基于0.18um CMOS 工艺的GPS/北斗双模可重构接收机射频前端

设计了一种GPS/北斗双模可重构接收机射频前端,支持GPS L1和北斗B1两种工作模式,较单模接收机在可用性、连续性和完好性等方面具有优势。此射频前端采用低中频架构,混频器、中频滤波器等关键模块可重构,硬件复用的同时减少了芯片面积、降低了系统功耗。测试结果表明,在1.8V电源电压下,电压增益为103dB,功耗37.8mW,GPS L1和北斗B1波段噪声系数均小于3.2dB,芯片面积为2.263×2.098mm₂。     

低调谐增益变化的10 GHz电感电容式压控振荡器设计

基于0.18μm CMOS工艺,设计了一种应用于无线通信和雷达系统的低变化调谐增益的电感电容式压控振荡器。该电路包括分布式偏置可变电容阵列和开关电容阵列,合理选择偏置电压扩展电容-电压曲线覆盖范围,在整个调谐电压范围内,可有效降低调谐增益。三位开关电容阵列将整个可调频率范围分为8个子频带,通过控制可变电容实现子频带内频率的调谐范围。同时采用开关可变电容阵列,有效抑制了电感电容式压控振荡器调谐增益的变化。基于1P6M 0.18μm工艺模型的后仿真结果显示该10 GHz压控振荡器调谐增益变化率表现优异,低至21.5%,调谐频率范围为9.13～11.15 GHz,同时该压控振荡器能够实现较低的直流功耗9 m W(1.8 V电源电压),相位噪声在10 GHz时为-105 d Bc/Hz@1 MHz。     

BDS/INS紧组合三频动对动模糊度解算方法

针对伪距观测噪声较大导致动对动条件下三频整周模糊度解法(Three Carrier Ambiguity Resolution, TCAR)模糊度解算不可靠的问题,提出了一种BDS/INS紧组合三频动对动整周模糊度解算方法。通过紧组合系统输出的高精度位置坐标,估算出双差几何距离值,并用其分别代替无几何和几何模式下的双差伪距观测值,显著降低了伪距双差观测噪声水平,有效提高了三频整周模糊度解算成功率。仿真实验结果表明,BDS/INS紧组合输出的高精度位置坐标使得伪距观测精度提高了60%以上,在短基线条件下,当伪距观测噪声达到2 m时,无几何模式下的TCAR算法模糊度解算成功率为0.73%,几何模式下的TCAR算法模糊度解算成功率为31.25%,而BDS/INS紧组合的TCAR算法在两种模式下的模糊度解算成功率达到99%以上,并且获得了厘米级的相对定位精度。     

GPS软件接收机信号快速捕获新方法

针对微弱信号条件下GPS软件接收机的C/A码捕获问题,提出一种新的并行快速捕获算法。采用平均相关技术降低C/A码的自相关损耗,基于载频误差补偿技术减小C/A码累积误差;利用叠加相关方法降低相干累积运算的复杂度,通过循环移位减小频率步进搜索的时间消耗。实验结果表明该算法能够有效实现GPS信号捕获。对比仿真实验表明,该算法能够完成弱GPS信号捕获,且运算量适中,适合高灵敏度软件接收机使用。     

用于电压岛式功耗管理的无运放结构高精度电流采样电路

电压岛式的功耗管理在大规模SoC芯片中的应用越来越广泛,由于负载电流是反映功耗最直接的物理量,因此对负载电流的实时、精确采样是对功耗进行精确管理和控制的基础,而低压大电流又是当前大规模芯片的基本特征.在分析了几种常用的电流采样技术的基础之上,提出了一种基于电流镜采样的高精度的电流采样方案,适合于低电源电压供电,并且不需要使用运算放大器,结构简单.基于0.18μm CMOS工艺实现了该电流采样电路,各种条件下的版图模拟结果表明,对于60～1300mA的负载,该电路的采样精度最高可达99.1%,并且自身功耗不超过4mW.利用该电流采样电路,可以对负载电流进行实时有效的高精度侦测,用以作为功耗管理的依据.     

