一种载波同步锁相接收机的设计

研究实现了一种P波段载波同步锁相接收机,该接收机可以完成对间断照射雷达信号的快速截获,得到与脉冲雷达信号相参的高稳定低相噪的本振信号,为实现雷达相参系统提供了有效的方法.简要介绍了载波提取电路的工作原理,并分析给出了锁相接收机环路参数的计算公式.最后,以P波段某一频点为例,通过电路仿真软件ADS对该系统的锁定时间进行了仿真,仿真结果与实测结果相差不大,有效验证了系统的正确性.     

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。     

数字载波恢复

本文描述了一种锁相载波恢复的数字实现形式和一种新鉴频鉴相器的应用。这种载波恢复环可解调QAM、QPSK等多种正交载波数字调制格式的连续或突发信号。文章讨论了环路滤波器的实现形式、突发同步、锁定指示和信号通断检测等实际问题,进行了实验研究。     

基于可变增益的码跟踪环路优化设计

针对在突发直接序列扩频(DSSS)信号跟踪中,信号持续时间短,而传统延迟锁定环(DLL)存在入锁时间长的问题,提出一种可变增益码跟踪环路设计方法。介绍了DLL环路基本原理和环路结构,对环路优化进行了理论分析,最后采用可变增益设计方法,自适应的调整环路增益,达到锁定时间和跟踪精度的平衡。通过仿真分析,在相同跟踪精度上,与传统DLL环路相比,锁定时间大大缩短。     

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。     

基于锁相环的GNSS授时接收机钟差校准算法

GNSS(全球卫星导航系统)授时接收机利用卫星导航信号获取钟差并校准本地时钟,从而与GNSS系统时间同步。提出了全新的基于锁相环的GNSS授时接收机钟差校准算法,将钟差校准过程等效为传统的锁相环模型,鉴相器的功能由PVT(位置、速度与时间)解算实现,压控振荡器的功能由本地时间调整接口实现,环路将本地秒相位与GNSS系统的秒相位锁定。分析了环路总误差的组成,以及环路参数与各误差项的关系,给出了误差最小的环路优化设计准则。在北斗二号卫星导航接收机平台上进行了对比实验,验证了算法的有效性。     

BDS导航信号抗电离层闪烁载波跟踪的自适应卡尔曼滤波算法

电离层闪烁会引起导航信号幅度和相位的快速衰落,严重影响跟踪环路的精度和稳健性,而相比频率跟踪和伪码跟踪,载波跟踪环路更易受电离层闪烁的影响而失锁。因此,提出一种基于相位锁定指示自适应扩展卡尔曼滤波的北斗导航信号抗电离层闪烁载波跟踪算法,其以同相与正交支路的积分结果估计相位锁定指示值,并采用该指示作为控制参数对不同闪烁场景下扩展卡尔曼滤波的观测向量进行自适应调整,这不仅能够提高跟踪环路的精度和稳健性,而且能够降低扩展卡尔曼滤波发散的概率。实验结果验证了相关分析和所提跟踪算法的有效性。     

一种满足电子战和电子对抗系统需要的介质振荡器

由于军事和防御设备需要更加紧凑并和单片集成电路相容的部件,介质振荡器(DRO)正进入电子战与电子对抗系统设计领域。除满足上述两项要求外,介质振荡源与其他腔体源相比,其温度稳定性显得更加良好(见表1)。当用于锁相装置时,它可提供一个参考的或倍频晶振的稳定度,提供无杂散信号的输出。     

采用副载波参考波形方法的GNSS双载波环多径抑制技术

为了实现对高阶二进制偏移载波(BOC)信号的无模糊和抗多径接收,将码相关参考波形的闸波设计思路应用于GNSS双载波环路接收方法的副载波锁相环。在副载波锁相环中引入设计的闸波参与信号的相干积分过程,使双载波环法具备抗多径性能且不需要额外引入相关器。对该设计方法的理论和具体实现进行阐述和分析,从副载波多径误差包络和跟踪精度两方面对改进的双载波环路方法性能进行评估。仿真结果显示,采用的算法与双载波环路法相比,可以降低BOC(1,1)信号81.1%的副载波多径误差包络面积以及BOC(14,2)信号75.1%的副载波多径误差包络面积。但是,改进的双载波环路法会带来-6 dB的相干积分后载噪比损失,降低跟踪精度。因此,在闸波参数设计上,需要谨慎选择以平衡算法的多径抑制和跟踪精度性能。综合来看,该方法适用于解决非弱信号条件下及多径环境下的高阶BOC信号接收问题。     

