнего управляющего сигнала определенный коэффициент деления в управляемом делителе частоты и, следовательно, в кольце автоподстройки управляемого генератора, обеспечивают получение на выходе управляемого генератора сигнала с частотой, соответствующей частоте сигнала сравнения (частоте сравнения) с учетом установленного коэффициента деления. Из этого сигнала далее формируются (путем деления частоты) необходимые гетеродинные сигналы. Между собой представленные в [3], [4], [5] схемы частотного преобразования сигналов ГЛОНАСС/GPS различаются номиналами гетеродинных частот, номиналами частот опорного генератора, построением схем деления частоты, выбором значений частот сравнения и значений коэффициентов деления у управляемых делителей частоты. Общей особенностью этих схем является невозможность одновременного (параллельного) преобразования сигналов обеих систем.

Известны, см., например, [6] - RU №2146378, G 01 S 5/14, 10.03.2000, фиг.3, [7] - RU №2178894, G 01 S 5/14, 27.01.2002, фиг.4, двухканальные схемы частотного преобразования сигналов в приемниках сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS, обеспечивающие одновременное (параллельное) преобразование сигналов обеих систем. Эти схемы имеют общий канал первого преобразования частоты сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS и подключенные к его выходу два раздельных канала второго преобразования частоты сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS. Общий канал содержит первый преобразователь частоты, выполненный на основе первого смесителя. Каждый из раздельных каналов содержит свой фильтр первой промежуточной частоты, свой смеситель с фильтром второй промежуточной частоты и свой аналого-цифровой преобразователь. Опорные входы всех смесителей подключены к соответствующим выходам формирователя сигналов тактовой и гетеродинных частот, выполненного на основе управляемого генератора с частотно-фазовой автоподстройкой частоты относительно частоты сигнала сравнения, формируемого из сигнала опорного генератора. При этом частота выходного сигнала управляемого генератора определяется коэффициентом деления в кольце частотно-фазовой автоподстройки, который, в свою очередь, определяется коэффициентами деления делителей частоты, включенных в это кольцо. Выходной сигнал управляемого генератора используется для формирования из него (путем деления частоты) тактового и гетеродинных сигналов.

В рассматриваемых двухканальных схемах частотного преобразования сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPC выбор конкретного варианта схемы формирования сигналов тактовой и гетеродинных частот (т.е. выбор частоты сравнения и частоты выходного сигнала опорного генератора, выбор номиналов гетеродинных частот, выбор схемы деления частоты выходного сигнала управляемого генератора и значений коэффициентов деления делителей частоты) представляет собой многовариантную и не формализуемую задачу, которая решается в каждом конкретном случае исходя из требований по формированию определенного “частотного плана” (распределения частотных полос в процессе частотного преобразования сигналов) с учетом условий и особенностей последующей цифровой обработки сигналов, а также требований к элементной базе и особенностей конструирования. В настоящей заявке эта задача решается применительно к микромодулю, предназначенному для применения в составе двухканальных схем частотного преобразования сигналов в приемниках сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS.

Применение микромодулей в составе схем частотного преобразования сигналов в приемниках сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS является перспективным направлением по их миниатюризации, позволяющим уменьшить габариты аналоговой части, например, по сравнению с известными конструкциями приемников сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS, представленными в [8] - RU №2172080, Н 05 К 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, 10.08.2001, [9] - RU №2182408, Н 05 К 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, 10.05.2002, [10] - RU №2188522, Н 05 К 1/14, Н 01 Р 11/00, 27.08.2002, [11] - US №6437991, Н 05 К 1/14, 20.08.2002, где схемы частотного преобразования сигналов СРНС выполнены на дискретных электрорадиолементах и стандартных микросхемах.

Типичный пример функциональной схемы микромодуля, применяемого в схемах частотного преобразования приемников сигналов СРНС GPS частотного диапазона L1, представлен в [12] - US №5148452, H 03 D 3/02, H 04 L 27/06, 15.09.1992 (Fig.2), [13] - US №5175557, G 01 S 5/02, Н 04 В 7/185, Н 04 В 15/00, 29.12.1992 (Fig.2), [14] - US №5192957, Н 04 В 7/185, G 01 S 5/02, 09.03.1993 (Fig.2). Этот микромодуль (“RF integrated circuit”) содержит последовательно соединенные входной усилитель и первый смеситель, последовательно соединенные усилитель первой промежуточной частоты, второй смеситель и усилитель второй промежуточной частоты, а также элементы формирователя сигналов тактовых и гетеродинных частот - последовательно соединенные управляемый генератор, делитель частоты “на 40”, делитель частоты “на 2”, частотно-фазовый детектор и фильтр сигнала автоподстройки частоты управляемого генератора, служащий для формирования из выходного сигнала частотно-фазового детектора управляющего сигнала для управляемого генератора, а также буферный усилитель, подключенный к выходу делителя частоты “на 40”. Выход управляемого генератора образует выход сигнала первой гетеродинной частоты. Этот выход связан с опорным входом первого смесителя. Выход делителя частоты “на 40” образует выход сигнала второй гетеродинной частоты. Этот выход связан с опорным входом второго смесителя, а также через буферный усилитель - с выходным тактовым выводом микромодуля. Вход входного усилителя связан с входным сигнальным выводом микромодуля. Выход первого смесителя и вход усилителя первой промежуточной частоты связаны с выводами микромодуля, предназначенными для подключения внешнего фильтра первой промежуточной частоты. Выход усилителя второй промежуточной частоты связан с выходным сигнальным выводом микромодуля, предназначенным для подключения внешнего фильтра второй промежуточной частоты. Выход фильтра сигнала автоподстройки частоты управляемого генератора и управляющий вход управляемого генератора связаны с выводами микромодуля, предназначенными для подключения внешнего элемента подстройки управляемого генератора. Опорный вход частотно-фазового детектора связан с выводом микромодуля, предназначенным для подключения внешнего опорного генератора. Микромодуль работает при частоте внешнего опорного генератора 19,09575 МГц. В соответствии с этой частотой и в результате действия кольца частотно-фазовой автоподстройки устанавливается заданная частота выходного сигнала управляемого генератора - 1527,66 МГц (19,09575=1527,66:40:2). При этом значение первой гетеродинной частоты составляет 1527,66 МГц, а второй гетеродинной частоты (она же тактовая) - 38,1915 МГц, что обеспечивает возможность частотного преобразования сигналов СРНС GPS первого частотного диапазона L1. Особенностью микромодуля является то, что в нем не предусмотрена возможность перенастройки для частотного преобразования сигналов СРНС GPS второго частотного диапазона L2 или частотного преобразования сигналов СРНС ГЛОНАСС.

