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1、(10)申请公布号 CN 102262232 A (43)申请公布日 2011.11.30 CN 102262232 A *CN102262232A* (21)申请号 201010192960.4 (22)申请日 2010.05.28 G01S 19/23(2010.01) (71)申请人 致茂电子股份有限公司 地址 中国台湾桃园县 (72)发明人 黄雪樵 廖祐崧 (74)专利代理机构 北京三友知识产权代理有限 公司 11127 代理人 任默闻 (54) 发明名称 高解析度极低功率位准射频输出信号模拟器 (57) 摘要 本发明公开了一种信号模拟器， 用以输出可 编程控制的低于 -145dBm 。
2、功率的射频信号， 供卫 星定位系统接收器等测试， 其电路附一功率相对 较该射频模拟信号功率高的校正输出信号。本电 路包含 ： 一可编程数字电位器、 一锁相回路、 一增 益可变放大器、 一功率分配器、 一调变器、 若干个 衰减器及带通滤波器。 其中， 可编程数字电位器搭 配功率位阶表， 其输出信号控制增益可变放大器 的输出位准， 经一数字可编程衰减器输出至功率 分配器分成两个信号， 其中一射频信号经固定衰 减器、 带通滤波器后输出校正信号， 另一射频信号 经可调衰减器、 固定衰减器、 带通滤波器后输出卫 星模拟信号。本发明实施例的信号模拟器可稳定 输出极低功率且高解析度的信号， 可编程控制。 (。
3、51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 5 页 CN 102262245 A1/1 页 2 1. 一种信号模拟器， 其特征在于， 所述的信号模拟器用以输出可编程控制的极低功率 射频信号以提供卫星定位系统接收器测试， 包含 ： 一可编程数字电位器设有一功率位阶表 ； 及 一锁相回路、 一增益可变放大器、 一调变器， 一衰减器、 一带通滤波器依序串接至一输 出端 ； 其中， 所述增益可变放大器由所述可编程数字电位器输出的电压位阶控制， 而所述数 字电位器输出值是依据所述功率位阶表将输入于所述锁相回路的射频信号输出至。
4、所述调 变器， 用以和所述调变器另一输入端所输入的基频信号作展频调变输出， 再至所述衰减器 做信号衰减， 并经由所述带通滤波器滤波后输出预定功率值的模拟信号。 2. 如权利要求 1 所述的信号模拟器， 其特征在于， 所述的功率位阶表设有所述数字电 位位阶、 与所述模拟信号的功率位阶的对应关系。 3. 如权利要求 1 所述的信号模拟器， 其特征在于， 所述的调变器为 BPSK 型调变器。 4. 一种信号模拟器， 其特征在于， 所述的信号模拟器用以输出可编程控制的极低功率 射频模拟信号及一功率相对较所述射频模拟信号功率高的校正信号， 包含 ： 一微处理器设有一功率位阶表 ； 一数字电位器 ； 一锁。
5、相回路、 一增益可变放大器、 一第一衰减器、 一功率分配器、 一第二衰减器、 一第一 带通滤波器依序串接至一第一输出端， 其中， 所述增益可变放大器由所述数字电位器控制， 而所述数字电位器输出值依据所述功率位阶表将一输入于锁相回路的射频信号， 用以自所 述第一输出端输出一校正用射频信号 ； 一调变器， 一第三衰减器、 第二带通滤波器依序串接至一第二输出端 ； 其中， 由所述调变器将一基频信号与所述功率分配器的另一输出端所输出的射频信号 作调变， 并由所述第二输出端输出一测试用射频信号。 5. 如权利要求 4 所述的信号模拟器， 其特征在于， 所述的第一衰减器为数字衰减器， 所 述功率位阶表设有。
6、所述数字电位位阶、 所述数字衰减器衰减位阶与所述测试用射频信号、 或校正用射频信号的对应关系。 6. 如权利要求 4 所述的信号模拟器， 其特征在于， 所述的第二衰减器为固定衰减器。 7. 如权利要求 4 所述的信号模拟器， 其特征在于， 所述的调变器为 BPSK 型调变器。 8. 如权利要求 4 所述的信号模拟器， 其特征在于， 所述的第三衰减器包含一可变衰减 器及一固定衰减器。 权 利 要 求 书 CN 102262232 A CN 102262245 A1/5 页 3 高解析度极低功率位准射频输出信号模拟器 技术领域 0001 本发明涉及一种信号模拟用电路， 特别是指一种利用可编程数字电。
