Способ и устройство двухдиапазонного синтезатора литерной частоты спутниковой навигационной системы глонасс

Изобретение относится к системам спутниковой навигации и может использоваться при построении имитаторов сигналов спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС и псевдоспутников. Технический результат заключается в уменьшении фазового шума и обеспечении синтезирования литерных частот диапазонов L1, L2 спутниковой навигационной системы от одного опорного генератора при минимальном числе аналоговых СВЧ-узлов. Для этого используют два генератора литерной частоты и фиксированной частоты. Способ включает последовательное выполнение следующих операций - генерирование стабилизированной литерной частоты, перемножение ее с фиксированной частотой гетеродина и фильтрацию боковых составляющих посредством фильтров диапазона L1 и L2 и соответствующий выбор фиксированной и литерной частот. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к спутниковой навигации и может быть использовано при построении псевдоспутников и имитаторов сигналов спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС.

Известен синтезатор частот, содержащий соединенные в кольцо перестраиваемый генератор, смеситель, усилитель промежуточной частоты, первый делитель частоты с переменным коэффициентом деления, фазовый детектор и фильтр нижних частот, а также первый генератор опорной частоты, выход которого подключен к другому входу фазового детектора, второй генератор опорной частоты и генератор гармоник, выход которого соединен с другим входом смесителя, между выходом второго генератора опорной частоты и входом генератора гармоник включен второй делитель частоты с переменньм коэффициентом деления [1].

Однако известный синтезатор частот имеет ограничения по непрерывности перекрытия диапазонов L1 и L2 спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС и большой фазовый шум.

Задача изобретения - уменьшение фазового шума и обеспечение синтезирования литерных частот диапазонов L1 и L2 спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС от одного опорного генератора при минимальном числе аналоговых СВЧ-узлов, что также позволит уменьшить габариты и вес устройства.

Поставленная задача решается тем, что в устройство, содержащее генератор опорной частоты, первый и второй делители частоты с переменным коэффициентом деления, первый фазовый детектор, первый фильтр нижних частот, смеситель, введены третий, четвертый, пятый делители частоты с переменным коэффициентом деления, генератор литерных частот, генератор фиксированной частоты, второй фазовый детектор, второй фильтр нижних частот, первый и второй фильтры диапазонов L1 и L2, причем выход генератора литерных частот подключен к входам первого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления, выход первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления является первым входом смесителя, а выход второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления является первым входом первого фазового детектора, выход которого подключен к входу первого фильтра нижних частот, выход первого фильтра нижних частот подключен к входу генератора литерных частот, выход опорного генератора подключен к входам третьего и четвертого делителей частоты с переменным коэффициентом деления, причем выход третьего делителя частоты с переменным коэффициентом деления подключен к второму входу первого фазового детектора, а выход четвертого делителя частоты с переменным коэффициентом деления является первым входом второго фазового детектора, второй вход которого подключен к входу пятого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а выход является входом второго фильтра нижних частот, выход последнего подключен к входу генератора фиксированной частоты, выход которого подключен одновременно к входу пятого делителя частоты с переменным коэффициентом деления и к второму входу смесителя, причем выход смесителя подключен к входам первого и второго фильтров диапазонов L1 и L2, включенных параллельно, а выходы фильтров являются выходом устройства.

Предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения “новизна”, т.к. отличается от прототипа наличием новых функциональных элементов и новых связей между элементами.

На чертеже представлена структурная схема устройства двухдиапазонного синтезатора литерной частоты спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС.

