基于锁相环快速跳频源的设计

简要介绍了跳频通信技术发展概况及其用到的关键技术,说明了锁相环的基本原理,介绍了组成部件的基本特点.然后从相位角度分析了锁相环环路模型,给出了相位传递函数;再分析环路带宽并推导了与其有关参数的关系式,从而推出加快频率锁定关键技术的原理.最后详细说明了实现快速跳频的原理,并以ADF4193芯片为例作,对环路带宽的设计做了说明,并给出了测试结果.     

DS/FH测控信号伪码跟踪精度分析

针对基于直扩/跳频(DS/FH)混合扩频信号的航天测控系统存在高动态性和多普勒捷变的特点,推导了在一定前端带宽和动态环境下超前滞后伪码跟踪环的精度表达式,仿真和分析了前端带宽、环路带宽、载噪比以及多普勒捷变量等参数对跟踪精度的影响。结果表明了在跟踪环路中引入载波辅助和多普勒捷变补偿修正的必要性,并为跟踪精度的提高、跟踪环路设计等后续工作提供了有益参考。     

电荷泵中单粒子瞬变的研究

为分析电荷泵中不同频率单粒子瞬变(SET)电流对锁相环(PLL)的影响,采用频域分析法从增益和带宽的角度研究了环路参数与SET响应的关系。分析结果表明,减小环路滤波电阻可以降低系统增益,从而有效降低压控振荡器控制电压的扰动;增大固有频率或阻尼因子则可以提高系统带宽,从而滤除更大范围的SET电流,同时还可以降低PLL恢复到锁定状态的时间。因此,减小环路滤波电阻、增大固有频率或阻尼因子是有效的设计加固方法。通过1GHz PLL的SET模拟验证了上述结论。     

一种宽带信号产生的DDS PLL Hybrid新型结构及实现

DDS+PLL Hybrid结构兼顾DDS和PLL的优势,但也兼具DDS和PLL的缺点:宽带信号性能较差;零相位误差跟踪的实现难度大;环路稳定性差;较长的捕获时间;调频斜率受限等。提出了在传统的DDS+PLL Hybrid结构中增加频率扫描电路的方法,能够有效降低环路设计难度,提高了捕获速度。扫频电路使大带宽、短脉冲的调频信号的产生成为可能。同时提出了预失真相位补偿的方法,极大地提升了信号的脉压性能。设计了实验电路,对所提出的电路结构和相位补偿方法进行了验证。试验结果表明,在环路带宽为1MHz和2MHz时,环路的捕获时间分别减小为2.175μs和1.032μs;相位误差小于4°;信号的脉压性能接近理想,主瓣宽度与理想值相同,PLSR优于-38dB,ISLR优于-9.5dB。     

一种抑制相位截断误差引起的杂散分量的方法

文中介绍了一种抑制直接数字频率合成（ＤＤＳ）时由相位截断误差引起的杂散分量的方法——相位抖动法。这种方法通过给相位累加器加入抖动，来打乱相位截断误差序列的周期性，将其变为随机序列，这样就把原来由于误差序列周期性引起的有规律的杂散分量变为幅度较低的随机相位噪声，从而降低了输出的杂散信号电平与有用信号的电平之比，达到改善输出频谱特性的目的。本文对该方法做了深入的分析，给出了分析结果，最后用仿真手段验证理论分析结果。     

基于FRFT窄带滤波的LFM信号研究

随着分数阶傅里叶变换域窄带滤波技术的不断应用与发展,对分数阶域窄带滤波带宽的研究将变得尤为重要。研究了分数阶傅里叶变换域窄带滤波带宽与滤波后信号之间的关系,并以信号的失真度为准则,分析了分数阶域窄带滤波带宽的临界值。理论分析和仿真结果表明:线性调频信号经过分数阶域窄带滤波后信号的相位没有发生改变,信号的幅度为辛克函数积分的形式。为保证LFM信号频率信息不丢失,分数阶域窄带滤波的带宽必须不小于LFM信号在分数阶域幅度谱的主瓣宽度。为分数阶域滤波带宽的选取提供了参考标准。     

