非线性放大器对伪码测距误差的影响分析

在高精度伪码测距系统中,高功率放大器(HPA)是信号发射链路的重要组成部分,HPA会对发射信号引入非线性失真,进而恶化系统的伪码测距性能.通过理论推导和数值分析的方法,研究HPA的非线性特性对高精度伪码测距误差的影响,给出非线性放大条件下,伪码跟踪误差与放大器类型、放大器输出回退(OBO)、扩频码形参数等的定量关系.研究结果对工程上HPA的选择、功率余量的保留、基带扩频码形的设计等具有重要的参考价值.     

OFDM系统中高功率放大器预失真技术研究

针对正交频分复用(OFDM)系统中高功率放大器(HPA)固有的非线性特性导致频谱再生和邻道干扰等问题,介绍了一种高功率放大器的自适应预失真技术,该技术采用查表法对信号进行预失真。本文用M AT-LAB仿真研究分析了基于查表法自适应基带预失真算法的有效性。仿真实验表明:该预失真算法可以有效地降低放大器所带来的OFDM信号频谱再生等非线性失真,提高了系统的性能。     

基于RBF神经网络的HPA自适应预失真算法

卫星通信中,高速数据传输系统要求使用频谱利用率高的高阶调制技术,但高阶调制对高功率放大器(HPA)的非线性非常敏感,会造成码间干扰和邻信道间干扰.提出一种基于RBF神经网络的自适应预失真算法,以实现HPA的线性化,同时推导了自适应算法的迭代公式.仿真结果表明,该算法能明显改善信号星座图,并能大大提高系统的误比特率性能.     

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。     

高阶BOC信号电离层色散效应的模拟方法

导航信号模拟器需要模拟电离层引起的延时和色散效应,与传统导航信号相比,新体制高阶BOC信号具有更宽的带宽,而传统导航信号的模拟方法会引入不可忽略的电离层延迟建模误差。通常情况下BOC(14,2)信号上下边带信号的电离层延迟可达到米级的差异。提出运用双边带模型的BOC信号模拟方法并进行了仿真,结果表明改进方法可以准确模拟电离层色散效应的影响。     

基于FLL+PLL的载波跟踪环路设计

载体的高动态所引入的多普勒频移给载波跟踪带来了很大的困难,研究了采用锁频环(FLL)+锁相环(PLL)相结合的方式进行载波信号跟踪,利用FLL对信号的动态适应能力较强的特点和PLL对信号有较好跟踪精度的特点,实现了动态信号的快速、精确跟踪。同时,分析热噪声和动态对环路的影响,得到了环路最优带宽。理论分析以及仿真结果表明,该方法可以实现载波的精确跟踪。     

电离层色散特性对导航信号接收的影响

电离层是一种典型的色散介质,会对导航信号产生延迟,且不同频点处的电离层延迟互不相同。实际应用中通常只考虑接收信号中心频点处的电离层延迟,而忽略信号带宽范围内的电离层色散特性。建立了电离层色散特性的对导航信号接收的影响分析模型,并定量地分析了电离层色散效应对BPSK(10)、BOC(14,2)以及AltBOC(15,10)等宽带导航信号的影响。分析表明电离层色散效应对BPSK(10)信号的影响可忽略不计,对高阶BOC信号会产生一定程度的与电离层特性相关的相关损耗及载波跟踪偏差,其中AltBOC(15,10)产生的相关损耗最高约1.4dB,载波相位跟踪偏差最高约0.374π。     

高阶BOC信号电离层色散效应的模拟算法*

导航信号模拟器需要模拟电离层引起的信号延时和色散效应,对于传统BPSK信号,模拟器基于单频假设,通过直接调整码相位和载波相位之间的相对关系来模拟电离层的影响。新一代卫星导航信号广泛采用的BOC (Binary Offset Carrier)调制信号具有更宽的带宽,作单频假设会引入不可忽略的电离层延迟建模误差。论文提出了基于双边带模型的高阶BOC信号高精度模拟方法,并仿真验证了算法的正确性。该方法可应用于导航信号模拟器实现BOC信号电离层色散效应的模拟。     