Пример функциональной схемы микромодуля, в котором за счет перенастройки обеспечивается возможность частотного преобразования сигналов СРНС GPS частотного диапазона L1 или сигналов СРНС ГЛОНАСС частотного диапазона F1, представлен в [3, Fig.3], [4, Fig.3], [5, Fig.3]. Этот микромодуль содержит первый и второй смесители, а также элементы формирователя гетеродинных частот - последовательно соединенные управляемый генератор, выход которого подключен к опорному входу первого смесителя, первый делитель частоты “на 2”, управляемый делитель частоты “на N” и частотно-фазовый детектор, а также подключенные к выходу первого делителя частоты “на 2” последовательно соединенные второй и третий делители частоты “на 2”, входы которых подключены к сигнальным входам управляемого переключателя на два положения, выход которого подключен к опорному входу второго смесителя. Выход частотно-фазового детектора и управляющий вход управляемого генератора связаны с выводами микромодуля, предназначенными для подключения внешнего фильтра сигнала автоподстройки частоты управляемого генератора, служащего для формирования из выходного сигнала частотно-фазового детектора управляющего сигнала для управляемого генератора. Опорный вход частотно-фазового детектора связан с выводом микромодуля, предназначенным для подачи сигнала сравнения, формируемого из сигнала внешнего опорного генератора. Выход первого смесителя и сигнальный вход второго смесителя связаны с выводами микромодуля, предназначенными для подключения внешнего фильтра-усилителя первой промежуточной частоты. Сигнальный вход первого смесителя связан с входным сигнальным выводом микромодуля. Выход второго смесителя связан с выходным сигнальным выводом микромодуля. Управляющий вход переключателя на два положения и управляющий вход делителя частоты “на N” связаны, соответственно, с первым и вторым управляющими выводами микромодуля. Первый управляющий вывод микромодуля предназначен для подачи команды, под действием которой переключатель устанавливается в одно из двух своих положений, при которых коэффициент деления в цепи формирования сигнала второй гетеродинной частоты из выходного сигнала управляемого генератора устанавливается либо равным восьми - в случае преобразования сигналов СРНС ГЛОНАСС, либо четырем - в случае преобразования сигналов СРНС GPS. Второй управляющий вывод микромодуля предназначен для подачи кода, под действием которого устанавливается определенный коэффициент деления в делителе частоты “на N” (в зависимости от частоты опорного сигнала и выбора сигналов СРНС ГЛОНАСС или GPS, а в случае сигналов СРНС ГЛОНАСС - в зависимости от литерной частоты). Такой микромодуль может применяться в приемниках сигналов СРНС GPS частотного диапазона L1, в приемниках сигналов СРНС ГЛОНАСС частотного диапазона F1, а также в интегрированных приемниках сигналов СРНС ГЛОНАСС/GPS частотного диапазона F1/L1 (в последних двух случаях применения микромодуля предполагается использование мультиплексного режима для сигналов СРНС ГЛОНАСС каждой литерной частоты и сигналов СРНС GPS). В микромодуле не предусмотрена возможность одновременного (параллельного) преобразования сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS, а также частотного преобразования сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS частотного диапазона F2/L2.

Наиболее близким к заявляемому микромодулю для частотного преобразования сигналов в приемнике сигналов СРНС является микромодуль, описанный в [15] - US №6345177, Н 04 В 1/16, 1/04, 1/26, 1/06, 1/10, 05.02.2002, в котором за счет средств перенастройки обеспечивается возможность частотного преобразования сигналов СРНС ГЛОНАСС частотных диапазонов F1, F2 или сигналов СРНС GPS частотных диапазонов L1, L2. Этот микромодуль принят в качестве прототипа.

Микромодуль, принятый в качестве прототипа, содержит группу элементов канала первого преобразования частоты сигналов, группу элементов канала второго преобразования частоты сигналов и группу элементов формирователя сигналов тактовой и гетеродинных частот.

Группа элементов канала первого преобразования частоты сигналов содержит входной усилитель, первый смеситель, а также первый и второй усилители первой промежуточной частоты. Вход входного усилителя связан с входным сигнальным выводом микромодуля. Выход входного усилителя соединен с сигнальным входом первого смесителя. Выход первого смесителя и вход первого усилителя первой промежуточной частоты связаны с выводами микромодуля, предназначенными для подключения первого внешнего фильтра первой промежуточной частоты. Выход первого усилителя первой промежуточной частоты и вход второго усилителя первой промежуточной частоты связаны с выводами микромодуля, предназначенными для подключения второго внешнего фильтра первой промежуточной частоты. Первый и второй усилители первой промежуточной частоты выполнены с регулируемыми коэффициентами усиления, их управляющие входы связаны с соответствующими управляющими выводами микромодуля, предназначенными для подвода сигналов регулировки усиления для этих усилителей.

Группа элементов канала второго преобразования частоты сигналов содержит последовательно соединенные второй смеситель, фильтр второй промежуточной частоты, усилитель второй промежуточной частоты и выходной преобразователь. Сигнальный вход второго смесителя соединен с выходом второго усилителя первой промежуточной частоты. Усилитель второй промежуточной частоты выполнен с регулируемым коэффициентом усиления, его управляющий вход связан с соответствующим управляющим выводом микромодуля, предназначенным для подвода сигнала регулировки усиления для этого усилителя. Выходной преобразователь выполнен в виде аналого-цифрового преобразователя, его выходы образуют группу выходных сигнальных выводов микромодуля.

Группа элементов формирователя сигналов тактовой и гетеродинных частот содержит последовательно соединенные управляемый генератор, управляемый делитель частоты “на N1”, где N1=137, 140, 142, 143, и частотно-фазовый детектор, а также подключенный к выходу управляемого генератора управляемый делитель частоты “на N2”, где N2=10, 11, а также подключенный к выходу управляемого делителя частоты “на N2” управляемый делитель частоты “на N3”, где N3=3, 5, 7, 8. Опорный вход частотно-фазового детектора связан с входным опорным выводом микромодуля, предназначенным для подвода внешнего опорного сигнала (10 МГц или 10,23 МГц) от внешнего опорного генератора. Выход частотно-фазового детектора и управляющий вход управляемого генератора связаны с выводами микромодуля, предназначенными для подключения, соответственно, входа и выхода внешнего фильтра сигнала автоподстройки частоты управляемого генератора, служащего для формирования из выходного сигнала частотно-фазового детектора управляющего сигнала для управляемого генератора. Выход управляемого генератора, являющийся выходом сигнала первой гетеродинной частоты, соединен с опорным входом первого смесителя. Выход управляемого делителя частоты “на N2”, являющийся выходом сигнала второй гетеродинной частоты, соединен с опорным входом второго смесителя. Выход управляемого делителя частоты “на N3”, являющийся выходом сигнала тактовой частоты, связан с выходным тактовым выводом микромодуля, а также с опорным входом выходного преобразователя.

Управляющие входы управляемых делителей частоты связаны с выводами микромодуля, предназначенными для подвода сигналов, устанавливающих их коэффициенты деления в определенных сочетаниях. Эти сочетания зависят, в частности, от выбора частоты внешнего опорного сигнала, от выбора СРНС ГЛОНАСС или GPS, от выбора частотного диапазона F1, F2, L1, L2.