小数分频器分析

小数频率合成是近年来发展起来的一种新颖的频率合成技术,它具有分辩率高、相位噪声低,频率转换速度快等优点。国外已进入商品化阶段。本文介绍了小数频率合成基本原理,详细分析了小数分频电路的工作过程。并对相位补偿原理及实现方法作了介绍。     

半带脉冲成形滤波器设计及性能分析

为了减少调制带宽、抑制带外杂散,通信系统中通常在发射端设置脉冲成形滤波器,而为了获得最大信噪比,在接收端通常使用匹配滤波器。以半带滤波器为基础,利用多级级联方法,设计了一种新型的脉冲成形滤波器,通过最小、最大相位分解方法,使得滤波器便于在实际通信系统中的使用。仿真结果表明,设计的成形滤波器与升余弦滚降滤波器相比,通带起伏小,硬件资源耗费少,在低信噪比时对不同调制方式均有额外的功率增益。     

小数分频频率合成器的研究和实现

本文通过对小数分频频率合成器的探讨和研究,对小数分频中的难点——相位补偿问题提出了点补偿和全补偿的概念并给出了实现电路,在一个波段上实现了五位小数分频。所研制的小数分频频率合成器可用于通信和电子仪器等有关设备中。     

DDS/PLL技术在跳频抗干扰中的应用

本文阐述了跳频扩频的基本原理,进而提出了一种利用ＤＤＳ／ＰＬＬ实现ＦＨ的方法,并从相位噪声和杂散的角度出发,对它的性能进行了较详细的分析,最后提出了一种适用于跳频抗干扰通信系统的具体方案及其实验电路和测试结果。此频率合成器将国外产品化的直接数字频率合成器技术和传统的锁相环技术有机地结合起来,具有结构简单、频率分辨率高、频率转换速度快、杂散小、相位噪声低等优点。     

振荡器相位噪声对GNSS接收机载波跟踪数字锁相环性能的影响

关于振荡器相位噪声引起的GNSS接收机载波跟踪数字锁相环相位抖动,目前的解析结论仍是基于模拟锁相环的,不能说明相位抖动大小与中频积累时间的关系,因此不能有效指导高灵敏度、高精度载波跟踪锁相环参数设计.本文首先推导中频积累输出的频率白噪声、频率游走噪声序列的功率谱,然后基于数字二阶锁相环离散线性模型导出了环路相位抖动公式并进行了仿真验证,最后对公式进行了解析和数值分析.分析结果表明:频率白噪声、频率游走噪声引起的二阶载波跟踪锁相环相位抖动,均随中频积累时间单调递增,随环路带宽先递减后递增.本文推得的相位抖动公式及其随参数变化特征的分析结论,可用于具体指导GNSS载波跟踪锁相环参数设计.     

基于PE3236频率锁相源的X波段四倍频器研制

目前毫米波倍频器在毫米波频率合成器中已经得到了广泛的应用,利用毫米波倍频器可以获得具有宽带特性的毫米波频综及多点的频率输出。文中主要介绍一种基于高性能数字集成芯片PE3236设计的X波段四倍频器。通过将高稳定度频率合成器输出的S波段信号四倍频,并滤除杂散和谐波以达到倍频的效果。文中所设计的毫米波四倍频器输出功率为-11.356 dBm,相位噪声为-78.4 dBc/Hz@1 kHz,对杂散的抑制优于-45dBc。     

数控振荡器相位截断对频域抗干扰性能影响分析

全球导航卫星系统频域抗干扰接收机中,普遍采用数控振荡器生成本振信号。由于硬件约束,通常需要对数控振荡器进行相位截断。而数控振荡器相位截断是否合理对抗干扰性能影响较大。针对该问题,从数控振荡器相位截断导致的本振杂散着手,从理论上分析其对混频和频域抗干扰环节的影响。在此基础上,给出一种数控振荡器查找表地址位宽的理论计算模型,使得接收机的载噪比损耗接近无数控振荡器相位截断的频域抗干扰接收机。仿真结果表明,抑制带宽大于100k Hz、干信比小于80d Bc的窄带干扰时,计算的数控振荡器查找表地址位宽不超过10bit。与无数控振荡器相位截断的频域抗干扰接收机相比,采用数控振荡器混频的抗干扰接收机的载噪比损耗最多增加0.6d B。     

