卫星通信跟踪接收机自动频率控制环路分析

主要分析了卫星跟踪接收机中自动频率控制(AFC)环路的设计及其对系统相位噪声的影响、AFC环路控频误差的来源,最后给出了AFC环路中鉴频器设计应遵循的基本原则。     

GNSS接收机跟踪环路结构和特性分析

分析了全球导航卫星系统(GNSS)接收机标准(标量)跟踪环路、基于卡尔曼滤波估值的跟踪环路、矢量跟踪环路、INS辅助的跟踪环路以及INS辅助的可配置跟踪环路等跟踪环路的结构和特性及实现的算法复杂性,给出了一种典型的VDFLL实现方法,指出了在不同的应用环境中应采用不同的跟踪环路以使GNSS接收机性能价格比达到最优。     

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。     

非相干扩频接收机伪码跟踪环设计及FPGA实现

伪码跟踪环的设计是实现非相干扩频接收机的关键环节。为了实现非相干扩频接收机的伪码跟踪,设计了能量归一化的延迟锁定跟踪环,给出了环路的实现结构及环路参数的计算方法。分析了非相干扩频的特点,指出环路设计的关键点,在此基础上阐述了码环鉴别器、环路滤波器、超前滞后码发生器的设计及实现方法,并给出一套具体的实现参数。Modelsim仿真结果及FPGA实测数据表明所设计的环路能对伪码进行精确跟踪。     

基于TDOA/FDOA相位条纹的高精度GPS信号跟踪方法

针对传统GPS接收机跟踪环路结构复杂,以及在低信噪比(SNR)、高动态条件下跟踪性能较差的问题,该文提出一种基于相位条纹斜率检测的跟踪新方法。通过采用到达时差(TDOA)的频域相位测量伪码时延,到达频差(FDOA)的时域相位测量载波多普勒频偏。该方法降低了环路实现的复杂度,同时提高了跟踪精度。仿真结果验证了该方法的有效性和稳定性,在载噪比为32 dB-Hz时,相比传统方法,基于TDOA/FDOA相位条纹法的码相位测量精度提高了60%,载波多普勒测量精度提高了31%,且在高动态环境中也能实现精确跟踪,对改善GPS接收机跟踪性能具有研究意义。     

一种改进的GPS弱信号跟踪算法

针对目前GPS(全球定位系统)软件接收机中常用的跟踪环路难以跟踪弱信号的缺点,结合卡尔曼滤波技术,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波的GPS弱信号跟踪算法.该算法通过改进传统卡尔曼滤波的观测方程,提高了信号估计精度.仿真结果表明,在载噪比低至23 dB· Hz的GPS信号跟踪条件下,传统跟踪环路已无法跟踪信号,但该改进的跟踪方法仍能跟踪.总体来说,该改进算法可用于GPS弱信号的跟踪,也可以用于其他GNSS(全球卫星导航系统).     

一种用于气象雷达的AFC系统

本文根据某型气象雷达的性能要求,提出了一种分频段跟踪的AFC系统方案,有效地解决了大范围跟踪、跟踪精度与接收机镜频抑制之间的矛盾,并且用一个一阶环路模型对系统跟踪误差进行了理论分析,分析结果与工程实践均证明本方案是可行的。     

基于I/Q支路相干积分观测滤波的GPS接收机信号跟踪方法

针对传统GPS接收机在弱信号环境下跟踪误差大,收敛速度慢的缺点,该文提出一种基于I/Q支路相干积分观测滤波的GPS信号跟踪方法。将接收机I/Q支路相干积分输出为观测量,应用无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter, UKF)算法构建卡尔曼滤波器,得到基带数字信号处理滤波模型,闭合接收机跟踪环路。该方法能够有效减小传统GPS跟踪环路中信号参数的估计误差,提高接收机抗干扰能力和弱信号环境下环路跟踪性能。仿真对比结果表明,不同载噪比环境下相比传统GPS信号跟踪的方法,基于I/Q支路相干积分观测的信号跟踪算法能够提高跟踪精度,加快跟踪收敛速度。     

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.     

