ภาพรวม

เทคโนโลยีการนำทางด้วยดาวเทียมได้กลายเป็นเทคโนโลยีการระบุตำแหน่งที่ได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลายในกิจกรรมของมนุษย์ และพัฒนาอย่างรวดเร็วจนกลายเป็นอุตสาหกรรมใหม่ที่กำลังเติบโต—อุตสาหกรรมการนำทางและระบุตำแหน่งด้วยดาวเทียมสหรัฐอเมริกาและรัสเซียได้สร้างระบบนำทางดาวเทียมระดับโลกอย่าง GPS และ GLONASS ตามลำดับ และสหภาพยุโรปกำลังก่อสร้างระบบ GALILEO ในปัจจุบัน ในปี 2000 จีนได้ปล่อยดาวเทียมสองดวงสำหรับระบบดาวเทียมนำทางเป่ยโต่ว (BDS) ซึ่งถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในเทคโนโลยีดาวเทียมนำทางของจีน ทำให้จีนเป็นประเทศที่สามในโลกที่มีระบบดาวเทียมนำทางอิสระ.

ต่างจาก GPS ระบบนำทางดาวเทียมเป่ยโต่วใช้ระบบนำทางแบบสองทางที่มีการวัดระยะทางแบบแอคทีฟ ระบบเป่ยโต่วประกอบด้วยดาวเทียมโคจรค้างฟ้าสองดวง ระบบควบคุมกลาง ระบบสอบเทียบ และอุปกรณ์ผู้ใช้หลากหลายชนิด ระบบควบคุมกลางจะส่งสัญญาณขอข้อมูลไปยังดาวเทียมทั้งสองดวง ซึ่งดาวเทียมจะส่งสัญญาณกลับไปยังผู้ใช้ในพื้นที่ให้บริการผู้ใช้ตอบสนองต่อสัญญาณสอบถามจากดาวเทียมดวงหนึ่งและส่งการตอบกลับไปยังดาวเทียมทั้งสองดวง ซึ่งจะถูกส่งต่อไปยังระบบควบคุมส่วนกลาง ระบบควบคุมจะรับและถอดรหัสสัญญาณของผู้ใช้ จากนั้นประมวลผลตามบริการที่ร้องขอ.

แม้ว่าระบบดาวเทียมรุ่น Beidou จะมีความสามารถในการสื่อสาร แต่การใช้วิธีการระบุตำแหน่งแบบแอคทีฟมีข้อจำกัดในด้านต่างๆ เช่น ความจุของผู้ใช้ ความแม่นยำในการระบุตำแหน่ง การล่องหน และความถี่ในการระบุตำแหน่ง ด้วยการปรับปรุงอัลกอริทึมการประมวลผลสัญญาณพื้นฐานสำหรับการระบุตำแหน่งด้วยดาวเทียมรุ่น Beidou ขณะนี้สามารถทำการระบุตำแหน่งแบบพาสซีฟด้วยดาวเทียมสามดวงได้แล้วในปี 2005 จีนประสบความสำเร็จในการพัฒนาเครื่องรับสัญญาณตำแหน่งแบบพาสซีฟดาวเทียม Beidou I ดวงแรก ซึ่งสามารถแก้ปัญหาการระบุตำแหน่งแบบเรียลไทม์ได้อย่างรวดเร็วด้วยตนเอง โดยให้บริการนำทางและระบุตำแหน่งที่มีความแม่นยำสูงในทุกสภาพอากาศแบบเรียลไทม์แก่ประเทศจีนและภูมิภาคโดยรอบ ความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของระบบระบุตำแหน่งแบบพาสซีฟของดาวเทียม Beidou รุ่นใหม่ ได้ขยายศักยภาพในการประยุกต์ใช้ผลิตภัณฑ์ปลายทางของระบบ Beidou อย่างกว้างขวาง.