Так, для случая преобразования сигналов СРНС GPS диапазонов L1 и L2 при частоте внешнего опорного сигнала 10,23 МГц коэффициенты N1, N2, N3 устанавливаются в сочетании N1=137, N2=10, N3=3. Для случая преобразования сигналов СРНС GPS диапазонов L1 и L2 при частоте опорного сигнала 10 МГц коэффициенты N1, N2, N3 устанавливаются в сочетании N1=140, N2=10, N3=3. Для случая преобразования сигналов СРНС GPS диапазона L1 при частоте опорного сигнала 10 МГц коэффициенты N1, N2, N3 устанавливаются в сочетании N1=140, N2=10, N3=7 или N1=140, N2=11, N3=8 (в зависимости от требуемой точности). Для случая преобразования сигналов СРНС ГЛОНАСС диапазона Fl при частоте опорного сигнала 10 МГц коэффициенты N1, N2, N3 устанавливаются в сочетании N1=143, N2=10, N3=5. Для случая преобразования сигналов СРНС ГЛОНАСС частотных диапазонов F1 и F2 при частоте опорного сигнала 10 МГц коэффициенты N1, N2, N3 устанавливаются в сочетании N1=143, N2=10, N3=3. Для случая преобразования сигналов СРНС ГЛОНАСС частотного диапазона F1 с дополнительными литерными частотами, вводимыми в соответствии с [16] - “Глобальная Навигационная Спутниковая Система - ГЛОНАСС. Интерфейсный контрольный документ” / М., Координационный научно-информационный центр ВКС МО РФ, 1995, коэффициенты N1, N2, N3 устанавливаются в сочетании N1=142, N2=10, N3=5.

Микромодуль-прототип с подсоединенными к нему соответствующими внешними фильтрами образует в приемнике сигналов СРНС схему частотного преобразования и последующего аналого-цифрового преобразования сигналов СРНС ГЛОНАСС или сигналов СРНС GPS. При этом сигнал первой гетеродинной частоты определяет первую промежуточную частоту преобразуемых сигналов, сигнал второй гетеродинной частоты определяет вторую промежуточную частоту преобразуемых сигналов, а сигнал тактовой частоты - частоту дискретизации аналого-цифрового преобразования.

Микромодуль-прототип может применяться в приемниках сигналов СРНС GPS, в приемниках сигналов СРНС ГЛОНАСС, а также в интегрированных приемниках сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS. В последнем случае, поскольку микромодуль-прототип не обеспечивает возможность одновременного (параллельного) преобразования сигналов обеих систем, требуется, например, применение двух микромодулей - один из которых настроен на сигналы СРНС ГЛОНАСС, а другой - на сигналы СРНС GPS.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение арсенала микромодулей для частотного преобразования сигналов в приемниках сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS за счет создания перенастраиваемого (перепрограммируемого) микромодуля, обеспечивающего возможность одновременного преобразования сигналов стандартной точности (“С/А” и “СТ” коды) обеих систем в любом из трех заданных случаев, а именно сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1/F1 с литерными частотами от минус 7 до 6, сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L2/F2 с литерными частотами от минус 7 до 6, а также сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1/F1 с литерными частотами от минус 7 до 12, в заданных условиях применения внешнего опорного сигнала с фиксированными частотами 5 МГц и 10 МГц, с одновременным формированием сигнала тактовой частоты, используемого при последующей цифровой обработке преобразованных сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС.

Заявляемый микромодуль может быть применен в интегрированных приемниках сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS, например типа представленных в [6], [7], в которых для корреляционной обработки преобразованных по частоте сигналов используются многоканальные цифровые корреляторы типа [6, фиг.4], [7, фиг.3].

Сущность изобретения заключается в следующем. Микромодуль для частотного преобразования сигналов СРНС содержит группу элементов канала первого преобразования частоты сигналов, группу элементов первого канала второго преобразования частоты сигналов и группу элементов формирователя сигналов тактовой и гетеродинных частот. Группа элементов канала первого преобразования частоты сигналов содержит входной усилитель, первый смеситель и усилитель первой промежуточной частоты, причем вход входного усилителя связан с входным сигнальным выводом микромодуля. Группа элементов первого канала второго преобразования частоты сигналов содержит второй смеситель и последовательно соединенные первый усилитель второй промежуточной частоты и первый выходной преобразователь, причем выходы первого выходного преобразователя связаны с первой группой выходных сигнальных выводов микромодуля, а управляющий вход первого усилителя второй промежуточной частоты связан с первым управляющим выводом микромодуля, предназначенным для подвода сигнала регулировки усиления для этого усилителя. Группа элементов формирователя сигналов тактовой и гетеродинных частот содержит управляемый генератор, частотно-фазовый детектор и управляемые делители частоты “на N1”, “на N2” и “на N3”, причем выход управляемого генератора, являющийся выходом сигнала первой гетеродинной частоты, соединен с опорным входом первого смесителя и сигнальным входом управляемого делителя частоты “на N2”, выход которого, являющийся выходом сигнала второй гетеродинной частоты, соединен с опорным входом второго смесителя, выход управляемого делителя частоты “на N3”, являющийся выходом сигнала тактовой частоты, связан с выходным тактовым выводом микромодуля, а выход частотно-фазового детектора и управляющий вход управляемого генератора связаны с выводами микромодуля, предназначенными для подключения, соответственно, входа и выхода фильтра сигнала автоподстройки частоты управляемого генератора.

