用作载波恢复的锁频锁相环

介绍了一种改进的锁相环──锁频锁相环的电路结构和工作原理．该锁相环适用于既需要大的 捕捉范围同时又需要窄带跟踪的应用领域．目前，锁频锁相环在高清晰度电视ＶＳＢ传输系统载波恢复 中得到了应用。

锁频环辅助下锁相环的跟踪误差分析

为适应高动态环境,卫星导航接收机采取锁频环辅助锁相环的技术进行载波跟踪.锁相环在锁频环跟踪频率基础上锁定载波相位.现基于经典的二阶锁频环辅助三阶锁相环结构,研究其中的载波相位跟踪误差,包括动态应力误差与热噪声跟踪误差.通过推导,得到了2个误差的计算公式.仿真结果表明,有关载波相位跟踪误差的分析是准确的,有助于之后的载波跟踪环路设计.

基于PMF-FFT的多普勒频偏估计与跟踪算法

为降低高动态环境下卫星通信系统中信号的捕获与跟踪时间,文章提出了一种多普勒快速捕获与跟踪方法。在信号捕获阶段通过高倍采样率下进行匹配FFT进行快速捕获,大大提高了捕获带宽且捕获时间控制在两个帧周期以内;在多普勒跟踪阶段,通过捕获算法计算频偏值并进行补偿,再采用锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)进行多普勒的跟踪,频偏值的补偿缩短了FLL的入锁时间,从而提高了多普勒的跟踪速度。仿真和工程实践结果表明,该算法实现了在频偏范围为4倍符号速率,频偏变化率在2倍导频速率下的多普勒快速捕获与跟踪。

基于带宽调整的两种混合载波跟踪环路研究

针对高动态导致载波复现频率与实际载波频率相差较大的问题,锁频环和锁相环已无法满足环路的跟踪需求,依据频率判决因子实现三阶锁频环辅助四阶锁相环和四相鉴频器之间相互切换的2种混合载波跟踪环路算法;在三阶锁频环辅助四阶锁相环的基础上,通过相位判决因子完成对载波环带宽的动态调整。结果表明,在动态为5000/150 g/120 g、载噪比为42 dB/Hz、跟踪初始多普勒为300 Hz时,基于带宽调整的2种混合载波跟踪环路能准确地剥离出电文信息,而单一的三阶锁频环辅助四阶锁相环载波跟踪环路不能实现;当跟踪初始多普勒为0时,环路稳定跟踪后加入25/20 g/20 g的动态,基于带宽调整的2种混合载波跟踪环路可以重新完成稳定跟踪并剥离出电文信息,而三阶锁频环辅助四阶锁相环载波跟踪环路直接失锁;低载噪比下的基于带宽调整的2种混合载波跟踪环路的跟踪相位误差方差相对较小、跟踪精度较高。

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 dB以上,Es/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 dB。

FPLL型卫星电视门限扩展解调器

本文介绍一种采用锁频锁相环的卫星电视门限扩展解调器的基本工作原理和初步理论分析。本文还给出了一种压控振荡器的实际电路。

GPS载波跟踪算法分析与仿真

针对接收机对定位精度和动态性的需求,文中分析了二阶锁频环辅助三阶锁相环算法。首先仿真分析了不同鉴频算法和鉴相算法的性能,确定了拟采用的鉴频算法和鉴相算法。而后给出了二阶锁频环和三阶锁相环的结构,最后仿真对比分析了二阶锁频环、三阶锁相环以及二阶锁频环辅助三阶锁相环的性能。仿真结果表明二阶锁频环辅助三阶锁相环能够充分发挥锁频环和锁相环的优点,避免其缺点,在获得较高动态性的同时能够获得较高的跟踪精度。

符号速率采样条件下的新型复合载波跟踪环

针对低信噪比和符号速率采样条件下的载波同步问题,提出了一种新型的复合载波跟踪环,同时也给出了一种较直观的环路参数确定方法。该载波同步环改进了原有的符号硬判决算法,并通过引入采样速率变换模块使得数字锁频环(frequency-locked loop,FLL)和数字锁相环(phase-locked loop,PLL)工作在不同采样速率条件下,来提高在低信噪比环境中载波频偏和相偏的估计精度。该参数确定方法是在z域中,直接根据闭环系统的稳定性和单位阶跃响应特性来选择最优的参数。仿真结果表明,该参数确定方法具有很好的可行性,且所提出的载波跟踪环在较低信噪比条件下能获得良好的同步性能。