宽带噪声环境中FH-FDM/TDMA信号性能分析

新一代高跳速、大带宽通信系统将跳频通信与频分复用、时分多址技术相结合,不仅增加了通信系统容量,形成了灵活的多址方案,同时FH-FDM/TDMA信号具有抗干扰、低截获的能力。为此,在分析FH-FDM/TDMA信号机理的基础上,就同步环路机制进行了深入研究,重点对宽带噪声下的同步捕获环路的相关峰值、跟踪环路的跟踪误差、解调环路的误码率进行了推导;进一步对宽带噪声干扰下的跳频接收环路进行了仿真。结果表明,FH-FDM/TDMA信号具有更强的抗干扰性。     

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。     

基于副载波参考波形方法的GNSS双载波环多径抑制技术

为了实现对高阶BOC信号的无模糊和抗多径接收,本文将码相关参考波形的闸波设计思路应用于GNSS双载波环路接收方法的副载波锁相环,通过在副载波锁相环中引入设计的闸波参与信号的相干积分过程,使双载波环法具备抗多径性能,同时该方法并不需要额外引入相关器。本文对该设计方法的理论和具体实现进行了阐述和分析,从副载波多径误差包络和跟踪精度两方面对改进的双载波环路方法性能进行了评估。仿真结果显示,采用的算法与双载波环路法相比可以降低BOC(1, 1)信号81.1%的副载波多径误差包络面积,以及BOC(14, 2)信号75.1%的副载波多径误差包络面积。但是,改进的双载波环路法将带来-6dB的相干积分后载噪比损失,降低跟踪精度。因此,在闸波设计参数设计上,需要谨慎选择以平衡算法的多径抑制和跟踪精度性能。综合来看,该方法适用于解决非弱信号条件下及多径环境下的高阶BOC信号接收问题。     

采用双天线载波相位差技术的卫星导航接收机抗欺骗方法

针对欺骗干扰信号难以有效实时模拟真实卫星信号空间分布特性的特点,提出利用双天线载波相位差进行欺骗信号检测的方法。分析载波相位差计算的各种误差源,并在此基础上建立针对欺骗信号的二元假设检验。通过理论分析和仿真实验,验证了所提欺骗信号检测技术的有效性,并得出了天线阵基线越长、入射方位角越小,载波相位差检测技术对欺骗信号的检测性能越优的结论。     

多目标多传感器跟踪:应用与发展(连载三)多传感器跟踪的实际状况

５网格锁定如果将来自多传感器的数据用于跟踪系统的话，无论它们用于平台中心结构还是网络中心结构，必须变换成通用的坐标系。对于平台中心的应用，这种变换可能是相对简单的工作。但是，网络中心应用则要求较复杂的变换。对于这两种情况，都要求增加修正传感器之间的相对误差的步骤。因此网格锁定过程涉及坐标变换和相关误差估计与消除。为了理解精确网格锁定过程的要求，考虑由下列递归过程描述的一个简化的多平台、多传感器跟踪系统：网格锁定过程存于变换步骤中。本地和远程传感器数据流之间的网络锁定误差会使后面变换步骤中的一步或…     

（2015卫星导航）基于双天线载波相位差的卫星导航接收机抗欺骗技术研究

针对欺骗干扰信号难以有效实时模拟真实卫星信号空间分布特性的特点,本文提出了利用双天线载波相位差进行欺骗信号检测的方法。在已知接收机天线阵基线以及姿态条件下,同一路信号在两副天线上表现出的相位差与天线基线长度与信号入射相关。而信号入射角是空间信号的物理传播特性,欺骗干扰源无法通过数字方式改变。以通过卫星星历获取所跟踪卫星的精确位置为先验信息,即可确定真实信号在已知天线阵上的载波相位差,从而实现对欺骗信号的有效检测。本文分析了载波相位差计算的各种误差源,并在此基础上建立了针对欺骗信号的二元假设检验。最后,通过理论分析和仿真实验,验证了本文提出的欺骗信号检测技术的有效性,并得出了天线阵基线越长、入射方位角越小,载波相位差检测技术对欺骗信号的检测性能越优的结论。     