Устройство двухдиапазонного синтезатора литерной частоты спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС диапазонов L1 и L2 содержит генератор литерных частот 1, первый, второй делители частоты с переменным коэффициентом деления 2, 3, первый фазовый детектор 4, опорный генератор 5, третий делитель частоты с переменным коэффициентом деления 6, первый фильтр нижних частот 7, четвертый делитель частоты с переменным коэффициентом деления 8, генератор фиксированной частоты 9, пятый делитель частоты с переменным коэффициентом деления 10, второй фазовый детектор 11, второй фильтр нижних частот 12, смеситель 13, первый фильтр диапазона L1 14, второй фильтр диапазона L2 15. Выход генератора литерных частот подключен к входам первого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления, выход первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления является первым входом смесителя, а выход второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления является первым входом первого фазового детектора, выход которого подключен к входу первого фильтра нижних частот, выход первого фильтра нижних частот подключен к входу генератора литерных частот, выход опорного генератора подключен к входам третьего и четвертого делителей частоты с переменным коэффициентом деления, причем выход третьего делителя частоты с переменным коэффициентом деления подключен к второму входу первого фазового детектора, а выход четвертого делителя частоты с переменным коэффициентом деления является первым входом второго фазового детектора, второй вход которого подключен к выходу пятого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а выход является входом второго фильтра нижних частот, выход последнего подключен к входу генератора фиксированной частоты, выход которого подключен одновременно к входу пятого делителя частоты с переменным коэффициентом деления и к второму входу смесителя, причем выход смесителя подключен к входам первого и второго фильтров диапазонов L1 и L2, подключенных параллельно, а выходы фильтров являются выходом устройства.

Двухдиапазонный синтезатор литерной частоты диапазонов L1 и L2 спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС работает следующим образом.

Предлагаемый двухдиапазонный синтезатор литерной частоты включает генератор литерных частот и генератор фиксированной частоты, частота которых стабилизирована с точностью долей градуса по фазе с единым опорным генератором известной схемой автоподстройки частоты [2] с помощью фазового детектора и фильтра нижних частот. Генератор литерных частот 1 формирует литерные частоты на промежуточной частоте, которая затем переносится в рабочий диапазон, путем перемножения в смесителе 13 с фиксированной частотой генератора фиксированной частоты 9 и последующей фильтрацией первым и вторым диапазонными фильтрами, включенными параллельно.

Частота гетеродина литерных частот выбрана так, что зеркальные каналы обоих диапазонов не попадают в полосу прозрачности фильтров, что позволяет избавиться от СВЧ-переключателей диапазонных фильтров. С целью сужения полосы генератора литерных частот на его выходе включен первый делитель с переменным коэффициентом деления (ДПКД), изменяя коэффициент деления которого можно осуществить переключение с одного диапазона на другой, не меняя при этом диапазона перестройки генератора литерных частот.

В устройстве двухдиапазонного синтезатора литерной частоты спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС переключение диапазона частот производится изменением коэффициента деления первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, первый и второй фильтры диапазонов L1 и L2 не переключаются и включены параллельно, частота генератора фиксированной частоты f_G равна 1358 МГц, а коэффициенты деления m=1, k=4.

Способ двухдиапазонного синтезирования литерной частоты спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС включает последовательно выполненные операции синтеза частоты с увеличенным шагом перестройки, перемножения ее с частотой гетеродина и фильтрацией боковых составляющих посредством первого и второго фильтров диапазонов L1 и L2.

В предлагаемом способе формирование сетки частот в диапазонах L1 и L2 осуществляется с помощью двух генераторов: литерных частот и фиксированной частоты.

Выбор частот и коэффициентов деления производится по формуле (1).

где f_OUT - частота выходного сигнала;

f_G - частота генератора фиксированной частоты;

f_n - частота генератора литерных частот;

m - коэффициент деления ДПКД для диапазона L1;

k - коэффициент деления ДПКД для диапазона L2.

Синтезируется частота f_n с увеличенньм шагом перестройки и поступает на вход первого делителя с переменньм коэффициентом деления (ДПКД). Поделенная частота поступает на смеситель, где перемножается с фиксированной частотой соответствующего генератора. Побочные продукты преобразования поступают на вход параллельно включенных диапазонных фильтров, которые подавляют неиспользуемые спектральные составляющие.