7、位器、 调变器、 增益可变放大器及衰减器的信号模拟器输出可编程控制的极低功率射频信号以提供如模 拟卫星信号等用途。 背景技术 0002 卫星定位系统(global positioning system ； GPS)是目前汽车、 航空器、 航海器导 航的最重要工具之一， 更是军事国防导弹系统不可或缺的辅助工具。然而由于 GPS 卫星输 出信号至 GPS 接收器， 信号功率通常是非常微弱的， 因此， 要测试 GPS 接收器的灵敏度及是 否通过检验标准一般是不太容易的。而这方面就需非得通过卫星信号模拟器的辅助才行。 0003 图 1 为一现有信号模拟器 10 其输出信号通过一射频缆线 12 传送至一。
8、 GPS 接收器 隔离箱 20 的一待测 GPS 接收器 30。GPS 接收器隔离箱 20 为一金属屏蔽箱， 它可以阻绝外 在环境中的任何射频， 包含宇宙射线在内。GPS 接收器 30 的信号再经 USB 缆线 22 至一电脑 35 作分析。 0004 然而， 现有可供 GPS 接受器测试用的信号模拟器 10 的解析度不高， 例如已知厂商 如宗臣科技的产品RF-3011可提供-50dBm至-145dBm功率位阶， 解析度为1dB， 它也不提供 Doppler频率位移的校正。 而像是Aeroflex(IFR)的GPS-101信号模拟器则是有Satellite Vehicle(SV) 及导航数据可。
9、设定、 Doppler 频率位移的校正。然而， 解析度为 1dB。另一家 较出色如 Spirent 的 STR4500 ： 6 个独立的多通道模拟器， 解析度为 0.5dB， 输出的功率位准 最低为 -130dBm， 且无电脑化平台。Spirent 另一款 GSS6300 更高级， 输出的功率位准同样 为最低为 -130dBm， 有 12 个独立多通模拟器解析度高达 0.1dB， 但仍不具电脑平台。 0005 本发明的一目的是提供一信号模拟器， 输出的功率位准范围比 Spirent 更低， 可 达 -145dBm， 解析度高达 0.1dB， 且可编程控制。 发明内容 0006 本发明揭露一种卫。
10、星信号模拟器， 用以输出可编程控制的极低功率射频信号以提 供卫星定位系统接收器测试， 包含 ： 一可编程数字电位器设有一功率位阶表。一锁相回路、 一增益可变放大器、 一调变器， 一衰减器、 一带通滤波器则依序串接至一输出端。 0007 其中， 增益可变放大器由可编程控制数字电位器输出的电压位阶控制， 而数字电 位器输出值是依据功率位阶表将输入在该锁相回路的射频信号经增益可变放大器调节输 出至隔离箱， 用以和另一输入端所输入的基频信号作展频调变输出， 再至衰减器做信号衰 减， 并经由带通滤波器滤波后输出预定功率值的模拟信号。 0008 本发明的再一实施例中， 另提供一种信号模拟器， 用以输出可编。
11、程控制的极低功 率射频模拟信号及一功率相对较该射频模拟信号功率高的校正信号， 包含 ： 一微处理器设 有一功率位阶表串接一数字电位器 ； 一锁相回路、 一增益可变放大器、 一第一衰减器、 功率 分配器、 一第二衰减器、 一第一带通滤波器依序串接至一第一输出端。其中， 增益可变放大 说 明 书 CN 102262232 A CN 102262245 A2/5 页 4 器由数字电位器控制， 依据该功率位阶表， 数字电位器输出控制信号 ( 值依据该功率位阶 表将一输入于锁相回路的射频信号 )， 用以自第一输出端输出一校正用射频信号 ； 一调变 器， 一第三衰减器、 第二带通滤波器依序串接至一第二输出。