微波混合频率合成技术

文章系统地介绍了单环整数、单环小数分频频率合成技术,给出了PLL与DDS混频方式、PLL与DDS外混频、DDS激励PLL模式、PLL环路内插入DDS的频率合成电路结构,并分析了各种电路实现的优点和不足之处,最后分析了毫米波混频锁相环路锁相+倍频、锁相+谐波混频、锁相+混频+倍频方式的频率合成器相位噪声指标等性能指标。     

卫星导航接收机中积分清零器的性能分析

为了使跟踪环路得到最高的输入信噪比,卫星导航接收机在时延估计时应使用匹配滤波器。但出于节省硬件资源的考虑,卫星导航接收机通常采用积分清零器完成相关运算。然而积分清零器相对于匹配滤波器存在性能损耗,对此目前尚无量化的结论。本文推导出积分清零器性能损耗的解析表达式,并使用Monte Carlo仿真的方法验证结论的正确性。理论和仿真结果表明当采样率为2倍的前端带宽时,积分清零器相比匹配滤波存在约0.44dB的损耗,当采样率提高到4倍信号带宽时,积分清零器的性能损耗几乎可以忽略。该结论对卫星导航接收机的设计具有重要的意义。     

单环快速换频频率合成器

本合成器输出频率为VHF频段低端,频率间隔为25kHz,设计方案是在常规单环法的基础上,应用微机对VCO实现快速预置和小数分频等技术,使环路在最大起始频差时,锁定时间小于500微秒。通过试验,本文对减少环路捕捉时间的有关技术进行了论述,同时给出合成器一些指标的实测结果。     

两种相位鉴别器下的导航接收机跟踪环路性能分析及比较

Costas环路是导航接收机中常用的载波跟踪环路,目前关于环路性能的分析很多,传统的分析方法以及结论均是基于信号功率归一化的乘法鉴别器,且一般认为环路带宽在输入信号信噪比变化过程中是不变的。本文通过对目前数字跟踪环路实现中常用的两种鉴别器(基于总功率归一化的乘法鉴别器和反正切鉴别器)进行精确建模和分析,据此得到了两种鉴别器精确的热噪声跟踪误差表达式,并进行了仿真验证。通过比较可知,在输入信噪比小于4dB时,反正切鉴别器和归一化的乘法鉴别器的性能基本相同,两种鉴别器所能达到的跟踪门限信噪比基本相同。本文的结论可用于精确指导导航接收机的设计。     

变步长LMS算法在PCMA信号相位估计中的应用

为提高PCMA信号相位估计的精度,基于联合循环统计量与变步长最小均方（least mean square,LMS）的理论,提出了一种PCMA信号相位高精度估计算法。算法推导信号参数与循环统计量的定量关系进行相位的初估计,对接收信号进行变步长的LMS自适应滤波,通过迭代提升相位估计精度。对算法进行了不同维度的仿真对比实验,仿真结果表明,算法收敛速度快,适用范围广,性能相较于传统方法提升2dB左右。     

NCO相位截断对频域抗干扰性能影响分析

频域抗干扰易于工程实现、窄带干扰抑制性能好,是目前全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)抗干扰接收机中广泛采用的抗干扰算法。频域抗干扰接收机普遍采用数控振荡器(numerically controlled oscillator, NCO)生成本振信号。由于硬件约束,通常需要对NCO进行相位截断。而NCO相位截断是否合理对抗干扰性能影响较大。针对该问题,从NCO相位截断导致的本振杂散着手,从理论上分析其对混频和频域抗干扰环节的影响。在此基础上,给出一种NCO查找表地址位宽的理论计算模型,使得接收机的载噪比损耗接近无NCO相位截断的频域抗干扰接收机。仿真表明,抑制带宽大于100kHz、干信比小于80dBc的窄带干扰时,计算的NCO查找表地址位宽不超过10bit。无NCO相位截断的频域抗干扰接收机相比,采用NCO混频的抗干扰接收机的载噪比损耗最多增加0.6dB。     

跟踪干扰对延迟锁定码跟踪环性能的影响

本文分析了跟踪干扰对跳频系统中码跟踪环性能的影响。它使参考码与接收码之间的相位误差均值偏移,相位误差方差增大,环路失锁慨率增加,以及间接地使误码率上升。