Данный способ позволяет использовать частоту сравнения двухдиапазонного синтезатора литерных частот большую, чем дискретность перестройки, что уменьшает фазовые шумы синтезатора; использовать одну и ту же фиксированную частоту генератора фиксированной частоты для обоих диапазонов; осуществлять переключение диапазона цифровыми схемами на низкой частоте путем изменения коэффициента деления делителя частоты.

Таким образом, предложенный двухдиапазонный синтезатор литерной частоты диапазонов L1 и L2 спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС содержит всего два пассивных (диапазонные фильтры ) и два активных СВЧ-узла: генератор фиксированной частоты и смеситель. Генератор литерных частот работает на промежуточной частоте. Остальные узлы схемы могут быть реализованы внутри одной цифровой микросхемы, за исключением первого и второго фильтров нижних частот и опорного генератора.

Дополнительный эффект заключается в том, что предлагаемое устройство позволяет избавиться от любых переключений по цепям СВЧ и производить более качественное экранирование данных цепей при использовании в высокочувствительной измерительной аппаратуре (имитаторах сигналов спутниковых навигационных систем), подавлять внеполосные излучения в передающей аппаратуре (псевдоспутники) при низком уровне фазовых шумов выходного сигнала.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №814236, кл. Н 03 В 21/02, 1979.

2. М.К.Белкин, В.Т.Белинский, Ю.Л.Мазор, P.M.Терещук. Справочник по учебному проектированию приемно-усилительных устройств. 2-е изд. - Киев: Выща шк., 1988. - 196.

1. Способ синтеза двух диапазонов литерной частоты спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС, включающий последовательное выполнение следующих операций - генерирование стабилизированной литерной частоты, перемножение ее с фиксированной частотой гетеродина и фильтрацию боковых составляющих посредством фильтров диапазона L₁ и L₂, отличающийся тем, что фиксированная частота и стабилизированная литерная частота выбираются по формуле из соотношения:

где f_out - частота выходного сигнала;

f_G - частота генератора фиксированной частоты;

f_n - стабилизированная литерная частота;

m - коэффициент деления для диапазона L1;

k - коэффициент деления для диапазона L2.

2. Устройство двухдиапазонного синтезатора литерной частоты спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС, содержащее генератор опорной частоты, первый и второй делители частоты с переменным коэффициентом деления, первый фазовый детектор, первый фильтр нижних частот, смеситель, отличающееся тем, что в него включены третий, четвертый, пятый делители частоты с переменным коэффициентом деления, генератор литерных частот, генератор фиксированной частоты, второй фазовый детектор, второй фильтр нижних частот, первый и второй фильтры диапазонов L1 и L2, причем выход генератора литерных частот подключен к входам первого и второго делителей частоты с переменным коэффициентом деления, выход первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления является первым входом смесителя, а выход второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления является первым входом первого фазового детектора, выход которого подключен к входу первого фильтра нижних частот, выход первого фильтра нижних частот подключен к входу генератора литерных частот, выход опорного генератора подключен к входам третьего и четвертого делителей частоты с переменным коэффициетом деления, причем выход третьего делителя частоты с переменным коэффициентом деления поключен к второму входу первого фазового детектора, а выход четвертого делителя частоты с переменным коэффициентом деления является первым входом второго фазового детектора, второй вход которого подключен к входу пятого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а выход является входом второго фильтра нижних частот, выход последнего подключен к входу генератора фиксированной частоты, выход которого подключен одновременно к входу пятого делителя частоты с переменным коэффициентом деления и к второму входу смесителя, причем выход смесителя подключен к входам первого и второго фильтров диапазонов L1 и L2, подключенных параллельно, а выходы фильтров являются выходом устройства.

3. Устройство двухдиапазонного синтезатора литерной частоты спутниковой системы ГЛОНАСС по п.2, отличающееся тем, что переключение диапазона частот производится изменением коэффициента деления первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а первый и второй фильтры диапазонов L1 и L2 не переключаются и включены параллельно, частота f_G равна 1358 МГц, а коэффициенты деления m=2, k=4.