一种高动态频率跟踪环路的数字实现与分析

在弹载无线制导系统中,由于导弹的高动态特性,导致接收机所接收信号具有显著的多普勒频移。通常围绕载波频率跟踪环路的研究多在低动态环境下开展。针对高动态、低信噪比环境下接收信号的载波捕获与跟踪问题,提出了一种结合频率修正环节的载波频率跟踪环路,并重点分析了环路中叉积自动频率跟踪算法和高阶环路滤波器的特点。实验结果表明该环路能够完成高动态环境下的频率跟踪。     

基于Kalman滤波的载波跟踪环路设计

基于Kalman滤波方法提出了一种新的高动态载波跟踪环路的设计方案,用以解决高动态、弱信号条件下对载波跟踪造成的困难。文中给出了整个环路的设计方案,并详细讨论了环路中各个模块的参数传递过程。最后同FLL辅助PLL的跟踪环路进行了对比,仿真结果显示该环路在高动态状态下能够极大的改善跟踪性能。     

一种新型的用于深空高动态微弱信号载波跟踪环

分析了深空通信中高动态微弱信号载波跟踪方法，提出并分析了载波跟踪中状态方程非线性与量测方程的非线性取舍问题，分析了滤波过程中影响高动态与低信噪比的决定因素，给出了两个推论，提出了强跟踪算法的必要性。并以此选择了以传统卡尔曼滤波（KF）为基础，以锁相环（FLL）、无迹卡尔曼滤波（UKF）为辅助使用两种工作模式来应对不同环境。针对组合跟踪环路状态转换过渡易出现的频率阶跃问题，给出新型环路的工作模式及切换门限的数学表达式，在环路中添加计算判别器，实时控制环路输出的同时不浪费计算力地剔除了野值，提高了环路稳定性。仿真表明，该新型环路算法与现有的算法相比有很好的低信噪高动态适应能力，消除了切换峰值，剔除了野值。     

基于副载波跟踪的BOC信号跟踪环路设计

针对二进制偏移载波(BOC,Binary Offset Carrier)调制信号跟踪的模糊性问题,提出了一种新的基于副载波跟踪的环路结构.通过增加副载波跟踪模块,对副载波和扩频码进行分离跟踪,解决了BOC信号跟踪的模糊性问题;针对副载波信号周期性的特点,以正弦波作为本地信号,利用锁相环实现对副载波的稳定跟踪.通过软件仿真,分析对比了该环路的码跟踪误差、跟踪门限和平均失锁时间 (MTLL,Mean Time to Lose Lock)等性能指标.结果表明,新的环路结构能在保证跟踪精度的前提下,提高对弱信号的跟踪性能,具有较高的环路稳定性.      

GPS/INS超紧组合载波跟踪环路最优带宽在线设计

在全球定位系统和惯性导航系统组成的超紧耦合系统中,卫星信号的跟踪性能直接取决于载波跟踪环路的带宽。为提高最优带宽的计算精度,在对惯导辅助下载波跟踪环路跟踪特性进行分析的基础上,详细推导了载波多普勒频率估计误差、多普勒频率变化率估计误差的计算方式,建立了惯导辅助下的环路跟踪误差模型;在实时估计跟踪载噪比的基础上,应用离散牛顿二阶梯度法迭代解算最优带宽,并进行实时调整。仿真结果表明,所设计最优带宽迭代解算方法的计算精度能够在11次迭代内达到99.6%,以此作为环路的带宽,能够在弱信号、辅助信息精度较低的情况下有效提高环路的跟踪精度。     

基于带宽优化的载波跟踪算法

在现有的高动态微弱信号的载波跟踪算法中,针对锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)载波跟踪算法,环路调整不连续,易出现跟踪失锁的问题,给出了FLL与PLL的更优组合算法,并确定了组合环路状态转换的过程以及环路状态转换的门限值,从而优化环路性能;针对带宽调整不准确影响环路跟踪性能的问题,分析得出最优带宽值,确定了试探法带宽调整策略,对环路带宽进行实时调整,最终在信噪比为3dB,且存在加加速度分量时,环路的跟踪误差达到3Hz左右.      

SINS辅助GPS跟踪环路超紧耦合系统设计

为了提高GPS(Global Positioning System)在高动态条件下的跟踪性能并为SINS(Strapdown Inertial Navigation System)提供精确、可靠的修正信息,提出了一种SINS辅助GPS超紧耦合导航方案.针对高动态条件下载波跟踪性能不佳的问题,利用SINS速度信息为载波环提供多普勒频率辅助,从而降低了载体动态对载波环的影响.此外,将载波环跟踪误差扩充为组合系统的状态变量,并建立了载波环跟踪误差、伪距率量测误差与惯导误差之间的关系模型,从而消除了引入SINS辅助信息导致的量测相关问题.仿真验证表明:超紧耦合系统不仅能够有效地提高跟踪环路的噪声抑制能力和动态跟踪性能,而且可以显著地改善组合滤波器的误差估计精度.     

