專利名稱：高解析度極低功率位準射頻輸出信號模擬器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號模擬用電路，特別是指一種利用可編程數(shù)字電位器、調(diào)變器、 增益可變放大器及衰減器的信號模擬器輸出可編程控制的極低功率射頻信號以提供如模擬衛(wèi)星信號等用途。
背景技術(shù)：
衛(wèi)星定位系統(tǒng)(glcAal positioning system ;GPS)是目前汽車、航空器、航海器導(dǎo)航的最重要工具之一，更是軍事國防導(dǎo)彈系統(tǒng)不可或缺的輔助工具。然而由于GPS衛(wèi)星輸出信號至GPS接收器，信號功率通常是非常微弱的，因此，要測試GPS接收器的靈敏度及是否通過檢驗標準一般是不太容易的。而這方面就需非得通過衛(wèi)星信號模擬器的輔助才行。圖1為一現(xiàn)有信號模擬器10其輸出信號通過一射頻纜線12傳送至一 GPS接收器隔離箱20的一待測GPS接收器30。GPS接收器隔離箱20為一金屬屏蔽箱，它可以阻絕外在環(huán)境中的任何射頻，包含宇宙射線在內(nèi)。GPS接收器30的信號再經(jīng)USB纜線22至一電腦 35作分析。然而，現(xiàn)有可供GPS接受器測試用的信號模擬器10的解析度不高，例如已知廠商如宗臣科技的產(chǎn)品RF-3011可提供-50daii至-145daii功率位階，解析度為ldB，它也不提供 Doppler頻率位移的校正。而像是Aeroflex (IFR)的GPS-101信號模擬器則是有Mtellite Vehicle(SV)及導(dǎo)航數(shù)據(jù)可設(shè)定、Doppler頻率位移的校正。然而，解析度為ldB。另一家較出色如Spirent的STR4500 6個獨立的多通道模擬器，解析度為0. 5dB，輸出的功率位準最低為_130dBm，且無電腦化平臺。Spirent另一款GSS6300更高級，輸出的功率位準同樣為最低為_130dBm，有12個獨立多通模擬器解析度高達0. ldB，但仍不具電腦平臺。本發(fā)明的一目的是提供一信號模擬器，輸出的功率位準范圍比Spirent更低，可達-145dBm，解析度高達0. ldB，且可編程控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明揭露一種衛(wèi)星信號模擬器，用以輸出可編程控制的極低功率射頻信號以提供衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器測試，包含一可編程數(shù)字電位器設(shè)有一功率位階表。一鎖相回路、 一增益可變放大器、一調(diào)變器，一衰減器、一帶通濾波器則依序串接至一輸出端。其中，增益可變放大器由可編程控制數(shù)字電位器輸出的電壓位階控制，而數(shù)字電位器輸出值是依據(jù)功率位階表將輸入在該鎖相回路的射頻信號經(jīng)增益可變放大器調(diào)節(jié)輸出至隔離箱，用以和另一輸入端所輸入的基頻信號作展頻調(diào)變輸出，再至衰減器做信號衰減，并經(jīng)由帶通濾波器濾波后輸出預(yù)定功率值的模擬信號。本發(fā)明的再一實施例中，另提供一種信號模擬器，用以輸出可編程控制的極低功率射頻模擬信號及一功率相對較該射頻模擬信號功率高的校正信號，包含一微處理器設(shè)有一功率位階表串接一數(shù)字電位器；一鎖相回路、一增益可變放大器、一第一衰減器、功率分配器、一第二衰減器、一第一帶通濾波器依序串接至一第一輸出端。其中，增益可變放大器由數(shù)字電位器控制，依據(jù)該功率位階表，數(shù)字電位器輸出控制信號(值依據(jù)該功率位階表將一輸入于鎖相回路的射頻信號)，用以自第一輸出端輸出一校正用射頻信號；一調(diào)變器，一第三衰減器、第二帶通濾波器依序串接至一第二輸出端；其中，由調(diào)變器將一基頻信號與功率分配器的另一輸出端所輸出的射頻信號作調(diào)變，并由第二輸出端輸出一測試用模擬衛(wèi)星射頻信號。 本發(fā)明實施例的信號模擬器可輸出極低功率、高解析度的信號，且可編程控制。而且，本發(fā)明實施例的信號模擬器還可提供一校正信號，適合于高解析度頻譜分析儀使用，因此，相對于低功率模擬信號而言，可更準確了解模擬信號的功率值是否在一預(yù)定值，客戶勿需另外購置校正機器，或假手它人校正。


此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。在附圖中圖1為現(xiàn)有信號模擬器其輸出信號傳送至一 GPS接收器模擬隔離箱的一待測GPS 接收器的示意圖；圖2為本發(fā)明的信號模擬器其輸出信號傳送至一 GPS接收器模擬隔離箱的一待測 GPS接收器的示意圖，此外，校正信號另連接至頻譜分析儀；

