[发明专利]在GPS信号接收机中使用的延迟锁相环

说明书

技术领域

本发明涉及打算使用在无线电信号接收机中的延迟锁相环，特别是涉及由包括延迟锁相环的GPS卫星发射的信号的接收机中的延迟锁相环。

背景技术

GPS系统(取自其真实的名字NAVSTAR-GPS(取自“NAVigation SatelliteTime And Ranging Global Positioning System”的首字母缩写))来自于美国国防部。该系统使用航海卫星星座发送GPS信号，根据该信号，陆地接收机能够精确地确定其位置，速度和本地时间。该星座由分布在相对于赤道以55°倾斜的6个轨道平面中的位于高度20,183公里的24颗卫星组成。选择这种卫星分布是确保在世界上无论何地一天24小时的持续覆盖。每个卫星携带至少一个原子频率标准，以便能够提供高精确的时间保持信息。此外，每个卫星从陆地控制站接收能够对其时间保持信息校正和对轨道信息校正的信号。

每个卫星通过二相移相键控，即BPSK在两个特征不同载波信号上同时发送，就是说信号L1具有频率1,575.42MHz，信号L2具有频率1,227.6MHz。信号L1和L2由以每秒50比特的频率发送的启动信息和一个具有更高频率的卫星识别码组成。使用了两种类型的码子：码子A/C(来自解释Clear Access)，和码子P(来自单词Protected)。

码C/A由以1.023MHz频率(其导出的重复周期为1ms/s)产生的1,023比特构成。使用这种码的合理之处在于以下原因：(i)它是伪随机的，因为在短时期内它具有白噪声的所有特征：(ii)如果它与其自身相乘它将自身抵消；和(iii)在同一载波信号上它能够访问多个用户。

所述C/A码仅在L1载波信号上找到并且它是民间使用的码。由卫星发射的信息被首先用C/A码BPSK调制，产生遍布于初始基带带宽50Hz至1.023Hz的频谱。然后执行在L1上载波的调制，这样获得的信号被发送到接收机。

由接收机接收的信号其主要特征在于它的能量高于噪声能量。信噪比为大约-20dB。对扩展的频谱执行与发射相反的操作，也就是说它的压缩，这使得消息被带到一个可接受的能量电平。对此，需要用相应卫星的伪随机码乘以该接收信号，由此消除引入的调制。合成信号的质量取决于由接收机产生的码与由卫星发射的码之间的相似程度。遗憾的是，所述质量受到涉及系统的概念的不精确性的损害。这些不精确性的出现主要是由于多普勒效应造成的频移和构成接收机的部件的不精确性以及相应相移的不精确性引起的。

发明内容

本发明的一个目的是实现一种分别使卫星和接收机的两个C/A码同步的GPS信号接收机。

本发明的另一个目的是实现一种GPS信号接收机，其中实现GPS信号频谱的压缩比现有技术中的简单。

本发明的再一个目的涉及一种简单，有效，费用低且易实现的GPS信号接收机。

本发明的目的是这样一种打算使用在由卫星发射的信号的接收机中的锁相环，所述信号包括用伪随机码调制的信息，所述接收机适用于在相位捕获期间对所述GPS卫星进行搜索以识别所述的伪随机码，该锁相环包括：

一个伪随机码发生器，用于产生所述卫星的所述伪随机码的拷贝；

一个本机振荡器；

一个调制器，用于用所述本机振荡器的输出信号调制来自所述伪随机码发生器的所述卫星的所述伪随机码的拷贝；

多个信号信道，每个信道包括一个与所述调制器的输出连接的相关器，一个与所述相关器的输出连接的带通滤波器，和一个连接到所述带通滤波器的输出的信号检测电路；和

一个数据处理单元，适用于根据所述信号检测电路的输出信号的功能控制所述本机振荡器的输出信号的中心频率；

所述延迟锁相环的特征在于所述数据处理单元在所述相位捕获期间适用于以多个步骤控制所述带通滤波器的中心频率和带宽，以便所述带通滤波器在每一步骤将前一步骤的通带之一划分成不重叠的通带。

由于上述特征，GPS信号接收机能够以这样一种方式实现，即延迟锁相环的三个信道的带通滤波器(这些信道在跟踪GPS信号的相位中是必要的)的带通滤波器也在相位捕获中使用，以识别GPS卫星的伪随机码。

在下面将进行的仅作为例子提供的描述中并参考附图，本发明的其他特征和优点将会更清楚。

附图说明

图1是根据本发明包括一延迟锁相环的GPS信号接收机的示意图；

图2是构成图1的GPS信号接收机的部件的一个数字延迟锁相环的示意图；