Микромодуль отличается тем, что в него дополнительно введена группа элементов второго канала второго преобразования частоты сигналов, содержащая третий смеситель, опорный вход которого соединен с опорным входом второго смесителя, и последовательно соединенные второй усилитель второй промежуточной частоты и второй выходной преобразователь, причем выходы второго выходного преобразователя связаны с второй группой выходных сигнальных выводов микромодуля, а управляющий вход второго усилителя второй промежуточной частоты связан с вторым управляющим выводом микромодуля, предназначенным для подвода сигнала регулировки усиления для этого усилителя. При этом выход входного усилителя и сигнальный вход первого смесителя связаны с выводами микромодуля, предназначенными для подключения, соответственно, входа и выхода фильтра сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS, выход первого смесителя соединен с входом усилителя первой промежуточной частоты, выход усилителя первой промежуточной частоты связан с выводом микромодуля, предназначенным для подключения входа фильтра первой промежуточной частоты сигналов СРНС ГЛОНАСС и входа фильтра первой промежуточной частоты сигналов СРНС GPS, сигнальные входы второго и третьего смесителей связаны с выводами микромодуля, предназначенными для подключения, соответственно, выхода фильтра первой промежуточной частоты сигналов СРНС ГЛОНАСС и выхода фильтра первой промежуточной частоты сигналов СРНС GPS, выход второго смесителя и сигнальный вход первого усилителя второй промежуточной частоты связаны с выводами микромодуля, предназначенными для подключения, соответственно, входа и выхода фильтра второй промежуточной частоты сигналов СРНС ГЛОНАСС, а выход третьего смесителя и сигнальный вход второго усилителя второй промежуточной частоты связаны с выводами микромодуля, предназначенными для подключения, соответственно, входа и выхода фильтра второй промежуточной частоты сигналов СРНС GPS. В группе элементов формирователя сигналов тактовой и гетеродинных частот сигнальный вход управляемого делителя частоты “на N1”, где N=4, 8, 9, и сигнальный вход управляемого делителя частоты “на N3”, где N3=2, 4, соединены через дополнительно введенный делитель частоты “на 2” с выходом управляемого делителя частоты “на N2”, где N2=7, 8, выход управляемого делителя частоты “на N1” соединен через дополнительно введенный делитель частоты “на 11” с сигнальным входом частотно-фазового детектора, опорный вход частотно-фазового детектора связан с входным опорным выводом микромодуля через дополнительно введенный управляемый делитель частоты “на N4”, где N4=5, 10, служащий для формирования внутримодульного опорного сигнала из внешнего опорного сигнала. Управляющие входы управляемых делителей частоты “на N1”, “на N2”, “на N3” и “на N4” связаны через средства интерфейса с группой управляющих выводов микромодуля, предназначенных для подвода сигналов, устанавливающих их коэффициенты деления в заданных сочетаниях, причем сочетание коэффициентов деления N1=8, N2=8, N3=2 соответствует случаю преобразования сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС любого из двух частотных диапазонов L1/F1 и L2/F2 с литерными частотами от минус 7 до 6 при частоте внутримодульного опорного сигнала 1 МГц, сочетание коэффициентов деления N1=4, N2=8, N3=2 соответствует случаю преобразования сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС любого из двух частотных диапазонов L1/F1 и L2/F2 с литерными частотами от минус 7 до 6 при частоте внутримодульного опорного сигнала 2 МГц, а сочетание коэффициентов деления N1=9, N2=7, N3=4 соответствует случаю преобразования сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1/F1 с литерными частотами от минус 7 до 12 при частоте внутримодульного опорного сигнала 1 МГц, при этом коэффициент деления N4=10 соответствует случаю формирования внутримодульного опорного сигнала с частотой 1 МГц из внешнего опорного сигнала с частотой 10 МГц, а коэффициент деления N4=5 - случаям формирования внутримодульного опорного сигнала с частотой 1 МГц и с частотой 2 МГц из внешнего опорного сигнала с частотой 5 МГц и с частотой 10 МГц соответственно.

Сущность заявляемого изобретения, возможность его осуществления и промышленного использования поясняются чертежами и частотными диаграммами, представленными на фиг.1-4, где:

на фиг.1 представлена структурная схема заявляемого микромодуля с подключенными к нему внешними элементами;

на фиг.2 - частотные диаграммы, иллюстрирующие преобразование сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1/F1 с литерными частотами от минус 7 до 6 (2а - частотные полосы преобразуемых сигналов, 2б - частотные полосы сигналов после первого преобразования частоты, 2в - частотные полосы сигналов после второго преобразования частоты);

на фиг.3 - частотные диаграммы, иллюстрирующие преобразование сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L2/F2 с литерными частотами от минус 7 до 6 (3а - частотные полосы преобразуемых сигналов, 3б - частотные полосы сигналов после первого преобразования частоты, 3в - частотные полосы сигналов после второго преобразования частоты);

на фиг.4 - частотные диаграммы, иллюстрирующие преобразование сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1/F1 с литерными частотами от минус 7 до 12 (4а - частотные полосы преобразуемых сигналов, 4б - частотные полосы сигналов после первого преобразования частоты, 4в - частотные полосы сигналов после второго преобразования частоты).

Заявляемый микромодуль, см. фиг.1, содержит группу 1 элементов канала первого преобразования частоты сигналов, группу 2 элементов первого канала второго преобразования частоты сигналов, группу 3 элементов второго канала второго преобразования частоты сигналов, а также группу 4 элементов формирователя сигналов тактовой и гетеродинных частот.

Группа 1 элементов канала первого преобразования частоты сигналов (канала совместного преобразования сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS) содержит входной усилитель 5 и последовательно соединенные первый смеситель 6 и усилитель 7 первой промежуточной частоты. Вход входного усилителя 5 связан с входным сигнальным выводом 8 микромодуля, предназначенным для подключения входной приемной цепи приемника сигналов СРНС, состоящей, например, из приемной антенны 9 и полосового фильтра 10, выполненного, например, в виде фильтра на поверхностно-акустических волнах (ПАВ). Выход входного усилителя 5 и сигнальный вход первого смесителя 6 связаны с выводами 11 и 12 микромодуля, предназначенными для подключения, соответственно, входа и выхода фильтра 13 сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS, полоса пропускания которого соответствует диапазону частот принимаемых сигналов. Фильтр 13 сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS может быть выполнен в виде фильтра на ПАВ. Выход усилителя 7 первой промежуточной частоты связан с выводом 14 микромодуля, предназначенным для подключения входа фильтра 15 первой промежуточной частоты сигналов СРНС ГЛОНАСС и входа фильтра 16 первой промежуточной частоты сигналов СРНС GPS.

Группа 2 элементов первого канала второго преобразования частоты сигналов (канала второго преобразования частоты сигналов СРНС ГЛОНАСС) содержит второй смеситель 17 и последовательно соединенные первый усилитель 18 второй промежуточной частоты и первый выходной преобразователь 19. Первый усилитель 18 второй промежуточной частоты выполнен с регулируемым коэффициентом усиления, его управляющий вход связан с первым управляющим выводом 20 микромодуля, предназначенным для подвода сигнала регулировки усиления для этого усилителя. Выходы первого выходного преобразователя 19 связаны с первой группой 21 выходных сигнальных выводов микромодуля - выводов, с которых снимаются преобразованные выходные сигналы СРНС ГЛОНАСС. Сигнальный вход второго смесителя 17 связан с выводом 22 микромодуля, предназначенным для подключения выхода фильтра 15 первой промежуточной частоты сигналов СРНС ГЛОНАСС. Выход второго смесителя 17 и сигнальный вход первого усилителя 18 второй промежуточной частоты связаны, соответственно, с выводами 23 и 24 микромодуля, предназначенными для подключения, соответственно, входа и выхода фильтра 25 второй промежуточной частоты сигналов СРНС ГЛОНАСС.