GPS信号捕获与跟踪策略确定及实现

为了检测GPS(Global Positioning System)信号,设计了码环及载波环捕获与跟踪数字系统.序贯搜索与窄间隔超前-滞后型数字延迟锁相环的采用,保证了码相位的可靠捕获与精确跟踪,四相鉴频器、叉积自动频率跟踪算法及科思塔环载波相位跟踪算法的结合,既保证了载波频率(多普勒频移)的捕获速度,又使环路能有效地跟踪频率/相位变化,获得较好的动态性能与噪声性能.控制算法及参数确定的软化实现使系统具有较好的灵活性.基于扩频相关器与数字信号处理器的数字系统验证了上述方案的正确性及有效性.      

扩频信号捕获过程中信息比特跳变对载波频率估计的影响

扩频信号捕获过程中,信息比特跳变会使积分增益下降,载波频率估计出现偏差,导致捕获概率降低,捕获时间增长。分析了在码相位对齐的情况下,信息跳变发生在不同位置时,积分结果最大点处对应的载波频率与实际载波频率的差值。分析结果表明,信息跳变位置确定后,频率的差值与积分时间T成反比,最大可以达到0.75/T Hz,可能超出载波跟踪环路的牵引范围,进而导致环路不能入锁。针对此问题,提出了一种简便的解决方法。     

基于软技术的高动态扩频信号载波跟踪技术

高动态环境中,由于载体的动态变化范围大,使得所发射信号的多普勒频移、一次变化率、甚至二次变化率都比较大,这对于完成信号的正确解调提出了很高的要求.因而又给出了一种用复合软环来跟踪高动态载波信号的方法,实现了基于数字信号处理器的接收机,并且验证了此方案切实可行,完全达到各种性能要求.     

200MHz小型化高稳恒温晶振的研究

介绍一种新型小型化高频高稳定恒温晶振,输出频率200 MHz,频率老化率优于1×10-8/d,静态相位噪声可达到 ￡(100 Hz)≤-110 dBc/Hz。整个晶振的体积只有40 mm×40mm×75 mm,重量小于160 g。本文详细阐述了小型化设计思想,讨论了影响稳定度的理论和实践因素,给出晶振电气性能测试数据。     

高频返回散射观测的典型结果和分析

描述了１９９３年１０月～１２月,在新乡站进行的高频返回散射观测实验,取得了大量很有意义的结果。从中看出：①高频返回散射电离国的类型和形态特征;②高频返回散射电离图中最高观测频率、斜距的日变化规律;③返回散射观测中发现Ｅｓ的演变过程及其特征。     

CDAS中频跟踪遥测接收机

介绍了ＦＹ－２号ＣＤＡＳ中频跟踪遥测接收机的设计原理及实现方法。研制成的中频跟踪遥测接收机具有捕获时间短、动态范围大、跟踪范围较宽、零点漂移小的特点。通过切换控制可实现对日本ＧＭＳ卫星的自动跟踪。设备的测试指标满足并优于任务书的要求。     

高精度频标比对实现的新方法

提出了一种实现高精度频标比对的新方法,通过控制正反相切换电路来达到消除鉴相中的“死区”和非线性问题,通过对两个比对信号经过鉴相器输出的矩形脉冲进行填充,并对填充脉冲在给定时间内进行计数可以将计数值进行曲线拟合,得到高精度的相位比对曲线并计算出两比对信号的频差。     

高抗干扰性的多普勒频率测量系统

提供一种在噪声背景下可靠测量多普勒频谱信号中心频率值的方法，将锁相理论应用于干扰情况下的多普勒频率测量系统，利用跟踪搜索转换电路，实现了在窄频带内跟踪，宽频带内搜索，使系统具有抗干扰能力强，灵敏度高等优点。实验表明，当系统跟踪多普勒频率信号后，对较强的邻频干扰信号，不产生错误跟踪。     

空间飞行体与压缩区内等离子体非稳态相互作用的数值模拟

在压缩区内，飞行体天线辐射出的高频调制场影响着等离子体中的电荷分布，而电荷分布的扰动又反过来影响场量，采用FTCS有限差分格式方法，利用二维三分量轴对称，对空间飞行体与压缩区内等离子体非稳态相互作用过程进行数值模拟，得到了电荷密度扰动与电场的变化情况，计算结果表明，这种非线性相互作用可以引起场的塌缩并出现密度空洞，通过对密度空洞变化的探测，可对隐身飞行体进行跟踪。     

空间飞行体远尾区内场和密度的非稳态非线性计算

对空间飞行体远尾区内等离子体与场之间非稳态非线性相互作用的耦合方程，在考虑了时间导数项后，进行了数值模拟计算．计算中考虑到场量具有轴对称的特点，利用二维三分量的初始条件，采用FTCS有限差分格式方法，得到了场和密度扰动的分布．结果表明，这种非线性相互作用也会引起场的塌缩并出现密度空洞，但塌缩的速度较快．通过对密度空洞变化的探测，可以对隐身飞行体进行跟踪探测．     

高频高稳恒温晶体振荡器设计

本文采用低频高稳振荡与低噪声倍频相结合的方法,并进行精密控温设计,研制了一种高频高稳恒温晶体振荡器,输出频率为100MHz,短期频率稳定度可以实现2.68E-13/s,2.54E-12/100s,老化率优于7E-11/d,谐波优于-50dBc。经随机振动、冲击和温度冲击等环境试验考核,晶振试验前后频率变化均小于±5E-9,可以很好地满足多领域应用对高频高稳定信号源的需求,可靠性高,有利于简化系统构成,缩小设备体积。