專利名稱：一種北斗終端模塊多個頻率源的精確合成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于北斗定位系統(tǒng)中的頻率合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及北斗終端的頻率源的產(chǎn)生技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的北斗定位系統(tǒng)的終端中，大多使用16. 32MHz的參考時鐘，來合成終端系統(tǒng)中的頻率源，如果用16. 32MHz精確合成所需的本振頻率1615. 68MHz和863. 83MHz，在合成863. 83MHz時就會帶來ー個問題，就是此時鑒相頻率很低最高只有l(wèi)OKHz，而如此低的鑒相頻率使得合成出的863. 83MHz本振頻率源的相位噪聲很差。嚴重影響系統(tǒng)的信號質(zhì)量。另外方法就是合成ー個863. 84MHz頻率源，即偏離了理論值lOKHz，由于該方法合成產(chǎn)生的頻率源不夠精確，與理論值有一定的偏差，此方法所帯來的問題是増加基帶系統(tǒng)的處理復(fù)雜度，要求基帶必須要處理IOKHz的頻率偏差。

實用新型內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有的北斗定位系統(tǒng)的終端中合成的頻率源所存在的鑒相頻率很低或頻率源不夠精確，與理論值有一定偏差等問題，而提供一種能夠一種北斗終端模塊多個頻率源的精確合成裝置。本實用新型能夠可以實現(xiàn)精確合成北斗終端內(nèi)的射頻發(fā)射機和接收機兩個本振頻率(1615. 68MHz和863. 83MHz)，獲得良好的相位噪聲；再使用超小封裝的數(shù)字頻率合成芯片合成基帶采樣使用的參考頻率源(48. 96MHz)。為了達到上述目的，本實用新型采用如下的技術(shù)方案一種北斗終端模塊多個頻率源的精確合成裝置，該裝置包括合成北斗終端內(nèi)射頻發(fā)射機和接收機使用的本振頻率的本振頻率合成單元以及基帶參考時鐘合成単元，所述裝置還包括22MHz的溫補高穩(wěn)定電調(diào)晶體振蕩器，所述22MHz的溫補高穩(wěn)定電調(diào)晶體振蕩器分別與本振頻率合成単元和基帶參考時鐘合成単元電連接，并作為本振頻率合成単元和基帶參考時鐘合成単元合成時的參考時鐘。上述方案的優(yōu)選方案中，所述本振頻率合成単元由超小型封裝芯片Si4133組成。進ー步的，所述基帶參考時鐘合成單元由超小封裝芯片CY22U1組成。本實用新型使用22MHz高穩(wěn)定溫補電調(diào)晶體振蕩器(TCVCXO)作為頻率合成器的參考時鐘，可以實現(xiàn)I.可以無偏差精確合成Fl (1615. 68MHz)和F2 (863. 83MHz)，分別使用880KHz (或440KHz，或220KHz或IlOKHz)作為第一本振合成的鑒相頻率，和IlOKHz作為第二本振合成
的鑒相頻率。2.由于鑒相頻率比較高，因此可以獲得優(yōu)良的相位噪聲，經(jīng)過實測已經(jīng)達到或優(yōu)于-80dBc/HzilKHz offset ；-90dBc/Hzil0KHz offset ；[0014]-100dBc/Hzil00KHz offset。3.這樣可以使用類似Si4133等超小型封裝，價格低廉的頻率合成器芯片，從而達到縮小空間，節(jié)省成本的目的。4.這樣可以使用類似CY22U1等超小封裝，價格低廉的數(shù)字頻率合成器，可以無偏差精確合成基帶處理用的參考時鐘F4 (48. 96MHz)，從而幫助縮小空間，節(jié)省成本。從而幫助實現(xiàn)北斗定位系統(tǒng)的終端設(shè)備小型化，成本降低，信號質(zhì)量改善，基帶處理可以簡單化，同時也節(jié)省了功耗。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
來進ー步說明本實用新型。圖I為本實用新型方案的示意圖。圖2為利用本實用新型的北斗定位系統(tǒng)終端射頻的收發(fā)信機模塊的基本工作原理圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進ー步闡述本實用新型。參見