圖3顯示本發(fā)明信號模擬器的功能方塊示意圖； 圖4顯示本發(fā)明信號模擬器第一實施例所用的射頻功率位階表； 圖5顯示本發(fā)明信號模擬器第二實施例的功能方塊示意圖。 附圖標號
電腦35,85
GPS接收器隔離箱20、70 射頻纜線12、61、62 頻譜分析儀90 數(shù)字電位器103 增益可變放大器VGA 115 第一射頻信號131 第二射頻信號132 調(diào)變器150 展頻信號165 第一帶通濾波器138
信號模擬器10、50 待測GPS接收器30、80 USB電纜線22,82 微處理器100 鎖相回路105 數(shù)字衰減器120 功率分配器130 固定衰減號135、180 基頻信號160 可調(diào)衰減器170 第二帶通濾波器188 可編程控制數(shù)字電位器10具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳細說明。在此，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。由GPS衛(wèi)星輸出信號至GPS接收器，GPS接收器所收的信號功率通常是非常微弱的，功率衰減值經(jīng)常為130daii至145daii之間。本發(fā)明的信號模擬器能夠非常穩(wěn)定地提供射頻功率位準為-85dBm至-145dBm的模擬信號及射頻功率位準為-25dBm至_85dBm的載波信號，作為校正之用。以下的說明將配合以附圖做說明。請參考圖2的信號模擬器50測試GPS接收器的示意圖。信號模擬器50其射頻輸出信號由0UT2通過一射頻纜線62傳送至一 GPS接收器隔離箱70的一待測GPS接收器80。 GPS接收器80的隔離箱70為一金屬罩，它可以擋掉外在環(huán)境中的任何射頻，包含宇宙射線在內(nèi)。GPS接收器80的信號再經(jīng)USB纜線82至一電腦85作分析。信號模擬器50另有一校正信號自輸出端OUTl輸出，經(jīng)由射頻纜線61連接至頻譜分析儀90校正信號的功率位準。校正信號較待測GPS接收器80所接收的信號功率位階高 60dB(m)。圖3顯示本發(fā)明高解析度衛(wèi)星定位系統(tǒng)信號接收模擬器50(global positionsystem signal receiving simulator)白勺功能方塊示意圖。衛(wèi)星定4立系統(tǒng)/[言號接收模擬器包含一微處理器100、一數(shù)字電位器(digital potential meter) 103，一鎖相回路105、一增益可變放大器(variable gain amplifier ；以下稱VGA) 115、一數(shù)字衰減器(digital attenuator) 120、一功率分配器(digital divider) 130、固定衰減器(fix attenuator) 1；35、二固定衰減器180、可變衰減器170、一第一帶通濾波器138、第二帶通濾波器188、第一輸出端0UT1、及第二輸出端0UT2。數(shù)字衰減器120是5位解析度的衰減器。 在一較佳實施例中，只使用位階0或位階30。數(shù)字電位器103具有高解析度、低雜訊、高準確度、低溫度特性的特性。本發(fā)明的數(shù)字電位器103結(jié)合微處理器100，因此是一可編程數(shù)字電位器104，使用者可以透過控制面板的操作就可以輸出所要功率位階的射頻信號。鎖相回路105的輸入端mi輸入一射頻 (radio)，在一實施例中mi是一頻率約為10. 23MHZ的射頻信號，再經(jīng)鎖相回路105調(diào)變以輸出預(yù)定的輸出頻率1575. 42MHZ?？删幊虜?shù)字電位器104包含有一功率位階表。其中，功率位階表提供數(shù)字電位位階0至1023、數(shù)字衰減器位階0或30與功率位階衰減值對應(yīng)關(guān)系，請參見圖4。以一實施例而言，數(shù)字電位器103是一"H立的電位器。將電壓范圍0. 5V至1. 2V 間的范圍切割為10 個位階。依據(jù)本發(fā)明的一實施例，功率位階表由-82. 2dBmm至-150. OdBm,以0. IdB為單位，分別對應(yīng)于數(shù)字位階1023及數(shù)字位階490共建置670余筆的數(shù)據(jù)，圖4僅示670余筆的數(shù)據(jù)的其中的部分功率位階表。第一欄位是功率衰減值，包含-82.2daii至-84dBm 及-148. Icffim至-150. 