三阶数字锁相环环路参数的设计方法

为实现卫星移动环境下的精密测距、测速,分析了三阶数字锁相环跟踪卫星多普勒频率变化的能力.利用理想二阶锁相环构造了三阶环,对三阶环路的参数设计方法进行了数学推导和仿真研究,分析了三阶环的参数选择的原则,并给出了环路滤波器的数字实现框图.仿真结果表明,利用推导出的参数设计方法所设计的三阶数字环路,能很好地满足设计要求,且稳定性好.     

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。     

GNSS接收机锁相环最佳环路带宽的选取

锁相环环路带宽值的选取对于锁相环的跟踪误差性能有重要影响。基于全球卫星导航系统(GNSS）接收机中常用锁相环结构与数学模型,首先介绍了锁相环及其重要组成部分环路滤波器的结构和原理,然后分析了环路带宽的取值对锁相环两个最重要的误差源——环路热噪声误差和晶振阿伦偏差的影响,给出了低动态下使锁相环总的跟踪误差最小的最佳环路带宽的理论表达式。对基于由现场可编程门阵列（FPGA）芯片、温补晶振和模/数接口电路构建的实际硬件接收机平台进行了验证,结果表明：当根据最佳环路带宽的理论表达式取环路带宽值时,锁相环的跟踪误差最小。所推得的理论表达式不仅可以应用于GNSS接收机,也适用于一般的载波跟踪环设计。     

三阶锁相环环路滤波器参数设计

锁相环在通信、遥测、导航等领域有着广泛的应用,三阶锁相环由于其频率斜率跟踪能力,越来越受到重视,特别是深空探测的极窄带应用。利用系统稳定性分析方法和高阶系统分析理论,分别对两种模型的二阶环路滤波器,即理想二阶滤波器和三参数滤波器模型,推导了参数设计公式,给出三阶锁相环设计参数的模拟及数字环路公式,并与JPL数字锁相环(DPLL)的设计参数经验公式进行比较。仿真结果表明,3种设计方法近似相同,而所推导的参数设计方法优点在于可以灵活配置系统的零、极点的位置以及阻尼系数等多种参数,为各种变带宽和自适应算法提供理论和应用基础。     

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mc、mpe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。     

一种针对压缩域信号的新型锁相环技术

针对通信信号压缩采样获得的压缩域信号频率、相位提取问题,提出了一种基于压缩感知的新型锁相环技术。通过深入研究压缩域的信号估计问题,提出了压缩域锁相环路,可以直接在压缩域同步跟踪信号频率和相位变化,不再需要高复杂度的信号重构处理。分析了环路模型及其估计性能,并针对该锁相环可行性和性能分别进行了仿真实验。仿真结果不仅验证了压缩域锁相环的可行性,同时表明该环路能够实现高动态信号的高精度频率提取。压缩域锁相环的应用潜力较大,例如可以作为压缩感知通信接收机的同步解调方法。     

有輔助反馈环的锁相线性相位解调器

用带有鉴相器的锁相环可以解调出无载波功率的调相信号,鉴相器输出交流数据信号,此信号的幅度和相位即可指示被解调信号的相位。响应于数据输出信号的反馈环路,把输入该环路的载频分量功率恢复出来。在第一个具体装置中,反馈环装有一个响应于调相信号和数据输出信号的调相器。在第二个具体装置中,把数据输出信号微分,并把此微分信号送给锁相环的压控振荡器,使载频得到功率恢复。这种调相器最好是线性的,它有一个串联的电感电容网络,电容是压控变容管。为补偿电容管电抗对电压特性曲线的非线性,这个串联电路要并联一个经过适当选择的电感。     

一般的任意阶锁相环的捕获范围和捕获时间

对采用任意类型鉴相器的任意阶锁相环,捕获范围和捕获时间的一般表达式是用似稳逼近法对系统有关参数和初始失谐频率推导出的。即使当环路阶数变得较高捕获时间表达式变得更准确,但对于初始失谐频率(假如较大)接近捕获范围数值的二阶环路和三阶环路,这表达式还是正确的。     

弹载跟踪接收机(VTR)载波环路的性能分析

一、引言载波锁相环是VTR最重要的组成部份。这种环路如果跟踪得不准确,就会丢掉上行数据的载波。此外,VTR的载波环路有好几种工作方式,可做出新奇的环路结构。因此,美国防空司令部(ADCOM)对这种环路的性能进行了大量的分析,并正作进一步的研究。     