CMOS负阻补偿型压控振荡器关键技术研究

采用TSMC 0.18μm CMOS工艺,设计了一个中心振荡频率为2.46GHz的负阻补偿型LC压控振荡器。该压控振荡器采取差分负阻结构,利用反型NMOS电容实现频率调谐。通过对可调电容的特性研究,振荡器实现2.08GHz~2.84GHz的宽频率覆盖范围调谐,同时通过调节负阻器件的宽长比、优化片上螺旋电感几何参数获得高品质因数等方法提高振荡器的相位噪声性能。在1.8V供电电压下对电路仿真,相位噪声小于-120dBc/Hz@1 MHz,最低可达-125dBc/Hz@1 MHz,工作平均电流为3.74mA。在1.6V供电电压时工作正常,满足单芯片跳频频率综合器的应用要求。     

七二二所研制的北斗船载天线实现批量生产

<正>近日,七二二所研制的QTA-SDM4型北斗船载天线实现1000套批量生产,并交付使用,获用户高度评价。QTA-SDM4型北斗船载天线是七二二所针对船用北斗/GPS卫星导航终端设备设计的一款双模四频天线,采用多层叠耦合单馈电技术,可覆盖北斗一代S频段、L频段,北斗二代B1频段和GPS系统L1频段四个频段,实现北斗一代卫星导航系统定位/发信功能、北斗二代/GPS卫星导航系统定位功能。     

GPS信号捕获跟踪的仿真分析与研究

GPS天线信号到射频前端变换后的中频信号,再经模拟数字转换,便可得捕获与跟踪的原始信号.采用专用集成电路设计的GPS接收机极大地限制了用户对这原始信号的性能分析和新算法的自由开发.先对GPS信号的形成和接收机的结构作扼要介绍,再对GPS信号的捕获与跟踪进行算法研究与仿真实现.结论表明通过仿真技术能有效地复现出捕获和跟踪的GPS信号.     

导航星座损伤模式优化分析

基于攻防对抗下的导航星座损伤模式优化分析,建立了导航星座的区域PDOP可用性优化模型,解决了不规则构型卫星星座出现较多损伤卫星时无法有效求解的问题。针对全球定位系统(GPS)和北斗卫星导航系统(BDS)进行了优化仿真和对比分析。结果表明,导航星座的轨道平面数越多,其应对出现导航星座损伤的能力越强。建立的优化模型对导航星座构型设计和应对攻防对抗中星座出现损伤具有一定参考价值。     

GPS L1C信号LDPC译码器设计

GPS现代化中的L1C信号使用了LDPC码,以提高接收机的弱信号接收能力。L1C信号中使用的LDPC码没有循环或准循环结构,这为译码器设计带来了难度。为了降低译码器实现复杂度,在分析L1C信号LDPC码校验矩阵结构的基础上,通过对校验节点分类和改变变量节点更新方法,提出了一种低存储量和简化译码器控制逻辑的低复杂度译码器结构,并通过仿真验证了译码器译码结果的正确性。     

北斗三号系统中轨道地球卫星伪距多路径误差分析和改正

2018—2019年,北斗三号系统陆续发射十几颗中轨道卫星,逐步完成全球组网。北斗三号系统卫星同时播发平稳过渡信号B1I、B3I和新体制信号B1C、B2a。实际数据分析表明,中轨道地球卫星民用B1C和B1I频点包含明显的伪距多路径误差,并且由于中轨道地球卫星的轨道特性,这种现象在卫星低高度角,即出入境时十分显著。利用多路径半天球图(Multipath Hemispherical Map, MHM)与伪距噪声和多路径校正法(Code Noise and Multipath Correction, CNMC)两种算法对伪距多路径误差进行改正。MHM算法对伪距多路径误差的改正并不明显;CNMC算法在高度角大于30°时可以将B1C频点伪距多路径误差从0.11 m降低至0.03 m,将B1I频点伪距多路径误差从0.074 m降低至0.024 m,从而使中轨道卫星的多路径误差降低60%以上。     

BDS/GPS双模自适应抗干扰接收机关键技术研究与设计

针对现代导航战对卫星导航接收机干扰对抗能力的要求,研究了BDS/GPS双模自适应抗干扰接收机的关键技术。在分析传统空时零陷技术的基础上,引入基于数字波束形成的自适应抗干扰技术,并使用惯性模块和历书进行卫星信号初始来波方向估计,显著增强了接收机的抗干扰能力。同时,提出了BDS/GPS双模多阵元天线耦合测量与校正技术,有效解决了双模天线设计难题。仿真测试表明:接收机使用数字波束形成技术后,总体抗干扰能力可达85dB,比单一使用空时零陷技术增加了8dB。     