0dBm(負號表示衰減)。第四欄位是共有10 個數(shù)字位階，第二欄位則是10M個數(shù)字位階以16進位表示，以提供微處理器100運用。第三欄位則是數(shù)字衰減器輸出值，在此只示其中的兩個，0和30。仍請參考圖3，鎖相回路105輸出頻率為1575. 42MHZ的射頻信號，但輸出時功率衰減至13daii的射頻信號。被衰減的射頻信號輸入VGA 115。VGAl 15的控制端是數(shù)字電位器 103的輸出端。VGA 115再輸入數(shù)字衰減器120進一步衰減。數(shù)字衰減器120依據(jù)功率位階表中的第三欄位選擇一適當值。數(shù)字衰減器120輸出端連接至一功率分配器130。功率分配器130將前述經(jīng)數(shù)字衰減器120輸出的射頻功率一部分，在此，及之后稱為第一射頻信號131，分配至固定衰減器135，再將第一射頻信號131進一步衰減。固定衰減器135具有對排于其前的功率分配器130、數(shù)字衰減器120、鎖相回路105等作信號位準差異性的補償能力，并作一固定功率衰減。例如，若校正用射頻信號預(yù)定輸出-25dBm的射頻信號，則在固定衰減器135的輸出就設(shè)定于_24dBm。并假設(shè)第一帶通濾波器138可衰減IdB以使該射頻信號經(jīng)第一帶通濾波器138后所輸出的信號為_25dBm。若校正用射頻信號預(yù)定輸出_85dBm的射頻信號，則在固定衰減器135的輸出就設(shè)定于_84daii。以使該射頻信號經(jīng)第一帶通濾波器138后輸出端 OUTl所輸出的信號為-25cffim。功率分配器130的另一端則是輸出射頻信號至一調(diào)變器(modulator) 150，在此， 及之后稱為第二射頻信號132。第二射頻信號132輸入至調(diào)變器150，調(diào)變器150的一輸入端則輸入一基頻信號160，在一較佳實施例中為BPSK(binary phase shift key)型調(diào)變器， 因此，輸入的基頻信號160包含BB IDATA及BB Q DATA。第二射頻信號132與基頻信號160經(jīng)調(diào)變器150調(diào)變輸出展頻(spreadspectrum) 信號165。調(diào)變器150輸出時會使得展頻信號165功率衰減。以預(yù)定GPS接收器用測試信號的功率輸出值是-85daii為例，調(diào)變后的信號165功率值約為-34dBm，展頻信號165再進一步由可調(diào)衰減器170及固定衰減號180進一步衰減，兩者可使得展頻信號165再衰減至功率值為84dBm，經(jīng)由第二帶通濾波器188后，將輸出85daii。若預(yù)定的模擬信號的功率值為_145dBm，則調(diào)變后的信號功率值約為-94daii。再進一步由衰減器175(包含可調(diào)衰減器 170、固定衰減號180)及第二帶通濾波器188后，模擬信號的功率值就是-145daii。上述的可調(diào)衰減器170以一較佳實施例是一手調(diào)型，當然，它也可由編程控制。而固定衰減號180 的功能如同前述固定衰減號135。故不贅述。依據(jù)本發(fā)明的第二實施例，信號模擬器也可以是另一種簡約版，只輸出單一一種射頻測試信號供GPS信號接收器使用。請參見圖5。包含一可編程數(shù)字電位器104設(shè)有一功率位階表，一鎖相回路105、一增益可變放大器115、一調(diào)變器150，一衰減器175(包含可變衰減器170及固定衰減器180)、一第二帶通濾波器188依序串接至一輸出端0UT2。其中，該增益可變放大器115由可編程數(shù)字電位器104輸出的電壓位階控制，而可編程數(shù)字電位器104輸出值是依據(jù)該功率位階表將輸入在鎖相回路105的射頻信號輸出至調(diào)變器150，用以和該調(diào)變器150另一輸入端所輸入的基頻信號160作展頻調(diào)變輸出162， 再至衰減器175做信號衰減，并經(jīng)由第二帶通濾波器188濾波后輸出預(yù)定功率值的模擬衛(wèi)星射頻信號。換言之，在第二實施例中簡化了在第一實施例中的部分元件，如數(shù)字衰減器120、 功率分配器130。因此，功率位階表只有輸出模擬信號功率位階和數(shù)字電位位階的關(guān)系。如此，在某些場合，若無校正信號需求，對客戶而言，將可降低購置成本。本發(fā)明具有以下優(yōu)點1)本發(fā)明信號模擬器可輸出非常低功率的信號作為衛(wèi)星定位接收模擬之用，解析度可達0. IdB02)本發(fā)明信號模擬器除上述信號外更供一校正信號，此校正信號比低功率信號的功率位準高約60dB(m)，適合于高解析度頻譜分析儀使用，因此，相對于低功率模擬信號而言，可更準確了解模擬信號的功率值是否在一預(yù)定值?？蛻粑鹦枇硗赓徶眯Ｕ龣C器，或假手它人校正。3)本發(fā)明信號模擬器也可只有低功率模擬信號輸出，以提供某些客戶的另一種選擇。以上所述為利用一較佳實施例及不同實施例以詳細說明本發(fā)明，其并非用以限制本發(fā)明的實施范圍，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員皆能明了，適當做些微的修改仍不脫離本發(fā)明的精神及范圍。
