直接序列扩频信号的载波跟踪技术.pptx

会计学第1页/共21页7.4 载波跟踪环设计北京理工大学雷达技术研究所 王 菊第2页/共21页锁频环直接跟踪载波频率，通过载波鉴频器输出多普勒频率估计误差，具有较好的动态性能，但跟踪精度却比锁相环的低。锁相环直接对载波相位进行跟踪，通过载波鉴相器提取相位估计误差，当环路闭合稳定时有较高的跟踪精度，但锁相环动态跟踪能力较差。北京理工大学雷达技术研究所 王 菊第3页/共21页为解决动态跟踪能力和跟踪精度的矛盾，载波环设计可采用锁频环加锁相环的混合载波跟踪方法。锁频环+锁相环混合跟踪可以在提高动态跟踪能力的同时，保证跟踪精度。正常的载波跟踪模式是锁相环，当动态增加到超过一定的阈值时，转入锁频环跟踪。根据动态的变化情况，环路自动实现锁相环和锁频环跟踪方式的切换。北京理工大学雷达技术研究所 王 菊第4页/共21页锁频环的基本结构北京理工大学雷达技术研究所 王 菊频率鉴别(鉴频器)第5页/共21页锁频环首先对输入信号进行载波剥离，再对载波剥离之后的信号进行伪码剥离即解扩，然后对解扩之后的信号进行积分清除，将I、Q两路积分清除器的输出结果送入锁频环鉴频器进行残留频率鉴别，鉴别结果送入锁频环滤波器，滤波器输出值反馈给锁频环NCO更新本地载波频率。频率鉴别是指对点积和叉积结果进行处理，获得相位变化量从而获得残留多普勒频率信息的过程。北京理工大学雷达技术研究所 王 菊第6页/共21页（1）叉积鉴频器该算法在高信噪比时性能接近最优 。北京理工大学雷达技术研究所 王 菊（2）点积叉积鉴频器第7页/共21页能够适应相邻两次积分清除周期间发生数据位跳变的情况，鉴频算法:鉴频范围与叉积鉴频器相同。北京理工大学雷达技术研究所 王 菊第8页/共21页（3）四象限反正切鉴频器鉴频算法为该算法在高、低信噪比时性能接近最佳。四象限反正切鉴频器的鉴频范围大于叉积鉴频器。北京理工大学雷达技术研究所 王 菊锁频环环路滤波器 第9页/共21页环路滤波器的作用是降低噪声以便在其输出端对原始信号产生精确的估计。环路滤波器的阶数和噪声带宽决定了环路滤波器对信号的动态响应。 锁频环路采用二阶锁频环，取环路滤波器为一阶滤波器和积分器的串联。与锁相环滤波器相比，对同一环路滤波器阶数来说，锁频环滤波器要多一个积分器。北京理工大学雷达技术研究所 王 菊第10页/共21页最优二阶锁频环的模拟环路滤波器 北京理工大学雷达技术研究所 王 菊第11页/共21页采用数字矩形映射方法，二阶锁频环的环路滤波器数字实现框图如下北京理工大学雷达技术研究所 王 菊第12页/共21页锁频环环路滤波器的离散传递函数为：式中，T为滤波器更新时间间隔， 为环路的自然频率（ ， 为锁频环路的等效噪声带宽）， 为载波NCO增益， 为载波鉴频器增益， 为环路增益。 第13页/共21页二阶锁频环路的环路滤波器算法递推表达式(即二阶Jaffe-Rechtin滤波器算法 )式中， 为锁频环的环路滤波器输出。 的初始值为捕获的多普勒频率值， 的初始值为0。 北京理工大学雷达技术研究所 王 菊第14页/共21页滤波器输出给NCO的频率字式中， 为滤波器输出的频率字增量，在频率字更新时，该频率字增量与频率字偏置相加后一起置入预置寄存器， 为频率字转换系数， 。 北京理工大学雷达技术研究所 王 菊7.4.2 锁相环设计 第15页/共21页鉴相算法1 式中， 、 分别是同相支路和正交支路积分清除器在 k 时刻的输出， 为鉴相器输出。该方法在高信噪比时性能接近最佳，斜率与信号幅度成正比，运算量要求最低。 北京理工大学雷达技术研究所 王 菊第16页/共21页鉴相算法2 式中， 、 分别是同相支路和正交支路积分清除器在 k 时刻的输出， 为鉴相器输出。该方法在高和低信噪比时性能接近最佳，斜率不依赖于信号幅度，运算量要求最高。 北京理工大学雷达技术研究所 王 菊第17页/共21页最优三阶模拟跟踪环的环路滤波器实现框图北京理工大学雷达技术研究所 王 菊第18页/共21页采用数字矩形积分映射方法，得到三阶锁相环的环路滤波器数字实现框图 北京理工大学雷达技术研究所 王 菊第19页/共21页环路滤波器的离散传递函数为：三阶锁相环的环路滤波器算法递推表达式（即三阶Jaffe-Rechtin滤波器算法）为式中， ， 为环路的等效噪声带宽，T是环路滤波器更新时间间隔。 第20页/共21页滤波器输出给NCO的频率字式中，