圖1，針對北斗射頻收發(fā)信機的接收和發(fā)射共用ー個本振頻率RF_LOFl (1615. 68MHz)，接收機的第二本振頻率IF_L0使用F2 (863. 83MHz)的頻率方案；或北斗單收的接收機使用RF_L0 1615. 68MHz和IF_L0 863. 83MHz作為第一和第二本振頻率的方案。本實用新型提供的一種北斗終端模塊多個頻率源的精確合成裝置主要包括合成北斗終端內(nèi)射頻發(fā)射機和接收機使用的本振頻率的本振頻率合成單元12、基帶參考時鐘合成單元13以及22MHz的溫補高穩(wěn)定電調(diào)晶體振蕩器14。其中22MHz的溫補高穩(wěn)定電調(diào)晶體振蕩器14分別與本振頻率合成單元12和基帶參考時鐘合成單元13電連接,并作為本振頻率合成單元12和基帶參考時鐘合成單元13合成時的參考時鐘?；谠摲桨福緦嵱眯滦涂梢詿o偏差精確合成Fl (1615. 68MHz)和 F2 (863. 83MHz)，并分別使用880KHz (或440KHz，或220KHz或IlOKHz)作為第一本振合成的鑒相頻率，和IlOKHz作為第二本振合成的鑒相頻率，其鑒相頻率很高。對于頻率合成器來說，相位噪聲和頻率準確度是非常重要的參數(shù)。在選擇頻率合成方案時鑒相頻率的高低會極大的影響相位噪聲，鎖相環(huán)的頻率變換原理是Fout/N = Fref/R =鑒相頻率。其中，F(xiàn)out為輸出頻率，F(xiàn)ref為輸入的參考頻率，N為輸出頻率的分頻系數(shù)，R為輸入?yún)⒖碱l率的分頻系數(shù)。由等式中可以看出鑒相頻率是頻率合成的關(guān)鍵頻率。當(dāng)上式得到滿足時，理論上就可準確合成出想要的輸出頻率了。對于本實用新型中的方案，F(xiàn)outl = 1615. 68Mhz, Fref = 22Mhz,可以選擇880K、440K、220K、110KHz作為鑒相頻率，此時的N對應(yīng)為1836、3672、7344、14688，R對應(yīng)為25、50,100,200o Fout2 = 863. 83Mhz, Fref = 22Mhz，可以選擇 110KHz、55KHz 作為鑒相頻率，此時的N對應(yīng)可用7853、15706，R對應(yīng)為200、400。由于用22MHz的高穩(wěn)定溫補電調(diào)晶體振蕩器作為參考頻率時，可以使用的鑒相頻率和除法分頻器的分頻因子所處的范圍比較適中。本實用新型可使用采用超小型封裝芯片Si4133來形成本振頻率合成單元12。Si4133是當(dāng)前業(yè)內(nèi)最小封裝的雙頻內(nèi)置VCO的鎖相環(huán)芯片，鑒相頻率范圍是IOKHz lMHz，RF的除法分頻器(18bit)的分頻因子N最大可以262144，IF的除法分頻器(16bit)的分頻因子N最大可以65536。Fref的除法分頻器(13bit)的分頻因子R最大可以 8192.對應(yīng)于現(xiàn)有的北斗頻率合成方案大多使用16. 32MHz的頻率作為參考頻率，可以準確合成1615. 68Mhz。但是在合成863. 83MHz時，如果準確合成，所能用的最大鑒相頻率只有 lOKHz，此時 N = 863. 83/0. 01 = 86383，R = 16. 32/0. 01 = 1632。由此可以看到 雖然N和R都在Si4133的參數(shù)范圍之內(nèi)，但是鑒相頻率IOKHz已經(jīng)是芯片能工作的參數(shù)的邊緣了。更加重要的是，相位噪聲是頻率合成器的重要參數(shù)。根據(jù)理論的公式，鑒相頻率對相位噪聲影響的因子是20*logN，其中N是輸出頻率和鑒相頻率的比值，N愈大，相位噪聲的惡化愈大，反之，相位噪聲越好。相比22MHz的做參考頻率的方案，用16. 32Mhz時N已經(jīng)增大到
11倍，110KHz/10KHz = 11。那么相位噪聲就會惡化 20. 8dB (20*logll)。20dB的惡化是非?？捎^的。這個惡化帶來結(jié)果就是系統(tǒng)的信噪比，和誤碼率的變差。所以使用16. 32MHz的頻率作為參考頻率的方案要想獲得較好的相位噪聲，是沒有辦法使用S14133芯片。對于基帶參考時鐘吋，現(xiàn)有技術(shù)中使用16. 32MHz的頻率作為參考頻率來合成48. 96MHz基帶參考時鐘，一般是使用16. 32MHz的3倍頻濾波后再放大的方法。倍頻、濾波、放大，所帯來的是電路復(fù)雜化，増加空間的要求。而在本實用新型中，采用超小封裝芯片CY22U1來形成基帶參考時鐘合成單元13，CY22U1系列是高精度的數(shù)字頻率合成芯片。并且使用22MHz的參考時鐘，CY22U1芯片可以準確合成48. 96MHz基帶參考時鐘。由此，基于22MHz的頻率使用數(shù)字頻率合成芯片CY22U1相對于現(xiàn)有技術(shù)可以節(jié)省倍頻，放大等電路的空間，CY22U1只需要I. 7mm*I. 7mm的空間。在上述方案的基礎(chǔ)上，本實用新型提供的精確合成北斗終端模塊多個頻率源的方法，該方法為利用22MHz高穩(wěn)定溫補電調(diào)晶體振蕩器為北斗終端模塊頻率源合成時的參考時鐘。根據(jù)上述方案得到的本實用新型的具體實施如下參見圖2，接收部分北斗定位系統(tǒng)的衛(wèi)星信號Fl (2491. 