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。     

《电讯技术》专题资料《时间频率技术》题要（十五）

X频段IGO环频率捕获智能化设计（赵海清，刘类骥） 对传统脉冲取样锁相环实用温度范围窄的难点问题进行了探讨，依据脉冲取样锁相环的特征，提出了一种新颖的环路锁定检测方法和一种快捷的频率捕获方案，实现了脉冲取样锁相环的超宽温度范围应用。     

模拟锁相环的李雅普诺夫新设计法

锁相环一般采用线性分析,相平面图,近似计算法以及计算机模拟来设计。设计中对锁相环非线性模型的稳定性缺乏分析手段。控制理论中称为李雅普诺夫的新方法近来已用于三阶环的设计中,证明其非线性模型是稳定的。本文所述的方法对于大多数模拟锁相环是稳定性分析和设计的一种有效方法。业已证明用此法设计的锁相环确能跟踪相位跃变。     

三阶距离跟踪滤波器分析与仿真

对三阶αβγ距离跟踪滤波器进 行了研究。在数学建模的基础上，分析不同参数选择对环路性能的影响，推导其等效噪声带 宽的计算公式。最后通过Matlab仿真验证了三阶跟踪滤波器的跟踪性能，为工程设计提供 了理论依据。     

一种快速全数字锁相环

本文根据突发式数字通信快速锁相要求,提出一种位同步信号提取的新的快速全数字锁相环方案.它比一般数字锁相环捕捉速度最大可以提高N/2倍,且环路的同步时间与量化相位误差的矛盾也得到了解决,因而环路精度也大有改善.本文主要以一阶环为例讨论位同步信号提取.     

考虑系统滞后时间的带通锁相环的线性分析

本文从分析调相负反馈锁相接收机出发,导出了具有滞后环节的带通锁相环的数学模型和等效相位模型。分析了当环路滤波器为单调谐带通滤波器时,具有滞后环节的带通锁相环线性等效相位模型的稳定性,闭环频率响应以及正弦调相稳态相位误差响应,其结果可供带通锁相环工程设计参考。实验表明,分析结果与实验测试结果是一致的。解调调频信号的带通锁相环和调相负反馈环具有一样的等效相位模型,本文讨论的结果也适用于解调调频信号的带通锁相环。     

锁相技术在高频开关电源中的应用

本文介绍了锁相技术在电流控制两态调制技术的高频开关电源中的应用。开关电源整个控制环路相当于一个锁相环,这个环路不仅有锁相作用,而且还有调压作用。实验表明,这种高频开关电源有优良的性能。     

四阶锁相系统的瞬态响应

在试验通信卫星测控系统中已成功地应用了混合型四阶锁相环。本文是对这种锁相环研究的补充。分析了四阶锁相系统对相位阶跃、频率阶跃、频率斜升和频率加速度信号的瞬态响应。用FORTRAN IV语言编制了计算机程序。以混合型四阶锁相环为例计算了它对相位阶跃、频率阶跃、频率斜升和频率加速度信号的瞬态响应数值,得到了归一化曲线,可以作为设计这种四阶锁相环路的性能依据。本文的分析计算方法和计算程序可以适用于任何类型的四阶环路系统的瞬态响应的数值计算。     

一种用于DS-CDMA基站的全数字非相干延迟锁相环

本文根据直接序列扩频码分多址(DS-CDMA)系统上行链路伪随机码跟踪的特点,给出并分析一种全数字非相干延迟锁相环 (DLL),该DLL采用了二元鉴相和数字序贯滤波的实现结构。文中推导了多用户环境下环路的数学模型及鉴相误差统计特性,给出了跟踪性能的计算机仿真结果。研究结果表明,本文给出的DLL能以小的复杂度实现良好的跟踪性能,具有较高的应用价值。     

深空接收机关键技术分析

通过对JPL、ESA等深空接收机技术进行研究,并结合当前国内信号处理技术发展状况,分析了深空接收机的诸多关键技术,从信号处理角度讨论了提高接收灵敏度的方法和适用技术,以解决深空微弱信号的捕获、跟踪和解调.着重介绍了微弱信号频率捕获、超窄带锁相环、边带辅助残留载波环、环路加窗技术、加权IDF、SSME信噪比估计技术、变环路带宽与变窗口技术等关键技术,对我国自主设备研制具有一定的参考价值.     

混合型四阶锁相环

本文描述了用于跟踪测量设备的混合型四阶锁相环路。给出了环路传递函数的一般型式和它的等效噪声带宽,讨论了它对动态信号跟踪的稳态误差和环路的稳定性,叙述了它的牵引范围和捕获时间。给出了用于某设备上的窄带混合型四阶锁相环主要性能的实际结果。