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。     

高动态下GPS接收机载波跟踪技术的研究

针对高动态环境下GPS接收信号的载波捕获与跟踪问题，分析研究了几种适合的GPS信号跟踪的频率估计算法，提出了一种全数字化的高动态GPS接收机载波跟踪技术设计方案，最后通过仿真验证CPAFC算法的正确性。     

基于伪码测距的无线电高度表载波捕获跟踪研究

基于伪码测距的无线电高度表首先通过快速傅里叶变换来进行载波多普勒的粗略估计,实现载波频率的粗捕,载波捕获成功后进入载波跟踪状态,载波跟踪的作用是继续减少频率误差,并监测跟踪状态,一旦丢失跟踪,则重新捕获.     

一种改进的高动态GPS载波组合跟踪环路算法

在高动态的接收环境下,GPS接收机接收信号载频上会产生很大的多普勒频移及其变化率,传统的GPS载波跟踪环无法保证可靠的跟踪。在综合分析了常规跟踪方案的利弊后,提出一种新的基于四相鉴频（FQFD）牵引的二阶叉积自动频率控制环（CPAFC）辅助三阶锁相环（PLL）高动态跟踪环路算法。通过美国喷气推进实验室（JPL）高动态载体模型测试表明,该算法在高动态环境下不仅能快速牵入和锁定载波信号,而且在高达100g/s的加加速度作用过程中能持续、精确跟踪,实现导航电文的正常解调。     

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。     

高动态多进制扩频信号的载波跟踪技术研究

针对高动态环境下多进制扩频信号的载波同步问题,在分析锁相环(PLL)和锁频环(FLL)环路各自优点的基础上,研究了采用锁频环和锁相环相结合的方式进行载波信号跟踪。利用FLL动态适应能力较强和PLL具有较好跟踪精度的特点,实现动态信号的快速、精确跟踪。理论分析和仿真结果表明,该方法具有良好的跟踪效果。     

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。     

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.     

高动态GNSS接收机载波环性能评估与仿真

高动态GNSS接收机在航天和制导武器应用中越来越普遍,很多文献上都说明了接收机能够跟踪30 g,甚至更高动态的加速度,以及50 g/s以上的加加速度。从跟踪门限以及跟踪精度的角度出发,分析了各种跟踪环路的性能,找出了锁频环辅助锁相环的跟踪上界,并给出了二阶锁频环,三阶锁相环的各种噪声带宽下的理论下界,以及高动态GNSS接收机经常使用的辅助的三阶锁相环的仿真结果。所设计的跟踪环路已经在实际应用中得到使用,性能非常稳定,加速度能够达到50 g,加加速度达到60 g/s。     

基于FRFT的多普勒频率跟踪算法

高动态环境下卫星通信终端面临高动态和低信噪比问题,传统载波跟踪方法难以在高动态应力和跟踪精度两方面取得较好折中,在信号设计中考虑插入分散导频用于跟踪载波,可在低信噪比下实现高机动用户多普勒频移捕获及多普勒频率变化率的跟踪。给出了一种基于FRFT的频率变化率估计方法,利用估计值辅助载波跟踪环路。理论分析与计算机仿真表明,在典型高动态参数条件下,基于分散导频的多普勒频率跟踪算法和传统载波跟踪方法相比,灵敏度提高2 d B以上,E_s/N₀工作点可低至0 dB以下,跟踪范围可达符号速率的2倍,频率跟踪的均方根误差小于符号速率的1%,性能损失小于0. 1 d B。     

基于DSP的高动态接收机载波捕获跟踪技术

介绍了高动态GPS接收机的码捕获与载波跟踪的原理,设计了一种基于高速数字信号处理(DSP)技术的PLL FLL环混合全数字高动态载波跟踪技术方案,同时给出了一种在连续高动态下载波跟踪算法即基于交叠离散傅里叶变换的频率跟踪算法(ODAFC),并对此算法进行了仿真验证.仿真结果证明了该算法的正确性.     

GNSS信号捕获与跟踪算法的改进与实现

为了缩短GNSS接收机捕获信号所用的时间,在对导航信号进行频谱观察的基础上,改进了基于FFT的捕获算法和阈值的设定,并对改进后的算法进行了仿真验证,结果表明该算法具有可行性,并可以缩短捕获时间。设计了GNSS接收机的完整跟踪通道,利用MATLAB软件对该跟踪通道进行仿真,仿真结果验证了该跟踪通道的正确性。     

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.     

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。     

高动态下GPS信号的捕获和跟踪技术研究

为检测高动态GPS信号,需要设计码环及载波环的捕获和跟踪数字系统。如何快速捕获信号,并进行精确跟踪,是问题的关键。针对高动态环境下GPS信号的捕获和跟踪问题,分析了高动态环境对GPS信号的影响,提出了FFT码快速捕获算法,以及二阶FLL与三阶PLL混合载波跟踪方案,并对码环和载波环的结构和参数的设计方法进行了说明。仿真结果和分析表明该方案能在高动态环境下实现信号的快速捕获,且能较好地满足接收机动态性能和跟踪精度的要求。     

基于锁频环+FFT+锁相环的载波跟踪方法

针对低信噪比条件下传统载波跟踪方法实现载波捕获转跟踪困难的问题,提出了一种基于锁频环+FFT+锁相环的载波跟踪方法。基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)分析,减小了锁频环转锁相环时剩余的载波频差,提高了载波捕获转跟踪的成功概率。阐明了提出的跟踪方法的工作原理,仿真结果表明,基于提出的方法可以使捕获转跟踪的成功概率达到100%。     

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。     

高动态环境下扩频系统的快速同步方案

提出了一种应用于高动态环境下扩频系统的快速同步方案,通过优化帧结构设计,利用PN序列自相关达到快速的帧捕获,通过对鉴频环路的结构修改,采用FLL和PLL协同工作的方式,利用四相鉴频器跟踪频率变化,进行大频率搜索;利用叉积自动频率跟踪算法联合Costas环作为载波跟踪算法;环路滤波器采用扩展卡尔曼滤波技术,在提升信号捕获速率的同时,降低噪声的影响,提高捕获精度。经仿真验证,可以在相对较低的复杂度下获得良好的性能。     

伪码在大动态多普勒条件下的快速捕获

本文讨论了在大动态多普勒条件下实现伪码快速捕获的原理，对比传统的伪码捕获方法，提出了一种快速捕获算法，并结合可编程逻辑器件（FPGA），给出了可行的方案。