一种应用于卫星导航的频率校准装置、时钟源及导航系统的制作方法

本发明涉及本振信号源、时钟源频率校准，特别是涉及一种应用于卫星导航的频率校准装置、时钟源及导航系统。

背景技术：

1、现代芯片、设备、系统都需要稳定、精准的本振信号源和时钟源，导航信息传输距离远，因此对本振信号源时钟源的要求尤其高。以超外差结构的导航接收机为例，如图1所示，需要高精度的本振信号ωlo，不仅如此，时钟源经过pll锁频后用作系统时钟源，该时钟源经过分频后用作其他模块如adc以及数字电路的时钟，因此这些模块的时钟精准度也需要有所保证。

2、为了保证导航接收机的参考时钟能够在各种情况下稳定工作，要求晶体振荡器要有较高精度，常温下的精度要在±1ppm以内，而且要有较好的温度特性。然而，晶体频率是温度的强相关函数，未经校准的晶体振荡器温漂可达几十ppm。

3、因此，为保证系统时钟源的准确性，需要对晶体进行温度补偿，传统的方法有两种：其一，是在gnss芯片外部使用无源晶体，在低频频段校准，校准频率通常在200mhz以内，校准装置与温度传感器配合，直接对晶体振荡电路进行校准，如图2所示，操作过程如下：处理器获得当前温度后，查存储在数据存储器中的校准表，根据校准表加入相应的补偿，将频率校准在标准值。然而，为了校准频率，传统方法增加了额外的硬件投入，即图2中的频率校准模块，从而增加了芯片复杂度和成本。其二，是在gnss芯片外部使用tcxo(温度补偿晶体振荡器)，如图3所示，左侧虚线框内为tcxo的一种结构，tcxo内部通过小数分频锁相环将频率最终校准为标准值，如导航芯片常搭配的26mhz。然而，tcxo的成本高，高精度的tcxo所占面积也较大，不能适应可穿戴设备等需要低成本、小体积等应用场景中。

4、综上所述，以上两种方式的校准均在低频处校准，通常小于200mhz，例如导航芯片常用的26mhz。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于卫星导航的频率校准装置、时钟源及导航系统，其频率校准在射频频段完成，并且能够避免校准过程中额外的硬件投入。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种应用于卫星导航的频率校准装置，包括：

3、温度传感器，用于获取当前温度；

4、数据存储器，用于存储mmd分频比与温度的对应关系表，所述mmd分频比与温度的对应关系表中规定了各个温度下对应的mmd分频比；

5、处理器，用于读取所述温度传感器检测到的当前温度，并根据所述当前温度检索数据存储器中的mmd分频比与温度的对应关系表，得到mmd分频比，基于得到的mmd分频比调整本振锁相环中的多模分频器，使所述本振锁相环中的压控振荡器输出的射频频率得到校准。

6、所述的频率校准装置还包括锁频检测模块，所述锁频检测模块用于检索所述锁相环是否完成锁频；锁频触发模块，用于在所述锁相环未完成锁频时，触发所述锁相环中的自动频率校准模块进行锁频。

7、所述的频率校准装置还包括触发事件检测模块，所述触发事件检测模块用于检测触发事件的发生；所述处理器在触发事件发生后重新读取所述温度传感器检测到的当前温度，若当前温度发生变化，根据所述当前温度检索数据存储器中的mmd分频比与温度的对应关系表，得到新的mmd分频比，基于得到的新的mmd分频比调整锁相环中的多模分频器，从而使压控振荡器振荡在标准频率，提供频率准确的本振信号。如图4所示，而后经过分频器分频作为其他模块的时钟，如本振信号得到校准，则n分频后的系统时钟亦是准确的。

8、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种应用于卫星导航的时钟源，包括相互连接的振荡器和锁相环，还包括上述的频率校准装置，所述频率校准装置用于控制所述锁相环中的多模分频器，在射频频段完成频率校准后，可直接用作本振信号用于接收机变频。

9、所述锁相环包括依次连接的鉴相器、滤波器、压控振荡器；所述压控振荡器的输出端还通过多模分频器与所述鉴相器相连，所述压控振荡器还与自动频率校准模块相连。

10、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种导航系统，该导航系统中具有上述的时钟源。

11、有益效果

12、由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：不需要tcxo，片外仅需要一颗无源晶振，并且片内不需要额外的校准电路，直接使用接收机原有的本振锁相环，配合温度传感器，在射频频段，即本振信号处完成频率校准，频率大于1ghz，校准后直接用作接收机本振信号，在不增加额外的硬件设计情况下，完成本振信号以及芯片或系统的时钟源的校准。降低了芯片的复杂度，更适合低功耗、小型化的应用场景。

技术特征：

1.一种应用于卫星导航的频率校准装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的应用于卫星导航的频率校准装置，其特征在于，还包括锁频检测模块，所述锁频检测模块用于检索所述锁相环是否完成锁频；锁频触发模块，用于在所述锁相环未完成锁频时，触发所述锁相环中的自动频率校准模块进行锁频。

3.根据权利要求1所述的应用于卫星导航的频率校准装置，其特征在于，还包括触发事件检测模块，所述触发事件检测模块用于检测触发事件的发生；所述处理器在触发事件发生后重新读取所述温度传感器检测到的当前温度，若当前温度发生变化，根据所述当前温度检索数据存储器中的mmd分频比与温度的对应关系表，得到新的mmd分频比，基于得到的新的mmd分频比调整锁相环中的多模分频器。

4.一种时钟源，包括相互连接的晶体振荡器和带有压控振荡器的本振锁相环，其特征在于，还包括如权利要求1-3所述的频率校准装置，所述频率校准装置用于控制所述锁相环中的多模分频器。

5.根据权利要求4所述的时钟源，其特征在于，所述锁相环包括依次连接的鉴相器、滤波器、压控振荡器；所述压控振荡器的输出端还通过多模分频器与所述鉴相器相连，所述压控振荡器还与自动频率校准模块相连。

6.一种导航系统，其特征在于，该导航系统中具有如权利要求4-5中任一所述的时钟源。

技术总结
本发明涉及一种应用于卫星导航的频率校准装置、时钟源和导航系统，其中，频率校准装置包括：温度传感器，用于获取当前温度；数据存储器，用于存储MMD分频比与温度的对应关系表，所述MMD分频比与温度的对应关系表中规定了各个温度下对应的MMD分频比；处理器，用于读取所述温度传感器检测到的当前温度，并根据所述当前温度检索数据存储器中的MMD分频比与温度的对应关系表，得到MMD分频比，基于得到的MMD分频比调整本振锁相环中的多模分频器，使压控振荡器的输出频率得到校准。本发明能够避免校准过程中额外的硬件投入，校准后的压控振荡器的输出信号可直接用作接收机的本振信号。

技术研发人员：杜旭峰,王林,王飞,潘俊仁,唐青,闫文治,韩业奇
受保护的技术使用者：芯与物（上海）技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15