极低载噪比高动态信号的载波跟踪锁频环研究

为提高极低载噪比下锁频环对含较大多普勒变化率成份的高动态回波信号的频率跟踪能力,提出了一种改进的锁频环结构,在传统锁频环基础上,增加1个环专门用于跟踪回波信号的多普勒变化率.鉴别器采用2种频率估计算法相互配合获得了宽鉴频范围和高鉴别精度,对鉴别结果采用野值剔除技术,保证了极低载噪比条件下环路的工作稳定,环路滤波器采用多级带宽逐级切换策略,兼顾了频率跟踪精度和环路收敛速度,仿真结果表明:改进锁频环能对载噪比低至16 dBHz的高动态回波信号进行稳定可靠、高精度的频率跟踪.     

载波快速捕获与跟踪的双数字锁频环路无缝切换

锁频环广泛应用于载波频率快速同步的场合,为解决大捕获范围和跟踪精度之间的矛盾,通常捕获和跟踪状态时采用带宽不同的频率锁定环路,并根据载波同步情况进行切换.对这种硬切换所导致的跟踪环路的收敛过程、瞬态时间进行分析,并基于二阶锁频环与卡尔曼滤波等效结构,应用卡尔曼滤波算法进行两种状态之间环路增益时变的无缝切换.推导出高动态数字直扩接收机差积鉴频二阶锁频环路无缝切换控制增益,两种切换方式的仿真结果表明无缝切换的效果优于传统的硬切换方式.     

采用锁频环和锁相环联合捕获的载波跟踪

针对传统锁频环-锁相环跟踪算法中环路状态转换过渡中出现频率阶跃的问题,提出了一种采用锁频环和锁相环联合捕获的方式替代单一锁频环进行捕获的改进算法,同时对环路状态转换的门限进行了推导。仿真结果表明,改进的算法在转换过程中更加平稳,环路性能得到了优化。在信噪比为-10 dB且存在加加速度时跟踪环路在转换时没有出现频率阶跃,达到了设计目的。     

高动态信标信号的数字FLL技术研究

针对低载噪比条件下高动态信标信号的频率跟踪,分析了传统锁频环的性能及其在低载噪比下的应用局限,进一步给出了基于快速傅里叶变换（FFT,Fast Fourier Transform）鉴频的二阶锁频环设计方法,实现了低载噪比下的载频快速捕获与跟踪。计算机仿真结果表明,输入载噪比为35 dB/Hz、采样率为4 MHz的条件下,基于FFT鉴频的锁频环对高动态信标信号的捕获时间小于0.2秒。     

一种低复杂度GPS载波跟踪环路设计

 GPS接收机载波跟踪环路的鉴别器和滤波器设计决定了跟踪环路的性能,也在很大程度上决定了GPS接收机的性能.本文在分析了传统锁相环和锁频环鉴别器算法的基础上,提出了一种锁相锁频环共用四象限反正切函数单元的鉴别器算法;同时,在研究了基于双线性Z变换积分器与矩形波数字积分器的滤波算法基础上,提出了一种基于矩形波数字积分器的锁频环辅助锁相环的滤波器算法.综合这两种新算法给出一种低复杂度的GPS接收机锁相锁频环设计方法.通过理论分析与仿真实验,证实该GPS载波跟踪环路设计不但具有良好的跟踪性能,且与传统设计方案相比具有运算量小,复杂度低,占用资源少等优点,更易于工程实现.     

基于卡尔曼和扩展卡尔曼滤波的耦合载波跟踪方法

鉴于低信噪比高动态环境下的载波跟踪过程中,接收信号存在显著的各阶频偏变化率,故提出了一种基于卡尔曼和扩展卡尔曼滤波的耦合载波跟踪方法。载波跟踪通过基于卡尔曼滤波的锁频环辅助基于扩展卡尔曼滤波的锁相环来实现,对频率斜升信号和频率加速信号分别进行了载波跟踪环路结构的分析,得到系统方程,并进行了载波跟踪系统性能仿真。经仿真验证,在信噪比为-20 dB条件下,该方法跟踪频率斜升信号收敛时间小于60 ms,跟踪频率加速信号收敛时间小于90 ms,对两种信号的频率跟踪残差均小于5 Hz,相位跟踪残差均小于0.25rad,跟踪性能显著优于传统环路。     