75MHz ±4. 08MHz)經(jīng)由天線10送到高増益低噪聲放大器I放大后，再送入第一級變頻単元2進行頻率變換，其本振頻率為F4 (1615. 68MHz)，輸出第一中頻為F2 (876. 07MHz)，第一中頻在第二級變頻單元3中和第二本振頻率F5 (863. 83MHz)混頻后輸出中頻F3 (12. 24MHz ±4. 08MHz)。中頻F3送給基帶處理模塊。發(fā)射部分從基帶處理模塊來的基帶信號經(jīng)過整形后送入調(diào)制器8，在調(diào)制器中，使用本振頻率F4(1615. 68MHz)直接調(diào)制到發(fā)射頻段，再經(jīng)過功率放大單元9把信號放大，經(jīng)由天線11發(fā)射出去，由衛(wèi)星來接收?；鶐K需要端射頻的收發(fā)信機模塊提供參考時鐘頻率F7 (48. 96MHz)作為采樣的頻率。其中，第一本振頻率F4和第二本振頻率F5是由Silicon Lab公司的Si4133系列的雙頻率合成器形成的第一本振頻率合成單元4和第一本振頻率合成單元5產(chǎn)生，所采用的參考時鐘F6是22MHz。使用22MHz的溫補高穩(wěn)定電調(diào)晶體振蕩器(TCVCXO) 7作為參考可以精確的合成1615. 68MHz和863. 83MHz。在合成1615. 68MHz時，頻率合成器4內(nèi)的參考分頻器可以使用25，50，100，200等分頻比，這樣可以獲得比較高的鑒相頻率分別為880KHz，440KHz，220KHz，IIOKHz等，對應(yīng) 的射頻分頻比為1836，3672，7344，14688等，從而可以獲得相位噪聲優(yōu)良的本振頻率輸出。同樣對于第二本振頻率F5 (863. 83MHz)，頻率合成器5內(nèi)的參考分頻器可以使用200,400等分頻比，這樣可以獲得比較高的鑒相頻率分別為110KHz，55KHz等，對應(yīng)的射頻分頻比為7853，15706等，從而可以獲得相位噪聲優(yōu)良的本振頻率輸出。根據(jù)實測結(jié)果，以上兩個本振頻率源的相位噪聲都已經(jīng)達到或優(yōu)于-80dBc/HzilKHz offset-90dBc/Hzil0KHz offset-lOOdBc/HzilOOKHz offset而這個指標已經(jīng)遠超出了北斗定位系統(tǒng)對本振頻率源的相位噪聲的要求，大大的減少批量生產(chǎn)中的對本振頻率源的調(diào)試工作。對于基帶采樣用的參考時鐘F7 (48. 96MHz)使用了 Cypress公司的CY22U1系列的超小封裝的數(shù)字頻率合成器，并由其形成基帶參考時鐘合成単元6。由于22MHz和48. 96MHz的最大公約數(shù)是80KHz，除法器的分頻比分別為275和612，可以使用類似CY22U1分頻比很高，并且超小封裝的數(shù)字頻率合成器。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.一種北斗終端模塊多個頻率源的精確合成裝置，該裝置包括合成北斗終端內(nèi)射頻發(fā)射機和接收機使用的本振頻率的本振頻率合成單元以及基帶參考時鐘合成単元，其特征在于，所述裝置還包括22MHz的溫補高穩(wěn)定電調(diào)晶體振蕩器，所述22MHz的溫補高穩(wěn)定電調(diào)晶體振蕩器分別與本振頻率合成單元和基帶參考時鐘合成單元電連接，并作為本振頻率合成單元和基帶參考時鐘合成單元合成時的參考時鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種北斗終端模塊多個頻率源的精確合成裝置，其特征在于，所述本振頻率合成単元由超小型封裝芯片Si4133組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種北斗終端模塊多個頻率源的精確合成裝置，其特征在于，所述基帶參考時鐘合成單元由超小封裝芯片CY22U1組成。
專利摘要本實用新型公開了一種北斗終端模塊多個頻率源的精確合成裝置，屬于北斗定位系統(tǒng)中的頻率合成技術(shù)領(lǐng)域，本實用新型使用22MHz的溫補高穩(wěn)定電調(diào)晶體振蕩器(TCVCXO)，可以實現(xiàn)精確合成北斗終端內(nèi)的射頻發(fā)射機和接收機兩個本振頻率(1615.68MHz和863.83MHz)，獲得良好的相位噪聲；再使用超小封裝的數(shù)字頻率合成芯片合成基帶采樣使用的參考頻率源(48.96MHz)。
文檔編號H03L7/18GK202395754SQ20112052739
公開日2012年8月22日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者陳井玉 申請人:上海唯星通信技術(shù)有限公司