随机振动中晶体振荡器的有源降噪设计

针对晶体振荡器在振动下会发生输出频率漂移的问题,在分析声学有源降噪技术和加速度对晶体振荡器输出相位噪声的影响机理基础上,提出降低随机振动中晶体振荡器噪声的方法。在晶体振荡器外围电路中嵌入加速度传感器、模数转换器、数模转换器和数字处理器,构建对晶体振荡器相位噪声进行实时补偿的有源降噪系统。结果表明:设计的有源降噪系统在0.03g/Hz振动幅度、10~850 Hz频率范围的随机振动条件下,能达到20 d B的相位噪声补偿效果。     

采用正交分集的灵巧噪声干扰对抗方法

针对数字射频存储干扰机多通道宽带转发模式下的灵巧噪声干扰,提出了基于混沌调制信号、多谐波相位调制线性调频信号的正交分集抗干扰方法。混沌调制信号与多谐波相位调制线性调频信号具有"图钉"形模糊函数,除了具有良好的距离、多普勒分辨力,还对回波频率敏感,通过正交分集设计,能够更好地适应宽带转发灵巧噪声干扰。通过计算机仿真对新方法的抗干扰性能进行了分析和验证,结果表明:在多通道宽带转发灵巧噪声干扰环境下,新方法的抗干扰改善因子能够达到10 d B以上,抗干扰性能明显优于传统的频率捷变、斜率捷变方法。     

采用遗传算法对Jaumann吸波结构材料优化设计北大核心

以频率带宽为优化目标函数,采用遗传算法针对3层Jaumann吸波结构材料进行优化设计。分析了不同介电常数,不同隔离层层数,不同隔离层厚度以及不同电阻参数对吸波材料反射率的影响;在吸波结构材料反射率T<-15 d B条件下,获得了较宽的频率带宽,并得到了该频率带宽内相应介电常数,隔离层厚度和电阻的优化参数。     

中国北斗卫星导航系统

北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统(BDS),是继美全球定位系统(GPS)和俄格洛纳斯(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。此后,欧洲"伽利略"问世。北斗系统可在全球范围内全     

导航对抗背景GPS信号宽带压制干扰分析

结合现代真正导航对抗日趋激烈的背景,在对GPS的干扰策略分析的基础上指出宽带压制干扰是目前较为有效的干扰模式;在直接扩频序列信号理论框架下建立了对GPS干扰信号分析的理论模型,在此基础上对GPS信号的宽带压制干扰技术的干扰功率、最大干扰距离以及不同干扰模式下的误码率等参数进行了分析、计算和仿真,从扩频通信信号处理角度描述并证明了GPS信号宽带压制干扰的干扰效能。仿真结果表明:直接采用GPS伪码调制的宽带干扰信号是一种效率较高的干扰方式。     

有机混合物体系的介电亚微相态特征

以壬酸、油酸、新润滑油及对应的氧化润滑油为分散样品,以-10号军用柴油为分散介质,在施加64 V直流偏置电压和长时间静置的条件下,介电谱分析技术表征的不同分散体系的介电亚微相态变化规律为:0.3 m L分散样品与3 m L分散介质形成的均匀分散体系的介电谱实部响应数据与柴油分散介质几乎没有差异;壬酸和油酸均匀分散体系与柴油分散介质的介电谱虚部响应数据差异极小,新润滑油和对应氧化润滑油形成的均匀分散体系与柴油分散介质的介电虚部响应数据有明显差异。0.3 m L分散样品在3 m L分散介质中分散时,壬酸、油酸、新润滑油及对应的氧化润滑油体系的介电谱实部和虚部响应数据与柴油分散介质之间的差异具有不同特点,且施加直流偏置电压对分散过程有较大促进作用。研究结果证明,介电谱能够较好地表征不同分散体系的介电亚微相态特征。     

采用遗传算法对Jaumann吸波结构材料优化设计

以频率带宽为优化目标函数,采用遗传算法针对3层Jaumann吸波结构材料进行优化设计。分析了不同介电常数,不同隔离层层数,不同隔离层厚度以及不同电阻参数对吸波材料反射率的影响;在吸波结构材料反射率T-15 d B条件下,获得了较宽的频率带宽,并得到了该频率带宽内相应介电常数,隔离层厚度和电阻的优化参数。     

基于FPGA的IRIG-B码(DC码)解码器设计

基于GPS时间统一的课题背景,提出了一种基于FPGA的直流B码解码方案。设计了一种新的解码算法,由FPGA芯片实现。与以往的方法相比,FPGA具有精度高、体积小、功耗低,灵活开放、简单实用等优点,提高了解码精度,具有较强的抗干扰性。