关于导弹飞行目标导航跟踪精度研究

由于导弹的速度、加速度和加加速度都较高,多普勒频移一次变化率、二次变化率很大,常规载波跟踪环路将会失锁。稳定的载波跟踪使导航(GNSS)接收机在高动态环境下正常工作。由于常规锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)的跟踪环路引起失锁问题,提出一种采用四相鉴频方法辅助的加权因子载波跟踪方法。上述方法首先利用四相鉴频的非线性特性将信号的多普勒频偏快速牵引到较低的范围,然后利用加权因子调整FLL&PLL的权重,理论分析了热噪声误差、动态应力误差以及最优带宽问题,并确定环路相关参数,从而使锁频环和锁相环达到最优配合。采用数字仿真,结果表明,根据上述方法设计的载波跟踪环路在多普勒频偏为常值、阶跃函数、一次斜升函数和二次斜升函数时均能进行准确跟踪,验证了所提方法针对导弹载波信号跟踪的有效性。

基于可变带宽可控根FLL-PLL跟踪算法分析与仿真

在信号跟踪环节中,载波跟踪是关键部分,而载波跟踪的改进主要体现在载波环路滤波器的设计上.为了均衡载波同步的跟踪精度、环路带宽与快速同步3者之间的矛盾,提出了基于相位锁定检测量的自适应可变带宽的锁频环(FLL)与锁相环(PLL)相结合的跟踪方案,同时利用可控根法来完成数字环路滤波器参数的设计.由仿真结果得出可控根法可直接设计数字滤波器参数而不依赖模拟概念,同时基于自适应变带宽的锁频辅助锁相跟踪环路可以扩大锁定范围,适应更高动态,自适应变带宽可以在不影响锁定精度的条件下缩短锁定时间,达到快速同步.此方法可折中载波跟踪的各性能,达到平衡状态.

FPLL载波跟踪环仿真及高动态GPS信号测试

针对高动态环境下普通GPS接收机跟踪环路容易失锁的问题,考虑到锁频环动态性能好、锁相环跟踪精度高的特点,实现了二阶锁频环辅助三阶锁相环的载波跟踪环(FPLL)。根据FPLL结构原理和误差分析理论,提出了一种FPLL环路的码相位和载波相位精度分析方法。借助GPS软件接收机平台,在Matlab环境下仿真实现了FPLL载波跟踪环,并利用Spirent GSS7700仿真器采集高动态GPS模拟信号对FPLL环路进行了测试。测试结果和精度分析表明,在导航信号的载噪比为40dB-Hz,加速度为26g,加加速度为9g/s的条件下,该高动态跟踪环路能够达到码相位1.31m(1σ),载波相位为4.24×10-3 m/s(1σ)的跟踪精度。

FPLL环路性能分析及优化准则

通过建立联合环路的数学模型,将锁频环(FLL)跟踪误差引入锁相环(PLL),能准确推导出二阶FLL辅助三阶PLL的相位跟踪误差公式.推导结果表明,锁频环辅助的锁相环(FPLL)跟踪误差与之前针对单PLL或FLL的研究结果有较大差别:考虑加加速度动态效果时,FPLL环路相位跟踪动态应力误差为零;FPLL相位热噪声跟踪误差不仅包含PLL的热噪声,而且具有FLL的热噪声成分.另外,不同于对FLL或PLL单独作优化,提出一个FPLL的联合优化准则:以FLL动态应力误差小于PLL快速捕捉带为约束,相位跟踪误差最小为目标,对FLL和PLL带宽同时进行优化.最后,数值仿真结果表明,所作FPLL的环路性能分析正确,推导所得误差公式准确;联合优化所得FPLL环路可稳定工作,同时获得相对单PLL更好的相位跟踪精度.研究结果有助于之后FPLL的精确设计.