射频发射模块非线性效应的消除方法

射频模块存在相位特性的非线性效应,群延迟随频率的变化不再是一个常数,并可能造成输出射频信号的波形失真,而影响精密射频信号源的输出精度。基于递归最小二乘算法的自适应滤波器,提出了消除其非线性效应的新方法。并以GPS模拟源为例,利用其自校模块,采用软件无线电和数字信号处理技术,精确估计出射频模块的模型参数。将基带合成信号通过一个数字逆滤波器,以消除相位的非线性和群延迟随频率的变化。利用自编的仿真程序包,在Matlab中进行了相应的模拟计算。仿真结果表明,该方法可有效地消除相位非线性效应对射频信号的影响,输出信号的波形失真在理论上可控制在0.01%以内。     

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。     

机动目标跟踪的模式集自适应IMM算法的设计和比较

变结构多模型状态估计器方法适用于雷达跟踪空中机动目标。本文研究和设计了两种自适应时变模式集交互多模型(IMM)跟踪滤波器;切换网格(SG)IMM和自适应网格(AG)IMM算法。针对不同的飞行想定,通过Monte Carlo仿真方法对这些算法及相应的固定网格(FG)IMM滤波器的性能进行了评估和比较。仿真显示,对特定的机动目标跟踪问题,SGIMM和AGIMM跟踪滤波器在性能和计算量等方面要比固定结构多模型算法(FGIMM滤波器)有明显地提高。     

一种无需滤波的D类音频功率放大器

传统的D类音频功率放大器都需要外接LC滤波器,从而增加了成本加大了失真。针对高效率、低失真的要求,设计了一种采用求和积分负反馈技术和H桥输出结构代替滤波器功能的电路结构。电路采用CSMC公司的0.6μm BCD工艺模型,基于Cadence仿真平台对电路进行了前仿真,仿真结果表明:在15 V电源电压,输出功率为6 W,8Ω负载下芯片效率高达85%,输出音频信号失真小于0.1%。     

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。     

二阶阶跃畸变模型下的卫星自主完好性监测接收机测距精度分析

测距精度是评估卫星自主完好性监测接收机在导航信号畸变环境下工作性能的一个重要指标。推导了卫星自主完好性监测接收机在国际民航组织二阶阶跃畸变模型下采用早晚相干跟踪处理时测距精度与畸变模型参数的解析表达式,理论分析和仿真结果表明数字畸变将导致接收机伪码鉴相器输出曲线存在过零点偏差,数字畸变量基本不影响接收机测距方差;模拟畸变将扭曲相关峰函数和鉴相器输出曲线,但鉴相器输出基本上不存在过零点偏差,模拟畸变参数、前端滤波器带宽和早晚码间距共同影响接收机的测距方差。     

高动态GPS卫星信号混合载波跟踪算法设计

高动态运动环境会给GPS卫星信号带来很大的多普勒频移及其变化率,甚至产生频率的突变,单一的锁相环、锁频环、四象限鉴频器无法进行稳定跟踪。在对传统锁相环、锁频环原理及性能分析的基础上,设计了一种基于Costas锁相环(Costas-PLL)、叉积锁频环(CP-FLL)及四相鉴频器(FQFD)并能够智能切换的混合载波跟踪算法,该算法基于二阶FLL辅助三阶PLL的跟踪环路实现,依据不同的动态环境使FLL和PLL交替工作,以提高载波跟踪环路的动态适应性。通过固定频率、频率一次斜升、频率二次斜升和频率突变等4种不同动态条件下的实验,证明了该算法在高动态环境下的有效性和可靠性。     

现代化的GPS军用M码综述

M码是现代化的GPS军用码,是美国"导航战"的重要内容。从M码信号的设计要求出发,介绍了M码信号的调制原理及其功率谱和自相关特性;然后根据相关损失、均方根带宽、频谱隔离系数和等效矩形带宽等参数对M码、C/A码和P(Y)码性能进行了分析比较;最后总结了M码的几种捕获和跟踪方案,并对其各自的优缺点进行了分析。     