การประยุกต์ใช้ผลิตภัณฑ์ปลายทางรุ่น Beidou ที่สำคัญคือการซิงโครไนซ์เวลาด้วยเครื่องรับสัญญาณเดียว ซึ่งมีความจำเป็นสำหรับหลายอุตสาหกรรม เช่น สถานีฐานการสื่อสารและภาคพลังงาน ปัจจุบัน อุตสาหกรรมเหล่านี้พึ่งพา GPS ในการซิงโครไนซ์เวลา แต่เห็นได้ชัดว่าการนำการซิงโครไนซ์เวลาด้วย Beidou มาใช้จะเป็นแนวโน้มในอนาคต โดยมีความต้องการที่สูงมาก.

ชิป RF RNC2410: นวัตกรรมสำคัญสำหรับยุคใหม่ของระบบดาวเทียมเป่ยโต่ว

เพื่อตอบสนองความต้องการในตลาดเครื่องรับสัญญาณเดี่ยวรุ่น Beidou บริษัทจีนได้พัฒนา ชิปรับสัญญาณวิทยุแบบเดี่ยวรุ่น Beidou RNC2410. RNC2410 มอบประสิทธิภาพที่เหนือชั้น, การใช้พลังงานต่ำ, ความเสถียรสูง, และขนาดที่กะทัดรัด. ต้องการเพียงไม่กี่ชิ้นส่วนภายนอกเพื่อให้ได้ฟังก์ชันการรับสัญญาณ RF ของระบบดาวเทียม Beidou, ช่วยลดขนาดของผลิตภัณฑ์และต้นทุนระบบได้อย่างมีนัยสำคัญ.

คุณสมบัติหลักของ RNC2410

RNC2410 เป็นชิปตัวรับสัญญาณความถี่วิทยุ (RF) ที่ออกแบบมาสำหรับระบบนำทางดาวเทียม Beidou Generation ชิปนี้รวมโมดูลช่องสัญญาณตัวรับและเครื่องสังเคราะห์ความถี่ทั้งหมดไว้ด้วยกัน ช่องสัญญาณตัวรับให้ทั้งสัญญาณเอาต์พุตแบบอนาล็อกและสัญญาณเอาต์พุตแบบควอนไทซ์ ADC พร้อมสัญญาณนาฬิกาสำหรับตัวอย่าง ด้วยส่วนประกอบภายนอกเพียงไม่กี่ชิ้น ชิปนี้สามารถทำหน้าที่รับสัญญาณที่จำเป็นสำหรับอุปกรณ์ผู้ใช้ Beidou ได้ โดยใช้โปรโตคอลอินเทอร์เฟซ SPI มาตรฐานสำหรับการสื่อสาร.

ชิปนี้ใช้โครงสร้างการแปลงความถี่สองขั้นตอน ตัวรับสัญญาณจะทำการแปลงความถี่ลงจากสัญญาณ RF ไปยังความถี่กลางแรก (IF) ผ่านวงจร RF front-end จากนั้นจึงแปลงความถี่กลางแรกลงอีกครั้งไปยังความถี่กลางสุดท้าย (IF) ผ่านตัวผสมสัญญาณที่สอง ด้วยการวางแผนความถี่ที่เหมาะสม จะช่วยปรับปรุงการกดสัญญาณภาพรบกวนและการเลือกช่องสัญญาณของตัวรับสัญญาณได้อย่างมากเพื่อเพิ่มการรวมตัวของชิปและลดจำนวนของส่วนประกอบภายนอก ชิปได้รวมเอาตัวสังเคราะห์ความถี่และออสซิลเลเตอร์ที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า (VCOs) ที่เกี่ยวข้องไว้ด้วย รวมถึงวงจรล็อกเฟส (PLL) ที่ใช้ในการสร้างสัญญาณนาฬิกาสำหรับการสุ่มตัวอย่างของ ADC วงจร PLL นี้ยังให้สัญญาณนาฬิกาอ้างอิงสำหรับส่วนเบสแบนด์อีกด้วย.

