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.     

一种GPS信号载波跟踪技术

本文提出一种锁相环(PLL)与锁频环(FLL)相级联的 GPS 信号载波跟踪方法， 该方法兼顾了 PLL 的载波跟踪精度与 FLL 的动态适应性，经过验证，该方法可以实现对高动态信号的精确跟踪。     

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。     

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。     

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%。     

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.     

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。     

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.     

星载统一测控载波跟踪环相位噪声分析

为了保证测速和测距精度,有效手段之一是在星载统一测控应答机上采用嵌套环路结构的载波跟踪环完成相干载波提取。由于利用了相干本振补偿多普勒频移,必须考虑输入相位噪声对本振相位噪声的影响。为了准确预测环路输出相位噪声性能,对环路中各部件贡献的相位噪声进行了分析。针对不同噪声源,运用信号流图的分析方法建立了对应的环路相位噪声模型,通过仿真计算得到了不同输入信号功率条件下的环路输出相位噪声功率谱,与实际电路的测试结果对比,证明了该环路相位噪声模型的准确性。应用该模型能提高环路设计的准确性和效率。     

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.     

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。     

基于ST-UKF的高动态GPS载波参数估计

为了克服高动态引起的多普勒效应,解决传统跟踪环路容易失锁的问题,提出了一种基于强跟踪无迹卡尔曼滤波(Strong Tracking Unscented Kalman Filter,ST-UKF)参数估计器的高动态全球定位系统(Global Positioning System,GPS)载波跟踪环路,采用非线性滤波算法取...     

基于DDS和PLL技术的WCDMA信号源的设计及实现

信号源对研发、实验及开发硬件电路系统起着非常重要的作用。结合研发及工程的实际情况,设计了一种采用DDS(直接数字合成)和PLL(锁相环合成)技术相结合、兼容拨码开关、RS485两种控制方式设置频率和功率可控的WCDMA信号源。经实际使用的试验结果表明:WCDMA信号源在工程实现中具有良好的工作性能和实际应用价值。其输出频率范围为1 920～1 980 MHz和2 110～2 170 MHz。     

LS波段预捕获锁相环路的仿真与实现

介绍了一种宽带的雷达快速扫频频率合成器方案的设计和实现,该方案采用超低相噪模拟锁相环芯片,通过预捕获的方法,并精心调试环路滤波器,实现了快速小步进的跳频要求。给出了设计过程及测试结果,实验证明该方案是成功的,主要技术指标为:输出频率1~3 GHz,相位噪声-90 dBc/Hz@1 kHz,杂散-55 dBc,步进间隔可变,跳频时间≤20μs。