一种低SNR环境下的跟踪环路

低信噪比（SNR）环境下GPS信号的跟踪一直是近年来研究的热点,主要介绍了在GPS信号较弱的条件下,通过增加积分时间来提高载波环跟踪精度的方法。详细介绍了GPS载波环工作原理,并推导了载波环滤波器增加积分时间的理论依据。最后,采用GPS模拟信号源产生的数据进行环路性能仿真,实验结果表明该环路设计可在-30dB的SNR环境下正常工作。     

QPSK扩频调制信号载波跟踪环路设计

扩频接收基带通常需要载波跟踪环来完成本地载波与接收信号载波的同步,科斯塔斯环是常用的非相干载波相位跟踪环,具有较好的鉴相特性。本文基于常规的单路单载波解调的科斯塔斯环原理,对科斯塔斯环做了改进,提出了对双通道平衡QPSK扩频基带所用载波跟踪环科斯塔斯环的改进方法,并推导出环路误差鉴相信号,用Matlab进行了仿真实验,结果证明利用本环路可实现载波稳定跟踪。     

北斗导航载波锁相环和锁频环的混合应用

为满足北斗导航接收机的复杂动态条件下的使用,本文提出了一种锁频环和锁相环混合跟踪的载波跟踪方法,提高北斗导航接收机在高动态下的载波跟踪性能,通过对载波跟踪环的参数进行了研究。设计并实现了一种在DSP端进行环路控制,在FPGA端完成载波的剥离的载波环路跟踪方案,测试结果表明,该方案能实现高动态下载波信号的快速精确跟踪,具有良好的实时性和推广价值。     

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.     

一种高动态GPS接收机跟踪环路设计

一般地，高动态接收机跟踪环路必须采用较宽的带宽和／或采用比静态接收机较高阶的跟踪环路。本文选用了一种常见的GPS接收机跟踪环路模型，充分分析了环路时序控制的设计，以及环路参数的设计，在设计中码环采用二阶转三阶环或载波辅助码跟踪的二阶环，载波环采用二阶频率环，使跟踪环对加速度动态应力的稳态误差为零，能够满足预设的动态要求。     

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.     

一种新型结构数字载波跟踪环及其Z域稳态性能分析

 提出一种具有串联环路结构的新型数字载波跟踪环,以解决极低载噪比下高动态载波信号的跟踪问题.在输入纯载波信号时,通过建立Z域全相位模型,对新型载波环稳态性能和稳定条件进行了理论推导,得到稳态相差和稳定条件与环路参数间的解析式.理论分析表明,该新型载波环的动态跟踪能力等价于高阶锁相环,且稳定条件比后者更容易满足.仿真结果验证了上述结论.所得结论可用于评估接收机载波跟踪性能及指导环路设计,并为设计高阶锁相环提供了一种新思路.     

一种串联结构数字载波环及其Z域噪声性能分析

 提出一种具有串联环路结构的新型数字载波跟踪环,以解决极低载噪比下高动态载波信号的跟踪问题.在输入加性高斯白噪声假设下,通过建立具有一定通用性的Z域全相位模型,对新型载波环的噪声跟踪性能进行了理论分析,推导出相位噪声方差的计算通式.根据新型载波环的具体实例,验证了理论分析结果的正确性.基于上述分析结果,对新型载波环完成了参数优化,并对其与传统载波环进行了性能比较.结果表明,在极低载噪比高动态条件下,新型载波环跟踪性能优于传统载波环.所得结论可用于评估新型载波环的噪声跟踪性能或指导其环路设计.     

TMS320C30在数字载波跟踪环中的应用

文中提出一种用高速数字信号处理器TMS320C30实现双路数字载波跟踪环的方法。用高速A/D变换器对10.7MHz的中频信号直接数字正交采样,DSP处理器直接处理10.7MHz中频信号,恢复载波信号,完成环路滤波和环路跟踪。本文给出数字载波环设计原理以及软件框图,最后给出测量结果。     

引入微分控制思想的辅助GPS载波跟踪环路设计

 载波信号跟踪环路制约着GPS接收机的工作性能,针对其易受高动态和弱信号等环境干扰的缺陷,提出一种引入微分控制思想、应用SINS辅助接收机载波跟踪环路的设计方法.剖析应用于载波跟踪的相位锁定环(Phase Locked Loop,PLL),并将其近似为PI控制模型;在验证辅助信息引入时环路系统稳定的基础上,增加类微分控制项,利用SINS的输出和时钟误差信息估算的多普勒频率作为跟踪环路的中心频率,辅助PLL实现载波信号跟踪;仿真结果表明提出方法能够有效地缩短跟踪环路带宽,缓解热噪声和动态应力之间的矛盾,进而改善载波环路的频率响应和跟踪误差.     