12、端 ； 其中， 由调变器将一基频信 号与功率分配器的另一输出端所输出的射频信号作调变， 并由第二输出端输出一测试用模 拟卫星射频信号。 0009 本发明实施例的信号模拟器可输出极低功率、 高解析度的信号， 且可编程控制。 而 且， 本发明实施例的信号模拟器还可提供一校正信号， 适合于高解析度频谱分析仪使用， 因 此， 相对于低功率模拟信号而言， 可更准确了解模拟信号的功率值是否在一预定值， 客户勿 需另外购置校正机器， 或假手它人校正。 附图说明 0010 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解， 构成本申请的一部分， 并不 构成对本发明的限定。在附图中 ： 0011 图 1 为现有信号。
13、模拟器其输出信号传送至一 GPS 接收器模拟隔离箱的一待测 GPS 接收器的示意图 ； 0012 图2为本发明的信号模拟器其输出信号传送至一GPS接收器模拟隔离箱的一待测 GPS 接收器的示意图， 此外， 校正信号另连接至频谱分析仪 ； 0013 图 3 显示本发明信号模拟器的功能方块示意图 ； 0014 图 4 显示本发明信号模拟器第一实施例所用的射频功率位阶表 ； 0015 图 5 显示本发明信号模拟器第二实施例的功能方块示意图。 0016 附图标号 ： 0017 电脑 35、 85 信号模拟器 10、 50 0018 GPS 接收器隔离箱 20、 70 待测 GPS 接收器 30、 80。
14、 0019 射频缆线 12、 61、 62 USB 电缆线 22、 82 0020 频谱分析仪 90 微处理器 100 0021 数字电位器 103 锁相回路 105 0022 增益可变放大器 VGA 115 数字衰减器 120 0023 第一射频信号 131 功率分配器 130 0024 第二射频信号 132 固定衰减号 135、 180 0025 调变器 150 基频信号 160 0026 展频信号 165 可调衰减器 170 0027 第一带通滤波器 138 第二带通滤波器 188 0028 可编程控制数字电位器 104 具体实施方式 0029 为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚。
15、明白， 下面结合附图对本发明实施 例做进一步详细说明。 在此， 本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明， 但并不作为 对本发明的限定。 0030 由 GPS 卫星输出信号至 GPS 接收器， GPS 接收器所收的信号功率通常是非常微弱 说 明 书 CN 102262232 A CN 102262245 A3/5 页 5 的， 功率衰减值经常为 130dBm 至 145dBm 之间。本发明的信号模拟器能够非常稳定地提供 射频功率位准为 -85dBm 至 -145dBm 的模拟信号及射频功率位准为 -25dBm 至 -85dBm 的载 波信号， 作为校正之用。 0031 以下的说明将配合以附图。
16、做说明。 0032 请参考图 2 的信号模拟器 50 测试 GPS 接收器的示意图。信号模拟器 50 其射频输 出信号由 OUT2 通过一射频缆线 62 传送至一 GPS 接收器隔离箱 70 的一待测 GPS 接收器 80。 GPS 接收器 80 的隔离箱 70 为一金属罩， 它可以挡掉外在环境中的任何射频， 包含宇宙射线 在内。GPS 接收器 80 的信号再经 USB 缆线 82 至一电脑 85 作分析。 0033 信号模拟器 50 另有一校正信号自输出端 OUT1 输出， 经由射频缆线 61 连接至频谱 分析仪 90 校正信号的功率位准。校正信号较待测 GPS 接收器 80 所接收的信号功。
17、率位阶高 60dB(m)。 0034 图 3 显 示 本 发 明 高 解 析 度 卫 星 定 位 系 统 信 号 接 收 模 拟 器 50(global positionsystem signal receiving simulator) 的功能方块示意图。卫星定位系统信号 接收模拟器包含一微处理器 100、 一数字电位器 (digital potential meter)103， 一锁相 回路 105、 一增益可变放大器 (variable gain amplifier ； 以下称 VGA)115、 一数字衰减 器 (digital attenuator)120、 一功率分配器 (digit。