ICAO二阶阶跃畸变模型下的SAIM接收机测距精度分析

测距精度是评估卫星自主完好性监测（SAIM）接收机在导航信号畸变环境下工作性能的一个重要指标,论文从数学上推导出了SAIM接收机在国际民航组织（ICAO）二阶阶跃畸变模型下采用早晚相干跟踪处理时测距精度与畸变模型参数的解析表达式,理论分析和仿真结果表明数字畸变将导致接收机伪码鉴相器输出曲线存在过零点偏差,数字畸变量基本不影响接收机测距方差;模拟畸变将扭曲相关峰函数和鉴相器输出曲线,但鉴相器输出基本上不存在过零点偏差,模拟畸变参数、前端滤波器带宽和早晚码间距共同影响接收机的测距方差。     

信道带宽对CCRW算法码跟踪精度的影响分析

码相关参考波形(CCRW)技术能够适应复杂的电磁环境和实现优异的多径抑制性能,是目前卫星导航多径抑制研究的热点。相关文献对CCRW算法码跟踪精度的研究,主要是针对无限信道带宽条件下,仿真分析闸宽参数对码跟踪精度的影响,并未分析信道带宽影响。论文推导了CCRW算法码跟踪精度表达式,分析了信道带宽对CCRW算法跟踪精度的影响并进行了仿真验证。结论表明,在无限带宽下,减小闸波宽度可提高码跟踪精度,但是在带限条件下,闸波宽度存在最优值。该结论可用于指导卫星导航接收机的CCRW算法设计。     

多种滤波器方案对机动目标跟踪自适应性比较

在过去几年对机动目标跟踪这个复杂问题取得了许多成果。目前已普遍认为混合状态估计交互式多模型算法(IMM)对机动目标就跟踪精度而言比其它类型的滤波器(如自适应单模型,输入估计,变维等等)实现效果更好。然而,IMM算法的复杂性阻碍了其应用,在这些应用中,简单算法不能提供必要的精度,又不能承受IMM算法的计算负荷。本文介绍评价一个应用并行运行的3个不同常速模型(3CV-PAR)和一个机动检测器的多模型航迹滤波器的跟踪精度。输出估计由选择其似然函数比目标机动门限值(TMTh)低的模型确定。3常速并行航迹滤波器的跟踪效果与如下滤波器比较:·自适应单运动模型卡尔曼滤波器(ASMMKF);·交互式多模型(IMM)滤波器中运用相同的3个常速运动(CV)模型作为3CV-PAR滤波器;·交互式多模型(IMM)滤波器中应用一个等速(CV)模型和一个等加速(CA)模型成为CVCA滤波器;·交互式多模型(IMM)滤波器中应用一个常速(CV)模型和两个仅过程噪声水平不同的常加速(CA)模型(CA1、CA2)成为CV2CA滤波器。通过在具挑战性的多传感器想定下100次蒙特卡洛(Monte-Carlo)试验平均均方根(RMS)误差的计算结果,比较3CV-PAR航迹滤波器与上述算法方案,评价跟踪精度。     

带限信道中准相干码相关参考波形技术多径抑制性能分析

码相关参考波形(CCRW)技术以其设计灵活、抗多径性能优异等特点成为卫星导航多径抑制研究的热点,但目前相关文献在分析CCRW技术时常假设单边信道带宽无限或远大于扩频码率,且仅研究特定参考波形的性能,缺乏具有工程指导意义的定量结论.根据CCRW技术一般原理,推导了在无限带宽时任意参考波形的鉴别曲线计算公式,给出了满足稳定跟踪的波形约束条件.分析了不同带宽和闸宽参数的W2/W4/W5三类参考波形的准相干多径误差包络性能,仿真表明带限信道中W4、W5波形抗多径性能优于W2波形;以GPS L5和Galileo E5a/E5b的QPSK(10)信号为例进行原理样机试验,结果表明W2、W5算法比窄相关技术的3dB衰减多径误差包络面积减小达63％和72％.结论可用于现代化导航接收机的多径抑制设计.