AQPSK调制系统中一种自动频偏纠正算法

在移动通信系统中,移动台(mobile station,MS)需要与基站(base station,BS)保持频率同步,因此在移动台接收机中通常都会采用自动频偏补偿机制(automatic frequency compensation,AFC)。通常情况下,AFC会根据本机晶振和频偏估计(frequency offset estimation)结果来直接调整频偏补偿值。但是,在某些信道条件恶劣的特殊场景下,FOE的结果可能存在很大错误,这种错误会导致AFC系统崩溃。本文提出一种新的自动频偏补偿算法,可以改进AFC环路控制,以抵抗恶劣信道对接收机的影响。     

一种可控数字频率产生器的设计

本文提出了将DDS技术应用于接收机自动频率控制环路中可控数字频率产生器的一种实现方案,详细阐述了该产生器VLSI实现的算法和结构.最后对性能进行了仿真和分析.     

基于SPGD算法的自适应光纤耦合器阵列技术研究

自适应光纤耦合器(AFC)是一种可实现高稳定、高效的空间光至光纤耦合的新型自适应光学器件。研究了AFC阵列作为空间激光通信系统接收光端机的可行性。在不同的大气湍流强度下, 利用SPGD算法, 仿真研究了不同子孔径数AFC阵列的闭环控制过程。研究结果表明, AFC阵列技术可缓解大气湍流影响, 改善光纤耦合效率并提高耦合过程的稳定性;当等效接收口径一定时, 随着阵列子孔径数的增加, 光纤耦合效率及控制算法收敛速率都相应提升。     

2400 bit/s DMSK modem for mobile satellite service

The letter describes the implementation of a differentially coherent receiver suitable for bursty signal transmission over fading channels. To meet the severe system phase response requirement, this implementation is conducted at baseband. Means of frequency correction (AFC) is also shown. This receiver is simple and can easily be fabricated using VLSI technology.     

星地激光通信中光学数字相干接收机的研究

光学数字相干接收技术在星地激光通信中具有广泛的应用前景。本文以窄线宽DFB激光器作为光源,采用自动频率控制环路,结合光学混频和数字信号处理技术,实现了最高速率为1.25 Gbps的相干光通信。实验结果表明,自动频率控制环路能够将信号光和本振光之间的频率差实时控制在10 Hz以内,光学混频器输出的I、Q两路信号相位差能够长时间稳定保持90°,基于FPGA的载波相位补偿技术能够有效修正自动频率控制环路的相位残差,在误码率为10-6条件下,该接收机的灵敏度优于每比特54个光子。     

一种FSK数字解调器的结构与芯片设计

设计了一种基于高性能频移键控(FSK)数字解调器的无线鼠标接收方芯片,该芯片整合了无线解调电路和接口控制电路,能够自动识别PS/2和USB接口。解调器采用一种新颖的全数字方案,包括抽取滤波器、数字锁相环(DPLL)、位时钟恢复和自动频率控制(AFC)等部分,可用于频移键控信号的解调。芯片采用SMIC0.35μmCMOS工艺流片,测试结果表明,解调器性能在Eb/No=8dB时,误码率为10-3,接收机灵敏度为-102dBm,同步范围≤±4.9%Rb(Rb为系统数据速率),AFC范围≤±32%Rb,这些特性完全符合无线鼠标接收机的要求。     

一种接收机AFC电路的设计与实现

针对AFC电路在接收机信号处理电路中的重要性,设计实现了一种基于MC1590的AFC电路。该电路在反馈回路中通过鉴频器取样控制VCO产生的本振信号,使输出的中频信号频率稳定,具有输出稳定、失真度小、带负载能力强等优点,满足了接收机信号处理的使用要求。     

Polarization diversity detection performance of 2.5-Gb/s CPFSKregenerators intended for field use

2.5-Gb/s continuous-phase frequency-shift keying (CPFSK) regenerators are studied in laboratory and field experiments. A polarization diversity receiver is constructed with newly designed automatic gain and automatic frequency controllers. It achieves a sensitivity fluctuation of about 0.5 dB against all input signal polarization states. The automatic gain control is used in the intermediate-frequency circuits of the receiver and stably operates over 15 dB of input signal power variation. The automatic frequency control (AFC) is sufficiently stable to withstand a 30-kHz input signal polarization variation between two orthogonal linear polarization modes. AFC stability is maintained even if the environmental temperature of the laser diode modules fluctuates from 15 to 35 C. The polarization fluctuation in both cases results in only 0.1-dB degradation in receiver sensitivity     

基于DDS雷达数字接收机的设计及其关键技术

采用DDS与高精度测频技术来实现AFC,采用由DDS实现的相参采样时钟电路和中频正交直接采样电路构成正交双通道接收机,有效消除或减少了频率漂移等各种不稳定因素和模拟实现时各种因素对系统性能的影响,大大提高了整机性能.