Mobile GPS carrier phase tracking using a novel intelligent dual‐loop receiver

Carrier phase information is necessary for accurate measurements in global positioning system (GPS) applications. This paper presents a novel intelligent GPS carrier tracking loop with variable‐bandwidth characteristics for fast acquisition and better tracking capability in the presence of dynamic environments. Our dual‐loop receiver is composed of a frequency‐locked loop‐assisted phase‐locked loop structure, the fuzzy controllers (FCs), and the ATAN discriminator functions. The soft‐computing FCs provide the time‐varying loop gains to perform accurate and reliable control of the dual‐loop paradigm. Once the phase dynamic errors become large under kinematic conditions, the fuzzy loop gains increase adaptively and achieve rapid acquisition. On the other hand, when the tracking errors approach zero in the steady state, the loop gains decrease and the corresponding dual‐loop receiver returns to a narrowband system. Four types of carrier phase signals, i.e. phase offset, decaying sinusoidal phase jitter, frequency offset, and frequency ramp offset, are considered to emulate realistic mobile circumstances. Simulation results show that our proposed receiver does achieve a superior performance over conventional tracking loops in terms of faster settling time and wider acquisition range while preventing the occurrence of cycle slips. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种宽频率范围电荷泵锁相环快速锁定方法

以一种适用于现场可编程门阵列(FPGA)芯片的宽频率范围电荷泵锁相环(CPPLL)为例,介绍了一种通过添加简单辅助电路来减小锁相环(PLL)上电锁定时间的方法。该方法在传统电荷泵锁相环的基础上添加了预充电电路,可以大大减少压控振荡器控制电压(VCTRL)拉升的时间。除此之外还添加了频率比较电路,将较宽的频率范围分成若干个窄频率区间,并用窄频率区间的中心频率来作为关断预充电电流的判定频率,这样就可以在不影响PLL正常功能的情况下均衡宽频率范围锁相环各频率下的上电锁定时间。基于28 nm工艺,对添加了辅助电路的PLL进行spectre仿真验证,在频率范围为800~1600 MHz时,上电锁定时间为1.68~2.29μs。     

基于数字锁相环的宽带频率源设计

介绍了数字锁相环路的基本原理,分析了集成锁相环芯片ADF4107的性能,采用其设计出一种具有多个频道的宽带频率合成器,它具有结构简单、稳定性好、精度高、易实现等特点。     

可自适应调节带宽的新型非线性二阶锁相环

大捕获带宽的同步给传统二阶锁相环带来了巨大挑战。文中针对传统锁相环捕获带宽与抑制噪声能力两者之间的矛盾,提出一种耦合非线性环节的新型二阶锁相环,利用非线性模块自适应调整环路噪声带宽。输入输出相位误差较大时利用较大的带宽迅速减小频偏;当相位误差由于环路控制作用而减小时,利用较小的带宽抑制噪声以提高跟踪精度。仿真结果表明,非线性二阶锁相环跟踪速度显著提高,且相比传统二阶锁相环,捕获带宽从4 kHz最大提高到18.8 kHz。     

基于级联式偏置锁相环的低相噪宽带频率合成器*

为提高锁相环的相位噪声性能,本文设计了一种级联式偏置锁相环来实现宽带低相噪频率合成器,通过理论分析得到其相位噪声模型,证明了该技术能够有效地降低锁相环路中鉴相器的噪声基底,并且混频交互调产生的所有杂散可由环路滤波器抑制,从而将窄带高频谱纯度信号扩展为宽带高频谱纯度信号。基于该技术提出了2GHz ~5GHz 的低相噪宽带频率合成器方案,并对其相位噪声指标进行了分析。理论与实验结果表明,相比于传统的小数分频式锁相环方案,该方案的带内相位噪声有明显改善。     

基于锁相环（PLL）L波段的频率合成技术

频率合成器是电子设备的核心部件,其性能的优劣影响电子设备的整体性能。本文研究了一种基于锁相环（PLL）L波段的锁相频率技术。其设计方案使用MC145152来实现锁相环路,外加环路滤波器LPF和压控振荡器VCO等器件来实现,具有较强的研究设计价值。     

四相鉴频器辅助的高动态BOC信号载波跟踪

叉积鉴频器的输出频率范围比较窄,捕获信号以后的多普勒频偏可能不在其跟踪范围内。针对此问题,提出了使用四相鉴频器( FQFD )算法辅助已经成型的二阶锁频环加三阶锁相环模型。首先,利用四相鉴频器的非线性特性将接收信号频偏大步长牵引到较低范围,然后使用锁频环消除其大部分动态性,最后利用锁相环跟踪精度高的特点实现高动态二进制偏移载波( Binary Offset Car-rier,BOC)信号载波的快速准确跟踪。在分析各跟踪模块算法的基础上,讨论了其本身的热噪声误差、动态适应力以及最优带宽等相关问题,理论分析和仿真结果验证了该方法比原有跟踪算法提高了300 Hz左右的鉴频范围,并且跟踪效果良好。     

低相位噪声微波振荡器设计

针对Ka和Ku波段上、下变频装置对微波振荡器低相位噪声和小型化的要求,该文采用单环锁相式频率合成技术完成了微波振荡器的设计,并对锁相环的相位噪声进行了理论计算。分析了鉴相频率、鉴相器灵敏度和环路带宽对锁相环输出相位噪声的影响,根据分析结果对微波振荡器电路参数合理选择,同时兼顾了低相位噪声与小型化的设计要求。测试结果表明,振荡器的相位噪声指标与理论计算一致,各项指标均达到要求,可满足实际工程应用。     

基于数字锁相环的新型频相检测方法研究

在经典DPLL(数字锁相环)的基础上,提出了一种在中频过采样背景条件下利用过采样值进行相位捕捉和跟踪的新型数字锁相环。该方法利用两级鉴频器实现频率锁定,同时利用高频过采样实现数字锁相,对相位误差一步调整到位而不需连续多次调整。最后讨论了波形失真和随机抖动的影响;利用相对阈值法使性能得到很大改善。该方法解决了锁定精度和锁定时间不能同时兼顾以及抗干扰能力差等若干问题。