“北斗”B2频段导航信号伪码跟踪性能分析

与传统卫星导航信号体制不同,新一代“北斗”B2频段导航信号采用了交替二进制偏移载波调制（AltBOC）体制,因此伪码跟踪性能也与传统信号体制有较大差异。首先介绍了AltBOC调制信号原理及特点,然后根据码跟踪精度理论比较了新型调制信号与传统信号体制的性能差异,分析了不同鉴相器时B2频段信号的码跟踪误差,并对不同相关器间隔、环路带宽、前端带宽、载噪比环境条件下的伪码跟踪误差进行了仿真分析。仿真结果表明,提高信号载噪比、射频前端带宽或减小相关器间隔、环路带宽均能减小码跟踪误差。研究结果对新一代“北斗”导航信号新体制性能的评估以及“北斗”导航接收机的系统设计具有一定指导意义。     

一种GNSS信号跟踪环路频相直调控制算法

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)接收机信号跟踪环路正确地锁定导航信号的频率、相位是提取测量值以及导航星历的基础。传统的接收机跟踪环路采用调整频率的方式来调整相位，不能及时消除跟踪误差，并且在弱信号条件下容易受到噪声影响，难以对信号进行精确跟踪。针对这一问题，提出了一种基于非相干预滤波器的频相直调环路控制算法，采用非相干预滤波器提取跟踪误差，并且在本地信号生成阶段直接将载波相位差、载波频率差、码相位差进行消除。实验表明，与传统环路相比，频相直调算法对载波相位、码相位迁入速度分别提高了90%和95%，高动态、弱信号下多普勒估计精度分别提高了69.25%和61.37%，并且频相直调算法能够有效抑制环路参数调整、载体突然机动对载波相位锁定带来的扰动。     

基于LEON3开源软核的卫星导航接收机设计

为了提高卫星导航接收机的工作性能以及小型化设计,在现场可编程门阵列（FPGA）平台上开发一款基于LEON3开源软核的拥有自主知识产权的卫星导航接收机。通过LEON3开源软核架构和自主设计的分段匹配滤波器(PMF)与快速傅里叶变换(FFT)相结合的捕获模块、基于延迟锁定环的码跟踪环路和基于科斯塔斯环的载波跟踪环路相结合的跟踪模块IP核实现卫星导航接收机的基带系统级芯片（SoC）设计,最后完成接收机系统的软件设计并在DE2-115 FPGA平台上对接收机系统进行验证测试。实验结果表明所设计的接收机性能优良,能够正常捕获并且跟踪到卫星信号,定位结果显示正常,误差在3 m左右。拥有完全的硬件软件源代码以及优良的性能使得所设计的接收机对国内导航的发展有着重要意义。     

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。     

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。     

各种二进制延迟锁定环路实现方法的比较

延迟锁定环路是一种跟踪两种相关波形延迟差的装置,它用作二进制通信和跟踪的同步环路。本文给出了二进制延迟锁定环路在射频场合使用的各种实现方法的延迟跟踪性能,讨论了伪随机序列的幅度和双相调制,分析了进行这两种调制方式的三种接收机:包络相关、相位相干相关和锁相解调后的视频相关。     

微波调制跟踪锁相环路

初步制作了一个跟踪调相信号的微波锁相环路。由于环路能提供足够的功率输出,具有较宽的速频带,而需要的微波输入功率却很小,可把环路看作一级调相信号功率放大噐。分析了实际工作中遇到的一些问题,如环路对调相信号的频率响应、通频带、以及反馈电路中的过量时延对这些性能的影响等问题,导出了调制基带信号通过环路的(?)时延表示式。也讨论了环路对噪声、干扰的抑制性能。研制的微波调制跟踪锁相环路的性能初步达到了设计要求。     

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。     

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.     

电离层色散效应对宽带BOC信号的影响

电离层色散特性导致宽带二进制偏移载波（Binary Offset Carrier,BOC）信号的码片时域波形和相关函数曲线产生畸变,影响BOC信号完好性和跟踪性能。为了评估电离层对BOC信号传输的影响,构建了宽带BOC信号的电离层影响分析框架,分析了电离层色散效应对码片时域波形和相关特性的影响,并评估了三类典型BOC信号的带内电离层色散效应在码跟踪环路和载波跟踪环路引入的偏差。研究结果表明,电离层色散效应会导致宽带BOC信号时域码片实部和虚部边缘产生抖动现象,色散信号与标准信号间的互相关函数会产生明显的相关损耗;在电离层活跃期间,电离层色散效应在码跟踪与载波相位跟踪中均引入明显的鉴别误差。该结果对BOC信号的电离层误差的评估与校正有一定的参考意义。     

xDSL中的多载波调制技术

ｘＤＳＬ是一种重要的基于现有的铜线环路的宽带接入网技术,而多载波调制是其中采用的一项重要的信号调制技术。本文分析了在ｘＤＳＬ中使用的２种多载波调制技术,对其性能做了比较,并得出了采用离散小波多音的方式在性能上优于离散多音方式的结论。     

