Visión general

La tecnología de navegación por satélite se ha convertido en una tecnología de posicionamiento ampliamente adoptada en las actividades humanas y se ha desarrollado rápidamente hasta convertirse en una industria emergente: la industria de navegación y posicionamiento por satélite. Estados Unidos y Rusia han construido con éxito los sistemas mundiales de navegación por satélite GPS y GLONASS, respectivamente, y la Unión Europea está construyendo actualmente el sistema GALILEO. En 2000, China lanzó dos satélites para su Sistema de Navegación por Satélite Beidou (BDS), lo que supuso un gran avance en su tecnología de navegación por satélite. China se convirtió así en el tercer país del mundo en disponer de un sistema independiente de navegación por satélite.

A diferencia del GPS, el sistema de navegación por satélite Beidou utiliza un sistema de navegación bidireccional activo. El sistema Beidou consta de dos satélites geoestacionarios, un sistema de control central, un sistema de calibración y varios dispositivos de usuario. El sistema de control central envía señales de consulta a los dos satélites, que se retransmiten a los usuarios de la zona de servicio. Los usuarios responden a la señal de consulta de un satélite y envían una respuesta a ambos satélites, que se retransmite al sistema de control central. El sistema de control recibe y descodifica las señales de los usuarios, procesándolas en función del servicio solicitado.

Aunque el sistema de satélites de la generación Beidou ofrece capacidades de comunicación, su método de posicionamiento activo limita factores como la capacidad del usuario, la precisión del posicionamiento, el sigilo y la frecuencia del posicionamiento. Gracias a las mejoras introducidas en el algoritmo de procesamiento de banda base del sistema de posicionamiento por satélite de la generación Beidou, ya se ha logrado el posicionamiento pasivo con tres satélites. En 2005, China desarrolló con éxito el primer receptor de posicionamiento pasivo por satélite Beidou I, que resolvía el problema del posicionamiento rápido en tiempo real de forma independiente. Proporciona servicios de navegación y posicionamiento en tiempo real, de alta precisión y en cualquier condición meteorológica, para China y las regiones circundantes. La madurez actual del posicionamiento pasivo de la generación Beidou amplía enormemente las aplicaciones potenciales de los productos terminales de la generación Beidou.

Una aplicación clave de los productos terminales de la generación Beidou es la sincronización horaria con un solo receptor, esencial para muchas industrias, como las estaciones base de comunicaciones y los sectores energéticos. Actualmente, estas industrias confían en el GPS para la sincronización horaria, pero cada vez está más claro que la adopción de la sincronización horaria Beidou será la tendencia, con una demanda muy grande.

El chip de radiofrecuencia RNC2410: Una innovación clave para la generación de Beidou

Para satisfacer la demanda del mercado de receptores individuales de la generación Beidou, una empresa china desarrolló el Chip RF de receptor único RNC2410 de la generación Beidou. El RNC2410 ofrece un rendimiento superior, bajo consumo de energía, gran estabilidad y un tamaño compacto. Sólo requiere unos pocos componentes externos para lograr la función de recepción RF de la generación Beidou, lo que reduce significativamente el volumen del producto y el coste del sistema.

Características principales del RNC2410

El RNC2410 es un chip receptor de radiofrecuencia (RF) diseñado para el sistema de navegación por satélite de la generación Beidou. El chip integra todos los módulos del canal receptor y los sintetizadores de frecuencia. El canal receptor proporciona tanto salida de señal analógica como salida de señal cuantificada por ADC, junto con salida de reloj de muestreo. Con unos pocos componentes externos, el chip puede lograr la función de recepción requerida para los dispositivos de usuario Beidou. Utiliza el protocolo de interfaz SPI estándar para la comunicación.

El chip adopta una estructura de conversión de frecuencia en dos etapas. En primer lugar, el receptor convierte la señal de RF a la primera frecuencia intermedia (FI) a través del circuito frontal de RF y, a continuación, convierte la primera FI a la salida final de FI a través de un segundo mezclador. Con una planificación de frecuencias adecuada, esto mejora enormemente la supresión de imágenes y la selectividad de canales del receptor. Para mejorar la integración del chip y reducir el número de componentes externos, el chip integra un sintetizador de frecuencia y los correspondientes osciladores controlados por tensión (VCO), así como un bucle de bloqueo de fase (PLL) utilizado para generar el reloj de muestreo del ADC. Este PLL también proporciona el reloj de referencia para la sección de banda base.

En la etapa de FI se utiliza un amplificador de ganancia variable con control de paso de 1dB, que garantiza que el nivel de la señal de salida se mantenga en una tensión diferencial pico a pico de 1V a través de un bucle de control automático de ganancia (AGC). El RNC2410 puede proporcionar tanto señales analógicas de FI como señales cuantificadas de 2 bits.

Aplicaciones del RNC2410

Gracias a su alta integración, el chip RNC2410 simplifica el diseño del sistema al requerir sólo un mínimo de circuitos periféricos para la función de recepción. La figura 1 muestra el esquema del sistema de un terminal receptor de generación Beidou que utiliza el RNC2410.

En el esquema, el LNA (amplificador de bajo ruido) de BDI para Beidou I proporciona una ganancia superior a 42dB con una figura de ruido inferior a 1,3dB. El ADC puede provenir del AD9283 de ADI o productos similares. La banda base BDI puede implementarse utilizando un chip dedicado o FPGA.

Dado que la entrada de RF del RNC2410 es diferencial y la impedancia de salida del LNA es unipolar (50 ohmios), se necesitan circuitos de adaptación de entrada. Se utiliza un balun de 50 ohmios monopolar a 100 ohmios diferencial junto con una red en T diferencial para una adaptación adecuada entre el balun y el chip.

Para mejorar la supresión de imágenes y la selectividad de canales, se utiliza un filtro SAW de alta selectividad en la primera FI, y se adapta en consecuencia. El RNC2410 proporciona dos interfaces a la sección de banda base: una ofrece salida de FI analógica, que es muestreada por un ADC externo para producir una señal cuantizada para la banda base, mientras que la otra proporciona salida de FI cuantizada con resolución de 2 bits, enviada directamente a la banda base.

Los resultados de las pruebas de un terminal Beidou I que utiliza el RNC2410 muestran una sensibilidad de recepción superior a -157,6 dBm.

Conclusión

El RNC2410 es un chip de RF desarrollado de forma independiente para el sistema de navegación por satélite Beidou. Ofrece importantes reducciones de tamaño y coste en comparación con los productos tradicionales. Las prestaciones del módulo cumplen plenamente los requisitos del sistema global y actualmente se está probando su uso. Se espera una producción a gran escala en breve, lo que impulsará el rápido desarrollo de la industria china de navegación por satélite Beidou.