高动态多普勒条件下载波的捕获与跟踪算法研究

本文介绍了一种高动态多普勒条件下载波的捕获与跟踪算法。使用又积鉴频法对载波作初捕，实现载波的快速捕获，利用锁频锁相环实现对载波的精确跟踪。分析了噪声及载波动态性对环路的影响。仿真结果验证了该方法的正确性及有效性。     

GPS接收机载波跟踪环路设计

载波跟踪环路设计是GPS接收机中的关键技术,载波环鉴别器的类型确定了跟踪环的类型,为了有效地防止因为数据跳变引起的鉴别误差,并且使其频率鉴别范围大,精度高,采用一种二阶锁频环（FLL）辅助三阶锁相环（PLL）的方法。通过Matlab仿真载波环路比较了两种鉴频和鉴相算法的性能。结果表明,该方法鉴别范围大,精度高,切实可行。     

高动态微弱信标信号载波捕获跟踪的设计与实现

为了研究高动态低信噪比下信标信号的载波捕获跟踪问题,采用两级二阶锁频环(FLL)和一级三阶锁相环(PLL)技术方案。FLL采用基于周期图的鉴频方法,实现极低信噪比下信号载波的捕获。PLL中的三阶锁相环通过对环路压控振荡器(VCO)的输入控制信号进行监测,自适应地调整环路滤波器的带宽,以满足高动态下信号载波频率动态范围大的要求。在基于FPGA构建的信号处理板上验证了上述实现方案,并给出实验结果。     

VSB解调器中的载波相位跟踪环

本文提出了一种专门用于数字ＶＳＢ解调的载波相位跟踪环，它实际上包括两个可视相互独立的子环，其一用于相位跟踪，另一用于幅度抖动补偿，在噪声和非噪声环境下，该环路均具有较好的性能，文中对此进行了理论分析和计算机仿真，结果表明，在ＨＤＴＶ地面传输系统约１５ｄｂ的信噪比门限下，该环路仍能可靠地工作。     

一种基于FPLL的载波跟踪算法

介绍了一种基于锁频锁相环(FPLL)的载波跟踪算法.频率跟踪模块可以适应较大动态范围的频率变化,基于软件的数控振荡器(NCO)模块可以达到极高的频率跟踪精度.由于有锁频环的频率牵引,锁相环路滤波器可以设计得很窄,具有很好的抑噪性能,满足精确跟踪载波相位的要求.因此,该基于FPLL的载波跟踪算法可以适应信号存在较大的动态范围和噪声干扰的应用环境;同时,其鉴频鉴相算法表达式简单,易于用可编程数字器件实现.     

现代频率合成中的锁频环实验研究

压控振荡器（VCO）是合成器中的关键器件之一，其噪声特性直接影响合成器的相位噪声和环路动态特性。在锁相合成器中，特别是宽带合成器中，对VCO采用附加锁频环进行稳频控制，明显地优化了合成器载频中远区的相位噪声，锁频环已成为先进合成器的关键技术。该文描述了锁频环（FLL）的原理，对锁频环的环路特性和相位噪声进行了理论分析，并以C波段合成器为例，给出了常规小数锁相环和小数锁相附加锁频环的实验研究结果。实验证明锁频环对优化合成器中远区相位噪声效果明显。     

高动态GNSS导航接收机中扩展卡尔曼跟踪算法的研究

针对高动态GNSS导航接收机跟踪环节中动态性和噪声性能的问题,该文提出一种基于信号参数估计结构的扩展卡尔曼跟踪环。该文首先对高动态GNSS信号进行建模,使用扩展卡尔曼参数估计来实现载波跟踪,并用载波多普勒辅助码环,有效地提高了高动态导航接收机的跟踪性能。仿真结果表明,相比传统上的锁频环辅助锁相环,该文提出的环路具有更小的跟踪误差以及更好的噪声特性。     