非整周期采样信号频率估计的加窗相位差法

针对相位差法频率估计精度受信号非整周期采样影响的问题,在相位差法基础上提出了非整周期采样信号频率估计的加窗相位差法。首先,利用FFT法获得信号频率粗估计值,根据频率粗估计值设计矩形窗,对采样信号重新分段,获得2段近似整周期采样的加窗信号;其次,利用第1段加窗信号求取频谱峰值所在位置;然后,利用DFT计算出2段加窗信号频谱峰值处的相位差,得到频谱峰值位置校正量;最后,根据频谱峰值位置及其校正量计算频率精估计值。模拟计算和实测实验表明,所提方法有效抑制了信号非整周期采样带来的影响,提高了相位差法的测频精度,改善了LFMCW雷达的测距精度。     

卫星导航信号无模糊抗多径码相关参考波形设计技术

针对目前卫星导航接收机码环多径抑制技术在二进制偏移副载波类信号下鉴别曲线可能出现多个稳定跟踪位置，导致接收机存在伪距测量的系统性误差的问题，提出最优鉴别曲线设计技术，采用奇异值优化的最小二乘方法，设计无多余跟踪点的本地码相关参考波形。从多径误差包络和跟踪精度两方面，对基于最优鉴别曲线的二进制偏移副载波信号码相关参考波形的设计性能进行验证评估。仿真结果表明：该方法可实现二进制偏移副载波信号在有限接收带宽下的无模糊鉴别曲线设计。以前端带宽为8.184 MHz时的BOC(1,1)信号为例，设计的码相关参考波形相比W2波形，多径误差包络面积增加了61.8%，而跟踪精度提高了4~5 dB。     

自旋载体中的超紧组合GNSS接收机跟踪环路设计

自旋载体是全球导航卫星系统接收机的一种典型应用。当全球导航卫星系统载体自旋时,旋转产生的高阶动态将导致传统跟踪环路失锁;全球导航卫星系统与惯性导航系统组合可以有效补偿信号的高阶动态。因此,提出了一种利用惯性导航信息辅助卫星导航信号跟踪的超紧组合导航接收机环路设计方法,并分析了惯性导航信息辅助速率、自旋载体转速和信号载波相位误差之间的关系。通过仿真验证了所提接收机环路结构可以有效解决自旋载体接收机的信号跟踪问题,且相比于卫星导航单系统三阶环路而言,所提超紧组合环路结构可以显著提升自旋载体接收机的定位精度。     

基于瞬时相位差分特性的数据传输系统丢点检测方法

针对数据传输系统丢点问题,依据连续正弦信号瞬时相位差分特性,探讨了一种自动检测数据传输系统丢点方法。首先在数据传输系统采集前端加入正弦信号;然后将解包好的数据通过希尔伯特变换求取数据瞬时相位,并从前向后进行相位补偿,使数据瞬时相位呈连续递增形式;最后通过相位差分法求得瞬时相位前向差分。由理论分析可知:连续正弦信号未丢点时,当前位置数据相比前一位置数据相位差为2πfc/fs(fc为正弦信号频率,fs为数据传输系统采样率);连续正弦信号丢点时,当前位置数据相比前一位置数据相位差为2πfc(n+1)/fs(n为传输数据丢失点数)。由此特性,可实现对数据传输系统是否丢点实现自动检测。理论分析和实验结果表明,探讨的数据传输系统丢点检测方法可实现对数据传输系统是否丢点实现自动检测,便于工程应用。     

基于扩展卡尔曼滤波的环路跟踪算法仿真分析

针对接收机定位动态适应性需求,分析了采用扩展卡尔曼滤波的接收机环路跟踪算法,给出了基于扩展卡尔曼滤波的接收机环路跟踪算法的数学模型,基于采集卫星信号模拟器输出的射频信号与程序生成的接收机中频信号,从动态适应性和跟踪灵敏度两个方面,仿真分析了基于标准卡尔曼滤波和基于扩展卡尔曼滤波的环路跟踪算法性能。仿真结果表明,基于扩展卡尔曼滤波的环路跟踪算法在动态环境中具有更好的跟踪性能,且能够改善跟踪灵敏度1 dB,这表明其对复杂应用场景具有更好的适应性。该分析结果能够为算法工程化提供参考和借鉴。