เครื่องขยายสัญญาณแบบปรับอัตราขยายได้พร้อมการควบคุมแบบก้าวละ 1dB ถูกใช้ในขั้นตอน IF ซึ่งทำให้ระดับสัญญาณขาออกคงอยู่ที่แรงดันไฟฟ้าต่างระดับสูงสุดต่อสูงสุดที่ 1V ผ่านวงจรควบคุมอัตราขยายอัตโนมัติ (AGC) RNC2410 สามารถให้สัญญาณ IF แบบอนาล็อกและสัญญาณแบบควอนไทซ์ 2 บิตได้.

การประยุกต์ใช้ RNC2410

ขอบคุณการผสานรวมที่สูง ชิป RNC2410 ช่วยให้การออกแบบระบบง่ายขึ้น โดยต้องการวงจรต่อพ่วงน้อยมากสำหรับฟังก์ชันการรับสัญญาณ รูปที่ 1 แสดงแผนผังระบบของอุปกรณ์รับสัญญาณรุ่น Beidou ที่ใช้ชิป RNC2410.

ในแผนผัง BDI LNA (Low Noise Amplifier) สำหรับ Beidou I ให้การขยายสัญญาณมากกว่า 42dB โดยมีค่า noise figure ต่ำกว่า 1.3dB ADC สามารถใช้ได้จาก ADI รุ่น AD9283 หรือผลิตภัณฑ์ที่คล้ายกัน BDI Baseband สามารถนำไปใช้ได้ทั้งชิปเฉพาะทางหรือ FPGA.

เนื่องจากอินพุต RF ของ RNC2410 เป็นแบบดิฟเฟอเรนเชียล และอิมพีแดนซ์ขาออกของ LNA เป็นแบบซิงเกิลเอนด์ (50 โอห์ม) จึงจำเป็นต้องมีวงจรจับคู่สัญญาณขาเข้า บาลันแบบซิงเกิลเอนด์ 50 โอห์ม เป็นดิฟเฟอเรนเชียล 100 โอห์ม ถูกใช้ร่วมกับเครือข่าย T แบบดิฟเฟอเรนเชียลเพื่อให้มีการจับคู่ที่เหมาะสมระหว่างบาลันและชิป.

เพื่อปรับปรุงการกดสัญญาณภาพและการเลือกช่องสัญญาณให้ดีขึ้น ตัวกรอง SAW ที่มีความเลือกสูงถูกนำมาใช้ที่ IF แรก และปรับให้สอดคล้องกัน RNC2410 ให้การเชื่อมต่อสองทางไปยังส่วนฐานแบนด์: ทางหนึ่งให้เอาต์พุต IF แบบอนาล็อก ซึ่งถูกตัวอย่างโดย ADC ภายนอกเพื่อผลิตสัญญาณที่ถูกควอนไทซ์สำหรับฐานแบนด์ ในขณะที่ทางอื่นให้เอาต์พุต IF ที่ถูกควอนไทซ์ด้วยความละเอียด 2 บิต ซึ่งส่งตรงไปยังฐานแบนด์.

ผลการทดสอบของเทอร์มินัล Beidou I ที่ใช้ RNC2410 แสดงค่าความไวในการรับสัญญาณสูงกว่า -157.6dBm.

สรุป

RNC2410 เป็นชิป RF ที่พัฒนาขึ้นอย่างอิสระสำหรับระบบนำทางดาวเทียม Beidou โดยมีการลดขนาดและต้นทุนลงอย่างมากเมื่อเทียบกับผลิตภัณฑ์แบบดั้งเดิม ประสิทธิภาพของโมดูลนี้ตอบสนองความต้องการของระบบโดยรวมได้อย่างสมบูรณ์และกำลังอยู่ในช่วงทดลองใช้งาน คาดว่าจะมีการผลิตในปริมาณมากในเร็วๆ นี้ ซึ่งจะขับเคลื่อนการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมนำทางดาวเทียม Beidou ของจีน.