TERRA/AQUA多功能高速接收机

介绍了一种实用的TERRA/AQUA双星MODIS数据接收机 ,对UQPSK和SQPSK信号的载波恢复环路、时钟恢复电路进行了分析 ,提出并实现了兼容 2种卫星信号的电路。目前该接收机已投入多个接收站运行。     

高动态条件下测控系统载波跟踪环路优化设计

航天测控系统中载波跟踪误差主要来源于热噪声和航天器动态应力,对载波跟踪环 路的优化一般通过调整环路等效噪声带宽来实现。分析了航天测控系统中航天器的动态应力 特性及环路跟踪误差特性,导出由载噪比和动态应力决定的环路最佳带宽表达式,提出一种 通过环路自身状态估计载噪比和动态应力的方法,通过对载噪比和动态应力的实时估计实现 对环路参数的实时调整。仿真结果表明,该算法在动态应力和载噪比时变的高动态场合可以 实现稳定的载波跟踪,测量精度得到明显改善。     

基于伪相关函数的cosine-BOC调制信号无模糊跟踪算法

针对余弦二进制偏移载波（cosine-BOC）调制信号自相关函数的多峰特性会导致导航接收机同步阶段产生跟踪模糊度问题，提出了一种基于伪相关函数（PCF）的cosine-BOC调制信号无模糊跟踪算法。该算法通过分析cosine-BOC信号的时域模型，在本地设计两路辅助信号波形，与接收到的cosine-BOC信号进行相关运算，再将得到的两互相关函数利用伪相关函数表达式进行组合，从而消除cosine-BOC信号自相关函数的边峰。仿真结果表明，该算法能够消除cosine-BOC信号鉴相曲线中存在的误锁点，实现伪码无模糊跟踪，提高跟踪可靠性，且该算法适用于任意阶数的cosine-BOC信号。     

基于跳频图案补偿的DS/FH混合扩频测控信号载波跟踪技术

DS/FH混合扩频测控系统的中频信号携带有多普勒频 率捷变 成分,这使载波跟踪环路不断切换到频率阶跃的响应状态,从而导致跟踪精度下降甚至环路 失锁。为此,提出一种基于跳频图案辅助的DS/FH混合扩频测控信号载波跟踪方法,通过预 知的跳 频图案和当前的载体速度测量值估计出下一个跳频点引入的多普勒捷变量,并将其及时补偿 到跟踪环路的NCO调整量中。Simulink建模仿真证实了该方法的有效性,在一定的跳频图案 时间同步误差范围内,能达到的测量精度与非跳频系统相当。     

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。     

压缩域直扩测控通信信号载波同步技术

为解决压缩感知理论在直扩测控通信应用过程中面临的压缩域信号载波同步问题,针对重构算法复杂度偏高、计算资源消耗过大与系统实时性要求之间的矛盾,提出了一种改进的压缩域Costas环技术,该环路不再需要进行信号重构,可以直接从压缩域信号中提取频率和相位信息。首先通过压缩域信号估计理论分析,给出了压缩域直扩测控通信信号处理框架,并提出了改进的压缩域Costas环路;然后对环路模型及其跟踪精度进行了理论分析;最后通过计算机仿真验证了该环路技术有效性。理论分析和仿真实验表明环路能够在压缩域中实现高动态信号的高精度载波跟踪和解调处理。压缩域Costas环技术可应用在基于压缩感知的宽带扩频测控通信系统、认知无线电等相关领域,具有一定工程应用价值。     

一种遥感卫星高码速VCM数传信道的均衡技术

在基于第二代数字卫星视频广播协议（DVB-S2）标准的遥感卫星可变编码调制（VCM）高码速数传信道中，宽带信号的大失真、大频偏和低信噪比会导致解调器载波环路不锁定。传统的DVB-S2解调器并不能解决这个问题。在载波环路前增加一个均衡器补偿失真，可以让载波环路稳定锁定。为了克服载波环路前信号的频偏和相偏对均衡器的影响，提出了一种均衡技术，利用起始序列（SOF）和导频的先验信息进行双重自相关变换，设计了一种新的误差函数和迭代过程。仿真结果表明，该均衡技术可在该应用条件下支持解调稳定工作。     

弹载跟踪接收机(VTR)的捕获分析

3.1 引言在这一节中,我们分析VTR的捕获过程。分析的目的,是想说明莫托洛拉公司获得的试验结果,并提出改进捕获程序临界相位的技术措施。图11示出VTR的不可缺少的装置图[1,2]。它是由测距和载波两个环路组成的。一旦获得同步以后,这个装置就可完成载波跟踪和码跟踪。把码移到指示最大相关的位置,即可实现码的同步。载波环路用鉴频器辅助装置进行捕获。开始时,接收信号的载波     

软件接收机中DSB-SC信号载波同步的一种算法

本文提出了软件妆收机中抑制载波双边带调幅（DSB-SC）信号载波同步的一种算法，根据下变频后的基带信号估计出收发载波的频差，并经卡尔曼滤波后结合数字锁相环以达到载波捕获范围宽、跟踪速度快、环路噪声小的特点。文章最后给出了一个具体实例的仿真结果。