權(quán)利要求
1.一種信號模擬器，其特征在于，所述的信號模擬器用以輸出可編程控制的極低功率射頻信號以提供衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器測試，包含一可編程數(shù)字電位器設(shè)有一功率位階表；及一鎖相回路、一增益可變放大器、一調(diào)變器，一衰減器、一帶通濾波器依序串接至一輸出端；其中，所述增益可變放大器由所述可編程數(shù)字電位器輸出的電壓位階控制，而所述數(shù)字電位器輸出值是依據(jù)所述功率位階表將輸入于所述鎖相回路的射頻信號輸出至所述調(diào)變器，用以和所述調(diào)變器另一輸入端所輸入的基頻信號作展頻調(diào)變輸出，再至所述衰減器做信號衰減，并經(jīng)由所述帶通濾波器濾波后輸出預(yù)定功率值的模擬信號。
2.如權(quán)利要求1所述的信號模擬器，其特征在于，所述的功率位階表設(shè)有所述數(shù)字電位位階、與所述模擬信號的功率位階的對應(yīng)關(guān)系。
3.如權(quán)利要求1所述的信號模擬器，其特征在于，所述的調(diào)變器為BPSK型調(diào)變器。
4.一種信號模擬器，其特征在于，所述的信號模擬器用以輸出可編程控制的極低功率射頻模擬信號及一功率相對較所述射頻模擬信號功率高的校正信號，包含一微處理器設(shè)有一功率位階表；一數(shù)字電位器；一鎖相回路、一增益可變放大器、一第一衰減器、一功率分配器、一第二衰減器、一第一帶通濾波器依序串接至一第一輸出端，其中，所述增益可變放大器由所述數(shù)字電位器控制， 而所述數(shù)字電位器輸出值依據(jù)所述功率位階表將一輸入于鎖相回路的射頻信號，用以自所述第一輸出端輸出一校正用射頻信號；一調(diào)變器，一第三衰減器、第二帶通濾波器依序串接至一第二輸出端；其中，由所述調(diào)變器將一基頻信號與所述功率分配器的另一輸出端所輸出的射頻信號作調(diào)變，并由所述第二輸出端輸出一測試用射頻信號。
5.如權(quán)利要求4所述的信號模擬器，其特征在于，所述的第一衰減器為數(shù)字衰減器，所述功率位階表設(shè)有所述數(shù)字電位位階、所述數(shù)字衰減器衰減位階與所述測試用射頻信號、 或校正用射頻信號的對應(yīng)關(guān)系。
6.如權(quán)利要求4所述的信號模擬器，其特征在于，所述的第二衰減器為固定衰減器。
7.如權(quán)利要求4所述的信號模擬器，其特征在于，所述的調(diào)變器為BPSK型調(diào)變器。
8.如權(quán)利要求4所述的信號模擬器，其特征在于，所述的第三衰減器包含一可變衰減器及一固定衰減器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種信號模擬器，用以輸出可編程控制的低于-145dBm功率的射頻信號，供衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收器等測試，其電路附一功率相對較該射頻模擬信號功率高的校正輸出信號。本電路包含一可編程數(shù)字電位器、一鎖相回路、一增益可變放大器、一功率分配器、一調(diào)變器、若干個衰減器及帶通濾波器。其中，可編程數(shù)字電位器搭配功率位階表，其輸出信號控制增益可變放大器的輸出位準，經(jīng)一數(shù)字可編程衰減器輸出至功率分配器分成兩個信號，其中一射頻信號經(jīng)固定衰減器、帶通濾波器后輸出校正信號，另一射頻信號經(jīng)可調(diào)衰減器、固定衰減器、帶通濾波器后輸出衛(wèi)星模擬信號。本發(fā)明實施例的信號模擬器可穩(wěn)定輸出極低功率且高解析度的信號，可編程控制。
文檔編號G01S19/23GK102262232SQ201010192960
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者廖祐崧, 黃雪樵 申請人:致茂電子股份有限公司