Группа 3 элементов второго канала второго преобразования частоты сигналов (канала второго преобразования частоты сигналов СРНС GPS) содержит третий смеситель 26, опорный вход которого соединен с опорным входом второго смесителя 17, и последовательно соединенные второй усилитель 27 второй промежуточной частоты и второй выходной преобразователь 28. Второй усилитель 27 второй промежуточной частоты выполнен с регулируемым коэффициентом усиления, его управляющий вход связан с вторым управляющим выводом 29 микромодуля, предназначенным для подвода сигнала регулировки усиления для этого усилителя. Выходы второго выходного преобразователя 28 связаны с второй группой 30 выходных сигнальных выводов микромодуля - выводов, с которых снимаются преобразованные выходные сигналы СРНС GPS. Сигнальный вход третьего смесителя 26 связан с выводом 31 микромодуля, предназначенным для подключения выхода фильтра 16 первой промежуточной частоты сигналов СРНС GPS. Выход третьего смесителя 26 и сигнальный вход второго усилителя 27 второй промежуточной частоты связаны, соответственно, с выводами 32 и 33 микромодуля, предназначенными для подключения, соответственно, входа и выхода фильтра 34 второй промежуточной частоты сигналов СРНС GPS.

Выходные преобразователи 19 и 28 содержат в своем составе аналого-цифровые преобразователи, выполненные, например, в виде двухбитовых квантователей по уровню, которые позволяют “оцифровывать” выходные сигналы микромодуля и выдавать их в виде двухбитовых кодов. Это обеспечивают возможность работы микромодуля с цифровыми корреляторами, в составе которых нет соответствующих аналого-цифровых преобразователей (типа корреляторов, описанных в [6, фиг.4], [7, фиг.3]). В более сложном случае выходные преобразователи 19, 28 могут содержать наряду с указанными аналого-цифровыми преобразователями также линейные драйверы (трансляторы сигналов), что обеспечивает возможность работы выходных преобразователей 19, 28 в двух режимах - в режиме аналого-цифрового преобразования сигналов или в режиме трансляции сигналов. Установка режимов выходных преобразователей 19, 28 в этом случае осуществляется под воздействием соответствующих коммутационных сигналов, поступающих на их управляющие входы с соответствующих коммутационных выводов микромодуля (на фиг.1 управляющие входы выходных преобразователей 19, 28 и коммутационные выводы микромодуля, относящиеся к этому случаю, не показаны).

Группа 4 элементов формирователя сигналов тактовой и гетеродинных частот содержит управляемый генератор 35, частотно-фазовый детектор 36, управляемый делитель частоты 37 “на N1”, где N1=4, 8, 9, управляемый делитель частоты 38 “на N2”, где N2=7, 8, управляемый делитель частоты 39 “на N3”, где N3=2, 4, а также дополнительно введенные делитель частоты 40 “на 2”, делитель частоты 41 “на 11” и управляемый делитель частоты 42 “на N4”, где N4=5, 10.

Выход управляемого генератора 35, являющийся выходом сигнала первой гетеродинной частоты Fг1, соединен с опорным входом первого смесителя 6 и сигнальным входом управляемого делителя частоты 38 “на N2”. Выход управляемого делителя частоты 38 “на N2”, являющийся выходом сигнала второй гетеродинной частоты Fг2, соединен с опорным входом второго смесителя 17 и опорным входом третьего смесителя 26. Кроме этого, выход управляемого делителя частоты 38 “на N2” соединен через делитель частоты 40 “на 2” с сигнальным входом управляемого делителя частоты 37 “на N1” и сигнальным входом управляемого делителя частоты 39 “на N3”. Выход управляемого делителя частоты 39 “на N3”, являющийся выходом сигнала тактовой частоты Fт, связан с выходным тактовым выводом 43 микромодуля. Выход управляемого делителя частоты 37 “на N1” соединен через делитель частоты 41 “на 11” с сигнальным входом частотно-фазового детектора 36. Опорный вход частотно-фазового детектора 36 связан через управляемый делитель частоты 42 “на N4” с входным опорным выводом 44 микромодуля, предназначенным для подвода внешнего опорного сигнала с заданной частотой Fo (5 МГц или 10 МГц). Управляемый делитель частоты 42 “на N4” служит для формирования из внешнего опорного сигнала внутримодульного опорного сигнала с частотой Fcp (1 МГц или 2 МГц), определяющей частоту сравнения для частотно-фазового детектора 36. Выход частотно-фазового детектора 36 и управляющий вход управляемого генератора 35 связаны с выводами 45 и 46 микромодуля, предназначенными для подключения, соответственно, входа и выхода фильтра 47 сигнала автоподстройки частоты управляемого генератора 35, служащего для формирования из выходного сигнала частотно-фазового детектора 36 управляющего сигнала для управляемого генератора 35.

Управляющие входы управляемых делителей частоты 37 “на N1”, 38 “на N2”, 39 “на N3” и 42 “на N4” связаны через средства интерфейса 48 с группой 49 управляющих выводов микромодуля, предназначенных для подвода сигналов, устанавливающих их коэффициенты деления N1, N2, N3, N4 в определенных сочетаниях, зависящих от частотных диапазонов преобразуемых сигналов (фиг.2а, За, 4а), выбранной частоты сравнения Fcp (1 МГц или 2 МГц) и заданной частоты Fo (5 МГц или 10 МГц) внешнего опорного сигнала.

Так, сочетание коэффициентов деления N1=8, N2=8, N3=2 соответствует случаю преобразования сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС любого из двух частотных диапазонов L1/F1 и L2/F2 с литерными частотами от минус 7 до 6 (фиг.2а, За) при частоте внутримодульного опорного сигнала 1 МГц (Fcp=1 МГц).

Сочетание коэффициентов деления N1=4, N2=8, N3=2 соответствует случаю преобразования сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС любого из двух частотных диапазонов L1/F1 и L2/F2 с литерными частотами от минус 7 до 6 (фиг.2а, За) при частоте внутримодульного опорного сигнала 2 МГц (Fcp=2 МГц).

Сочетание коэффициентов деления N1=9, N2=7, N3=4 соответствует случаю преобразования сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1/F1 с литерными частотами от минус 7 до 12 (фиг.4а) при частоте внутримодульного опорного сигнала 1 МГц (Fcp=1 МГц).

При этом коэффициент деления N4=10 соответствует случаю формирования внутримодульного опорного сигнала с частотой 1 МГц из внешнего опорного сигнала с частотой 10 МГц, а коэффициент деления N4=5 - случаям формирования внутримодульного опорного сигнала с частотой 1 МГц и с частотой 2 МГц из внешнего опорного сигнала с частотой 5 МГц и с частотой 10 МГц соответственно.

Заявляемый микромодуль реализуется в виде специализированной большой интегральной схемы (СБИС), выполненной в стандартном корпусе, например, типа “QFN” (Quad Flat No-lead). Данный тип корпуса имеет прямоугольное пластиковое тело с выводами по каждой из четырех сторон, которые не выступают за тело корпуса и имеют длину порядка 0,4 мм и шаг 0,5 мм. Индуктивность выводов составляет порядка 0,9 нГн, индуктивность между соседними выводами - порядка 0,3 нГн, сопротивление вывода - порядка 0,04 Ом. Кристалл изготавливается, например, по технологии “ХВ06” с проектными нормами 0,6 мкм. Кристаллодержатель заключен внутри корпуса и имеет открытую снизу поверхность, что позволяет обеспечить хороший электрический и тепловой контакт с печатной платой приемника сигналов СРНС, на которой устанавливается микромодуль.