一种适用于遥测测距信号的新型码跟踪环

遥测测距技术采用再生伪码作为上行链路信号。针对飞行器现有码跟踪环结构复杂、低信噪比条件下环路跟踪性能差的问题,提出了一种新的基于锁相环的码跟踪环结构,推导了环路的信号处理流程。该结构降低了环路实现的复杂度,改善了低信噪比条件下的相位测量精度,仿真进一步验证了方法的有效性和稳定性,较现有方法在信噪比为-10 dB时能提高1.5×10－3个码片的精度,适合遥测测距技术。     

基于最大似然估计的锁频环改进算法

在森林、室内、高空轨道等弱信号环境中,卫星导航接收机已不能使用传统锁频环正常跟踪接收信号多普勒频率,针对这一问题,基于最大似然估计提出了一种改进的锁频环算法,在传统锁频环混频器之前加入最大似然估计模块,给出了该算法的推导过程,结合传统锁频环的实现结构,提出一种整合了该算法的实现方案。仿真结果表明,该算法比传统锁频环在频率跟踪性能上有很大的改进。     

高动态环境载波跟踪环路的设计

为了满足高动态环境下对测轨定位的需求,对数字中频接收机载波同步跟踪关键技术进行了研究。针对高动态环境下载波同步需要解决的捕获带宽、捕获速度与跟踪精度的矛盾,综合利用了传统数字锁频环路和数字锁相环路的优点,设计了一种适合高动态环境下数字中频接收机的锁频联合锁相环工作的环路方案。仿真和测试结果表明:改进算法解决了环路跟踪精度和动态性能不能兼顾的矛盾,信号跟踪环路能在高动态环境中实现对信号的稳定跟踪。     

基于锁频环与锁相环相结合的载波跟踪技术

针对锁频环与锁相环各自在载波跟踪方面的优点与不足,设计了一种基于Costas环的锁频环与锁相环相结合的载波跟踪环路.基于锁频环与锁相环各自锁定时残余频差与残余相差都接近于0的原因,提出了mc、mpe两个阈值,当阈值满足设定的条件时,载波跟踪环路自适应地选择相应的工作状态.仿真结果表明,在阈值达到设定的条件时环路能够正确地实现工作状态的转换,在多普勒频移为固定值以及阶跃函数时能进行准确的跟踪,达到了设计目的.     

基于最大似然估计的高动态GPS载波跟踪环

 基于最大似然估计提出了一种全新设计的GPS载波跟踪环结构,并将该环路应用于高动态、低信噪比条件下的GPS载波频率跟踪. 文中给出了环路的设计细节,并详细讨论了环路中各模块的功能及模块之间的参数传递. 利用具有典型高动态参数的GPS载波信号对环路的跟踪性能进行了测试. 测试结果表明,与普通GPS接收机的载波跟踪环相比,该环路对高动态环境下的失锁门限和门限附近的频率跟踪精度均有显著改善.     

基于ASPeCT的BOC调制信号捕获与跟踪研究

针对BOC调制信号传统捕获算法的模糊问题,在对直接捕获法、BPSK-Like法以及ASPeCT法分析的基础上,确定了ASPeCT法作为信号接收机捕获模块的设计方案。然后设计了基于BOC调制信号的跟踪环路,在对载波环和码环分析的基础上,确定了锁频环辅助锁相环作为环路中载波环的设计方案,以及修正后的EMLP鉴相器为环路中码环的设计方案。最后,对基于ASPeCT法捕获及基于锁频环辅助锁相环、ASPeCT修正码环的信号跟踪进行了实验仿真,验证了捕获模块和跟踪环路方案的有效性。     

GPS接收机载波跟踪环设计与分析

针对GPS接收机载波跟踪环环宽与跟踪的动态性能问题,在分析影响GPS信号动态性能的主要参数热噪声、晶振Allan相位噪声、晶振振动相位噪声和动态应力的基础上,通过对不同阶数的锁相环、锁频环跟踪门限分析与仿真,主要解决了如何设计GPS接收机的载波跟踪环路的带宽,并使系统性能达到最佳的问题,即使用环宽为18 Hz的二阶锁相环辅助环宽为10 Hz的三阶锁频环可以跟踪动态范围小于10 g、100 g/s的高动态信号。