18、al divider)130、 固定衰减器 (fix attenuator)135、 二固定衰减器 180、 可变衰减器 170、 一第一带通滤波器 138、 第二带通滤 波器 188、 第一输出端 OUT1、 及第二输出端 OUT2。数字衰减器 120 是 5 位解析度的衰减器。 在一较佳实施例中， 只使用位阶 0 或位阶 30。 0035 数字电位器 103 具有高解析度、 低杂讯、 高准确度、 低温度特性的特性。本发明的 数字电位器 103 结合微处理器 100， 因此是一可编程数字电位器 104， 使用者可以透过控制 面板的操作就可以输出所要功率位阶的射频信号。锁相回路 105 的输入。
19、端 IN1 输入一射频 (radio)， 在一实施例中 IN1 是一频率约为 10.23MHZ的射频信号， 再经锁相回路 105 调变以 输出预定的输出频率 1575.42MHZ。 0036 可编程数字电位器 104 包含有一功率位阶表。其中， 功率位阶表提供数字电位位 阶 0 至 1023、 数字衰减器位阶 0 或 30 与功率位阶衰减值对应关系， 请参见图 4。 0037 以一实施例而言， 数字电位器 103 是一十位的电位器。将电压范围 0.5V 至 1.2V 间的范围切割为 1024 个位阶。 0038 依据本发明的一实施例， 功率位阶表由 -82.2dBmm 至 -150.0dBm，。
20、 以 0.1dB 为单 位， 分别对应于数字位阶 1023 及数字位阶 490 共建置 670 余笔的数据， 图 4 仅示 670 余 笔的数据的其中的部分功率位阶表。第一栏位是功率衰减值， 包含 -82.2dBm 至 -84dBm 及 -148.1dBm 至 -150.0dBm( 负号表示衰减 )。第四栏位是共有 1024 个数字位阶， 第二栏位 则是 1024 个数字位阶以 16 进位表示， 以提供微处理器 100 运用。第三栏位则是数字衰减 器输出值， 在此只示其中的两个， 0 和 30。 0039 仍请参考图3， 锁相回路105输出频率为1575.42MHZ的射频信号， 但输出时功率衰。
21、 减至 13dBm 的射频信号。被衰减的射频信号输入 VGA 115。VGA115 的控制端是数字电位器 103 的输出端。VGA 115 再输入数字衰减器 120 进一步衰减。数字衰减器 120 依据功率位 阶表中的第三栏位选择一适当值。数字衰减器 120 输出端连接至一功率分配器 130。 0040 功率分配器130将前述经数字衰减器120输出的射频功率一部分， 在此， 及之后称 说 明 书 CN 102262232 A CN 102262245 A4/5 页 6 为第一射频信号 131， 分配至固定衰减器 135， 再将第一射频信号 131 进一步衰减。固定衰 减器 135 具有对排于其。
22、前的功率分配器 130、 数字衰减器 120、 锁相回路 105 等作信号位准 差异性的补偿能力， 并作一固定功率衰减。 0041 例如， 若校正用射频信号预定输出 -25dBm 的射频信号， 则在固定衰减器 135 的输 出就设定于-24dBm。 并假设第一带通滤波器138可衰减1dB以使该射频信号经第一带通滤 波器138后所输出的信号为-25dBm。 若校正用射频信号预定输出-85dBm的射频信号， 则在 固定衰减器135的输出就设定于-84dBm。 以使该射频信号经第一带通滤波器138后输出端 OUT1 所输出的信号为 -25dBm。 0042 功率分配器 130 的另一端则是输出射频信。
23、号至一调变器 (modulator)150， 在此， 及之后称为第二射频信号 132。第二射频信号 132 输入至调变器 150， 调变器 150 的一输入 端则输入一基频信号160， 在一较佳实施例中为BPSK(binary phase shift key)型调变器， 因此， 输入的基频信号 160 包含 BB IDATA 及 BB Q DATA。 0043 第二射频信号132与基频信号160经调变器150调变输出展频(spreadspectrum) 信号 165。调变器 150 输出时会使得展频信号 165 功率衰减。以预定 GPS 接收器用测试信 号的功率输出值是 -85dBm 为例， 。