Установка микромодуля на печатной плате приемника сигналов СРНС осуществляется по технологии поверхностного монтажа. При установке на печатную плату микромодуль соединяется с фильтрами 10, 13, 15, 16, 25, 34, 47, характеристики которых соответствуют частотам преобразуемых сигналов, а также с проводниками, по которым осуществляется подача к микромодулю управляющих сигналов и съем с микромодуля сигнала тактовой частоты и преобразованных выходных сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС. Установленный на печатной плате микромодуль подвергается начальному программированию, которое заключается в установке вышеуказанных сочетаний коэффициентов деления N1, N2, N3, N4 в соответствии с заданным частотным диапазоном преобразуемых сигналов, выбранной частотой сравнения Fcp (1 МГц или 2 МГц) и заданной частотой Fo (5 МГц или 10 МГц) внешнего опорного сигнала, формируемого в приемнике сигналов СРНС. Начальное программирование осуществляется путем подачи соответствующих управляющих сигналов (однократных команд) на группу 49 управляющих выводов микромодуля. Настроенный таким образом на работу с определенными сигналами микромодуль в составе приемника сигналов СРНС обеспечивает их преобразование в частотный диапазон, отвечающий условиям последующей цифровой обработки, с одновременным формированием сигнала тактовой частоты, необходимого для этой цифровой обработки

Работа микромодуля в процессе преобразования сигналов в приемнике сигналов СРНС осуществляется следующим образом.

На входной опорный вывод 44 микромодуля поступает формируемый в приемнике сигналов СРНС опорный сигнал с заданной частотой Fo (5 МГц или 10 МГц). В микромодуле этот опорный сигнал поступает на сигнальный вход управляемого делителя частоты 42 “на N4”, на выходе которого формируется внутримодульный опорный сигнал с частотой Fcp=Fo:N4. Частота Fcp является частотой сравнения для частотно-фазового детектора 36. Значение частоты Fcp составляет 1 МГц или 2 МГц в зависимости от значения опорной частоты Fo и установленного коэффициента деления N4, а именно при Fo=10 МГц и N4=10 значение частоты сравнения Fcp=1 МГц; при Fo=5 МГц и N4=5 значение частоты сравнения Fcp=1 МГц, а при Fo=10 МГц и N4=5 значение частоты сравнения Fcp=2 МГц.

С выхода управляемого делителя частоты 42 “на N4” внутримодульный опорный сигнал с частотой Fcp поступает на опорный вход частотно-фазового детектора 36. Частотно-фазовый детектор 36 входит в состав кольца частотно-фазовой автоподстройки частоты управляемого генератора 35 и выполняет в нем функцию элемента сравнения. Кольцо частотно-фазовой автоподстройки частоты управляемого генератора 35 образовано соединенными друг с другом управляемым генератором 35, управляемым делителем частоты 38 “на N2”, делителем частоты 40 “на 2”, управляемым делителем частоты 37 “на N1”, делителем частоты 41 “на 11”, частотно-фазовым детектором 36 и внешним фильтром 47 сигнала автоподстройки частоты управляемого генератора 35, служащим для формирования из выходного сигнала частотно-фазового детектора 36 управляющего сигнала для управляемого генератора 35. Под действием управляющего сигнала, формируемого кольцом автоподстройки, осуществляется подстройка частоты Fг выходного сигнала управляемого генератора 35 под частоту сравнения Fcp в соответствии с выражением Fг:N2:2:N1:11=Fcp=Fo:N4.

Выходной сигнал управляемого генератора 35 используется в качестве сигнала первой гетеродинной частоты Fг1, т.е. Fг=Fг1=(Fo:N4)×N2×2×N1×11, а также из него путем деления в управляемом делителе частоты 38 “на N2” формируется сигнал второй гетеродинной частоты Fг2, т.е. Fг2=Fг:N2=Fг1:N2. Из сигнала второй гетеродинной частоты путем последовательного деления в делителе частоты 40 “на 2” и в управляемом делителе частоты 39 “на N3” формируется сигнал тактовой частоты Fт, т.е. Fт=Fг2:2:N3. Таким образом обеспечивается согласованность тактового и гетеродинных сигналов.

Сигнал первой гетеродинной частоты Fг1 поступает на опорный вход первого смесителя 6, сигнал второй гетеродинной частоты Fг2 поступает на опорные входы второго 17 и третьего 26 смесителей, сигнал тактовой частоты Fт поступает на выходной тактовый вывод 43 микромодуля.

В первых двух рассматриваемых случаях преобразования сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС частотных диапазонов L1/F1 и L2/F2 с литерными частотами от минус 7 до 6 (фиг.2, 3) значение первой гетеродинной частоты равно Fг1=Fг=1408 МГц, значение второй гетеродинной частоты равно Fг2=Fг1:N2=176 МГц, а значение тактовой частоты равно Fт=Fг2:2:N3=44 МГц. Указанные значения тактовой и гетеродинных частот обеспечиваются за счет начальной настройки микромодуля на работу с данными сигналами, в соответствии с чем устанавливается сочетание коэффициентов деления N1=8, N2=8, N3=2 при частоте сравнения Fcp=1 МГц или сочетание коэффициентов деления N1=4, N2=8, N3=2 при частоте сравнения Fcp=2 МГц.

В третьем рассматриваемом случае преобразования сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1/F1 с литерными частотами от минус 7 до 12 (фиг.4) значение первой гетеродинной частоты равно Fг1=Fг=1386 МГц, значение второй гетеродинной частоты равно Fг2=Fг1:N2=198 МГц, а значение тактовой частоты равно Fт=Fг2:2:N3=24,75 МГц. Указанные значения тактовой и гетеродинных частот обеспечиваются за счет начальной настройки микромодуля на данный режим, в соответствии с которым устанавливается сочетание коэффициентов деления N1=9, N2=7, N3=4 при частоте сравнения Fcp=1 МГц.

Сигналы СРНС GPS и ГЛОНАСС, принятые антенной 9 и отфильтрованные полосовым фильтром 10, поступают на входной сигнальный вывод 8 микромодуля. При этом в первом рассматриваемом случае - случае преобразования сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1/F1 с литерными частотами от минус 7 до 6 - частотные полосы этих сигналов занимают, соответственно, полосы частот 1571,328÷1579,512 МГц и 1596,0185÷1606,294 МГц (фиг.2а); во втором рассматриваемом случае - случае преобразования сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L2/F2 с литерными частотами от минус 7 до 6 - частотные полосы этих сигналов занимают, соответственно, полосы частот 1223,508÷1231,692 МГц и 1240,8935÷1249,794 МГц (фиг.3а); а в третьем рассматриваемом случае - случае преобразования сигналов GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1/F1 с литерными частотами от минус 7 до 12 - частотные полосы этих сигналов занимают, соответственно, полосы частот 1571,328÷1579,512 МГц и 1596,5295÷1610,794 МГц (фиг.4а).

С сигнального вывода 8 микромодуля преобразуемые сигналы поступают на вход входного усилителя 5, где усиливаются. Усиленные сигналы выходят из микромодуля через вывод 11 и поступают на вход фильтра 13 сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS с соответствующей полосой пропускания. С выхода фильтра 13 отфильтрованные сигналы СРНС ГЛОНАСС и GPS возвращаются в микромодуль через его вывод 12 и поступают на сигнальный вход первого смесителя 6, на опорный вход которого в первом и втором рассматриваемых случаях поступает сигнал первой гетеродинной частоты Fг1=1408 МГц (фиг.2а, За), а в третьем рассматриваемом случае – Fг1=1386 МГц (фиг.4а). В результате первого преобразования частоты сигналы СРНС ГЛОНАСС и GPS переносятся на свои первые промежуточные частоты. Далее эти сигналы усиливаются в усилителе 7 первой промежуточной частоты и поступают на вывод 14 микромодуля, а с него - на вход фильтра 15 первой промежуточной частоты сигналов СРНС ГЛОНАСС и на вход фильтра 16 первой промежуточной частоты сигналов СРНС GPS. Фильтры 15 и 16 осуществляют разделение сигналов на два канала - канал преобразования сигналов СРНС ГЛОНАСС и канал преобразования сигналов СРНС GPS. В первом случае частотные полосы сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС после первого преобразования частоты составляют, соответственно, 163,328÷171,512 МГц и 188,0185÷198,294 МГц (фиг.2б), во втором случае частотные полосы сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS после первого преобразования частоты составляют, соответственно, 158,206÷167,1065 МГц и 176,308÷184,492 МГц (фиг.3б), а в третьем случае частотные полосы сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС после первого преобразования частоты составляют, соответственно, 185,328÷193,512 МГц и 210,0185÷224,794 МГц (фиг.4б).

С выхода фильтра 15 сигналы СРНС ГЛОНАСС первой промежуточной частоты поступают на вывод 22 микромодуля, а с него - на сигнальный вход второго смесителя 17. С выхода фильтра 16 сигналы СРНС GPS первой промежуточной частоты поступают на вывод 31 микромодуля, а с него - на сигнальный вход третьего смесителя 26. На опорные входы смесителей 17 и 26 в первом и втором случаях поступает сигнал второй гетеродинной частоты Fг2=176 МГц (фиг.2б, 3б), а в третьем случае - Fг2=198 МГц (фиг.4б). Во всех трех случаях значение второй гетеродинной частоты Fг2 располагается между верхней и нижней границами частотных диапазонов сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS после первого преобразования частоты. В результате второго преобразования частоты сигналы ГЛОНАСС и GPS переносятся на свои вторые промежуточные частоты. Далее эти сигналы через выводы 23 и 32 микромодуля поступают, соответственно, на входы фильтров 25 и 34 второй промежуточной частоты СРНС ГЛОНАСС и GPS. С помощью фильтров 25 и 34 осуществляется фильтрация сигналов после второго преобразования частоты. В первом случае частотные полосы сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС после второго преобразования частоты составляют, соответственно, 4,488÷12,672 МГц и 12,0185÷22,294 МГц (фиг.2в), во втором случае частотные полосы сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС после второго преобразования частоты составляют, соответственно, 0,308÷8,492 МГц и 8,8935÷17,794 МГц (фиг.3в), а в третьем случае частотные полосы сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС после второго преобразования частоты составляют, соответственно, 4,488÷12,672 МГц и 12,0185÷26,794 МГц (фиг.4в). С выхода фильтра 25 сигналы СРНС ГЛОНАСС второй промежуточной частоты возвращаются в микромодуль через его вывод 24 и поступают на сигнальный вход первого усилителя 18 второй промежуточной частоты, а с выхода фильтра 34 сигналы СРНС GPS второй промежуточной частоты возвращаются в микромодуль через его вывод 33 и поступают на сигнальный вход второго усилителя 27 второй промежуточной частоты. В усилителях 18 и 27 сигналы СРНС ГЛОНАСС и GPS второй промежуточной частоты усиливаются до заданного уровня, определяемого сигналами регулировки усиления, поступающими на управляющие входы этих усилителей с выводов 20 и 29 микромодуля. Сигналы регулировки усиления для усилителей 18, 27 формируются в приемнике сигналов СРНС в блоке цифровой обработки. Регулировка усиления усилителей 18, 27 необходима для обеспечения определенного уровня у сигналов, поступающих на сигнальные входы выходных преобразователей 19, 28, которые формируют на своих выходах выходные сигналы микромодуля - преобразованные в заданный вид сигналы СРНС ГЛОНАСС и GPS. С выходов выходных преобразователей 19, 28 выходные сигналы микромодуля поступают на первую 21 и вторую 30 группы выходных сигнальных выводов микромодуля.

Выходные сигналы микромодуля подвергаются дальнейшему преобразованию в многоканальном цифровом корреляторе и в устройстве цифровой обработки (цифровом навигационном процессоре) (на фиг.1-4 не показаны) с целью получения навигационной информации и/или информации о времени. Работа цифрового коррелятора и цифрового навигационного процессора осуществляется под действием снимаемого с выходного тактового вывода 43 микромодуля сигнала тактовой частоты Fт (в первом и втором случаях Fт=44 МГц, в третьем случае Fт=24,75 Мгц), что обеспечивает возможность цифровой обработки выходных сигналов микромодуля без потери информации.

Таким образом, рассмотренное показывает, что заявляемое изобретение технически осуществимо, промышленно реализуемо и решает поставленную задачу по расширению арсенала микромодулей для частотного преобразования сигналов в приемниках сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS за счет создания перепрограммируемого микромодуля, обеспечивающего возможность одновременного преобразования сигналов стандартной точности обеих систем в любом из трех заданных случаев, а именно сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1/F1 с литерными частотами от минус 7 до 6, сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L2/F2 с литерными частотами от минус 7 до 6, сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1/F1 с литерными частотами от минус 7 до 12, в условиях использования опорного сигнала с фиксированными частотами 5 МГц или 10 МГц, с одновременным формированием сигнала тактовой частоты, используемого при последующей цифровой обработке сигналов в многоканальном цифровом корреляторе и цифровом навигационном процессоре.

Источники информации

1. Бортовые устройства спутниковой радионавигации/ И.В.Кудрявцев, И.Н.Мищенко, А.И.Волынкин и др.// М., Транспорт, 1988.

2. Сетевые спутниковые радионавигационные системы/ B.C.Шебшаевич, П.П.Дмитриев, Н.В.Иванцевич и др.// М., Радио и связь, 1993.

3. ЕР №0523938 (А1), Н 03 D 7/16, G 01 S 5/14, опубл. 20.01.1993.