24、调变后的信号 165 功率值约为 -34dBm， 展频信号 165 再进 一步由可调衰减器 170 及固定衰减号 180 进一步衰减， 两者可使得展频信号 165 再衰减至 功率值为 84dBm， 经由第二带通滤波器 188 后， 将输出 85dBm。若预定的模拟信号的功率值 为 -145dBm， 则调变后的信号功率值约为 -94dBm。再进一步由衰减器 175( 包含可调衰减器 170、 固定衰减号 180) 及第二带通滤波器 188 后， 模拟信号的功率值就是 -145dBm。上述的 可调衰减器 170 以一较佳实施例是一手调型， 当然， 它也可由编程控制。而固定衰减号 180 的功能如同。
25、前述固定衰减号 135。故不赘述。 0044 依据本发明的第二实施例， 信号模拟器也可以是另一种简约版， 只输出单一一种 射频测试信号供 GPS 信号接收器使用。请参见图 5。包含一可编程数字电位器 104 设有一 功率位阶表， 一锁相回路 105、 一增益可变放大器 115、 一调变器 150， 一衰减器 175( 包含可 变衰减器 170 及固定衰减器 180)、 一第二带通滤波器 188 依序串接至一输出端 OUT2。 0045 其中， 该增益可变放大器115由可编程数字电位器104输出的电压位阶控制， 而可 编程数字电位器104输出值是依据该功率位阶表将输入在锁相回路105的射频信号输。
26、出至 调变器 150， 用以和该调变器 150 另一输入端所输入的基频信号 160 作展频调变输出 162， 再至衰减器 175 做信号衰减， 并经由第二带通滤波器 188 滤波后输出预定功率值的模拟卫 星射频信号。 0046 换言之， 在第二实施例中简化了在第一实施例中的部分元件， 如数字衰减器 120、 功率分配器130。 因此， 功率位阶表只有输出模拟信号功率位阶和数字电位位阶的关系。 如 此， 在某些场合， 若无校正信号需求， 对客户而言， 将可降低购置成本。 0047 本发明具有以下优点 ： 0048 1) 本发明信号模拟器可输出非常低功率的信号作为卫星定位接收模拟之用， 解析 度可。
27、达 0.1dB。 0049 2) 本发明信号模拟器除上述信号外更供一校正信号， 此校正信号比低功率信号的 功率位准高约 60dB(m)， 适合于高解析度频谱分析仪使用， 因此， 相对于低功率模拟信号而 言， 可更准确了解模拟信号的功率值是否在一预定值。 客户勿需另外购置校正机器， 或假手 说 明 书 CN 102262232 A CN 102262245 A5/5 页 7 它人校正。 0050 3) 本发明信号模拟器也可只有低功率模拟信号输出， 以提供某些客户的另一种选 择。 0051 以上所述为利用一较佳实施例及不同实施例以详细说明本发明， 其并非用以限制 本发明的实施范围， 并且本领域技术。
28、人员皆能明了， 适当做些微的修改仍不脱离本发明的 精神及范围。 说 明 书 CN 102262232 A CN 102262245 A1/5 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 102262232 A CN 102262245 A2/5 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 102262232 A CN 102262245 A3/5 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 102262232 A CN 102262245 A4/5 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 102262232 A CN 102262245 A5/5 页 12 图 5 说 明 书 附 图 CN 102262232 A 。