4. US №5606736, Н 04 В 1/26, опубл. 25.02.1997.

5. US №5832375, H 04 B 1/26, опубл. 03.11.1998.

6. RU №2146378 (С1), G 01 S 5/14, опубл. 10.03.2000.

7. RU №2178894 (С1), G 01 S 5/14, опубл. 27.01.2002.

8. RU №2172080 (C1), H 05 К 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, опубл. 10.08.2001.

9. RU №2182408 (С2), H 05 К 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, опубл. 10.05.2002.

10. RU №2188522 (C1), Н 05 К 1/14, H 01 P 11/00, опубл. 27.08.2002.

11. US №6437991 (В1), H 05 К 1/14, опубл. 20.08.2002.

12. US №5148452, H 03 D 3/02, Н 04 L 27/06, опубл. 15.09.1992.

13. US №5175557, G 01 S 5/02, Н 04 В 7/185, Н 04 В 15/00, опубл. 29.12.1992.

14. US №5192957, Н 04 В 7/185, G 01 S 5/02, опубл. 09.03.1993.

15. US №6345177 (B1), H 04 В 1/16, 1/04, 1/26, 1/06, 1/10, опубл. 05.02.2002.

16. Глобальная Навигационная Спутниковая Система - ГЛОНАСС. Интерфейсный контрольный документ / М., Координационный научно-информационный центр ВКС МО РФ, 1995.

Микромодуль для частотного преобразования сигналов спутниковых радионавигационных систем (СРНС), содержащий группу элементов канала первого преобразования частоты сигналов, группу элементов первого канала второго преобразования частоты сигналов и группу элементов формирователя сигналов тактовой и гетеродинных частот, при этом группа элементов канала первого преобразования частоты сигналов содержит входной усилитель, вход которого связан с входным сигнальным выводом микромодуля, первый смеситель и усилитель первой промежуточной частоты, группа элементов первого канала второго преобразования частоты сигналов содержит второй смеситель и последовательно соединенные первый усилитель второй промежуточной частоты и первый выходной преобразователь, причем выходы первого выходного преобразователя связаны с первой группой выходных сигнальных выводов микромодуля, а управляющий вход первого усилителя второй промежуточной частоты связан с первым управляющим выводом микромодуля, предназначенным для подвода сигнала регулировки усиления для этого усилителя, группа элементов формирователя сигналов тактовой и гетеродинных частот содержит управляемый генератор, частотно-фазовый детектор и управляемые делители частоты "на N1', "на N2" и "на N3", причем выход управляемого генератора, являющийся выходом сигнала первой гетеродинной частоты, соединен с опорным входом первого смесителя и сигнальным входом управляемого делителя частоты "на N2", выход которого, являющийся выходом сигнала второй гетеродинной частоты, соединен с опорным входом второго смесителя, выход управляемого делителя частоты "на N3", являющийся выходом сигнала тактовой частоты, связан с выходным тактовым выводом микромодуля, а выход частотно-фазового детектора и управляющий вход управляемого генератора связаны с выводами микромодуля, предназначенными для подключения соответственно входа и выхода фильтра сигнала автоподстройки частоты управляемого генератора, отличающийся тем, что в него дополнительно введена группа элементов второго канала второго преобразования частоты сигналов, содержащая третий смеситель, опорный вход которого соединен с опорным входом второго смесителя, и последовательно соединенные второй усилитель второй промежуточной частоты и второй выходной преобразователь, причем выходы второго выходного преобразователя связаны с второй группой выходных сигнальных выводов микромодуля, а управляющий вход второго усилителя второй промежуточной частоты связан с вторым управляющим выводом микромодуля, предназначенным для подвода сигнала регулировки усиления для этого усилителя, при этом выход входного усилителя и сигнальный вход первого смесителя связаны с выводами микромодуля, предназначенными для подключения соответственно входа и выхода фильтра сигналов СРНС ГЛОНАСС и GPS, выход первого смесителя соединен с входом усилителя первой промежуточной частоты, выход усилителя первой промежуточной частоты связан с выводом микромодуля, предназначенным для подключения входа фильтра первой промежуточной частоты сигналов СРНС ГЛОНАСС и входа фильтра первой промежуточной частоты сигналов СРНС GPS, сигнальные входы второго и третьего смесителей связаны с выводами микромодуля, предназначенными для подключения соответственно выхода фильтра первой промежуточной частоты сигналов СРНС ГЛОНАСС и выхода фильтра первой промежуточной частоты сигналов СРНС GPS, выход второго смесителя и сигнальный вход первого усилителя второй промежуточной частоты связаны с выводами микромодуля, предназначенными для подключения соответственно входа и выхода фильтра второй промежуточной частоты сигналов СРНС ГЛОНАСС, а выход третьего смесителя и сигнальный вход второго усилителя второй промежуточной частоты связаны с выводами микромодуля, предназначенными для подключения соответственно входа и выхода фильтра второй промежуточной частоты сигналов СРНС GPS, в группе элементов формирователя сигналов тактовой и гетеродинных частот сигнальный вход управляемого делителя частоты "на N1", где N=4, 8, 9, и сигнальный вход управляемого делителя частоты "на N3", где N3=2, 4, соединены через дополнительно введенный делитель частоты "на 2" с выходом управляемого делителя частоты "на N2", где N2=7, 8, выход управляемого делителя частоты "на N1" соединен через дополнительно введенный делитель частоты "на 11" с сигнальным входом частотно-фазового детектора, опорный вход частотно-фазового детектора связан с входным опорным выводом микромодуля через дополнительно введенный управляемый делитель частоты "на N4", где N4 = 5, 10, служащий для формирования внутримодульного опорного сигнала из внешнего опорного сигнала, управляющие входы управляемых делителей частоты "на N1", "на N2", "на N3" и "на N4" связаны через средства интерфейса с группой управляющих выводов микромодуля, предназначенных для подвода сигналов, устанавливающих их коэффициенты деления в заданных сочетаниях, причем сочетание коэффициентов деления N1=8, N2=8, N3=2 соответствует случаю преобразования сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС любого из двух частотных диапазонов L1/F1 и L2/F2 с литерными частотами от минус 7 до 6 при частоте внутримодульного опорного сигнала 1 МГц, сочетание коэффициентов деления N1=4, N2=8, N3=2 соответствует случаю преобразования сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС любого из двух частотных диапазонов L1/F1 и L2/F2 с литерными частотами от минус 7 до 6 при частоте внутримодульного опорного сигнала 2 МГц, а сочетание коэффициентов деления N1=9, N2=7, N3=4 соответствует случаю преобразования сигналов СРНС GPS и ГЛОНАСС частотного диапазона L1/F1 с литерными частотами от минус 7 до 12 при частоте внутримодульного опорного сигнала 1 МГц, при этом коэффициент деления N4=10 соответствует случаю формирования внутримодульного опорного сигнала с частотой 1 МГц из внешнего опорного сигнала с частотой 10 МГц, а коэффициент деления N4=5 - случаям формирования внутримодульного опорного сигнала с частотой 1 МГц и с частотой 2 МГц из внешнего опорного сигнала с частотой 5 МГц и с частотой 10 МГц соответственно.